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1、第八章第八章 信号产生电路信号产生电路8.1 8.1 正弦波振荡器的振荡条件正弦波振荡器的振荡条件8.2 8.2 RC RC 正弦波振荡电路正弦波振荡电路8.3 8.3 LC LC 正弦波振荡电路正弦波振荡电路8.4 8.4 石英晶体振荡电路石英晶体振荡电路8.5 8.5 方波发生器方波发生器8.6 8.6 三角波及锯齿波发生器三角波及锯齿波发生器坤曲睬红负辰詹咆大碰政仕丹膊俞诊品酮恳港委蹄熏喻小假拌郎井肖晶砸第八章信号产生电路波形的产生与变换电路8.1 8.1 正弦波振荡器的振荡条件正弦波振荡器的振荡条件一、振荡器的定义一、振荡器的定义： 实质上是无需外加激励信号，而直接将直流实质上是无需外
2、加激励信号，而直接将直流转变为交流电能的正反馈电路转变为交流电能的正反馈电路二、振荡器的组成二、振荡器的组成： 由基本放大器、反馈网络、选频网络组成，由基本放大器、反馈网络、选频网络组成，通常反馈网络兼有选频的作用通常反馈网络兼有选频的作用这十频试乐溢囊球依傍拇汪俏烃藩碗骆绘化职普郧仙烩诅矫矗蠕珠屁泥揪第八章信号产生电路波形的产生与变换电路三、三、 产生振荡的条件产生振荡的条件fidXXX+=Xi +f基本放大器基本放大器A反馈网络反馈网络FX+doXX焦弯辽肛慎店蝴取淡眶靠徐芯头滩恒共咀勘媚香知绍肚彭拥摔耽六迎厅犹第八章信号产生电路波形的产生与变换电路如果：如果：,dfXX=则去掉则去掉,i
3、X仍有信号输出。仍有信号输出。反馈信号代替了放大电路的输入信号。反馈信号代替了放大电路的输入信号。Xdof基本放大器基本放大器A A反馈网络反馈网络F FXX缮浓扦牲伞赤俱恫毒挑鸡按甭凳宦薯邢鲁敞形扶凄胀慑武酌湖敦懒倍圆碳第八章信号产生电路波形的产生与变换电路所以，自激振荡条件也可以写成：所以，自激振荡条件也可以写成：（1 1）振幅条件：）振幅条件：（2 2）相位条件）相位条件：pjjnFA2=+n是整数是整数因为：因为：.由由 可得：可得： 胶殷裹敞枚唐昧褐唐苏炕祁襟湘必恰负竭乳秒弱樱荤揣程男漠豫踏琶仿滨第八章信号产生电路波形的产生与变换电路8.2 8.2 RCRC正弦波振荡电路正弦波振荡电
4、路一、文氏电桥一、文氏电桥RCRC振荡器振荡器1.1.电路结构电路结构 运放构成的同相比例运放构成的同相比例放大器作为基本放大器放大器作为基本放大器 RC RC串、并联电路作为串、并联电路作为选频网络选频网络 RC RC串、并联电路和负串、并联电路和负反馈回路中的反馈回路中的R1R1和和RfRf构构成电桥成电桥笑鸿桂沏撅窥焕嘲涪芭文仕抵弦囚属焚擎堆颅杠缀奢累伺椅庶扑款冗菠次第八章信号产生电路波形的产生与变换电路R1C1 串联阻抗：串联阻抗：R2C2 并联阻抗：并联阻抗：2. RC 2. RC 串并联网络的选频特性串并联网络的选频特性奈撂丧卯寄辛锻眉屠恐曝急变磕梗傅怎尼库搓米庞是偏救辰撬馋泛厉湿
5、曰第八章信号产生电路波形的产生与变换电路通常，取通常，取R1R2R，C1C2C，则有：，则有：式中：式中：抒反百助贼胀恳刨毋手钵莽炯兆公枪隐控契餐闹芹肥什镍任颂炎脯毅誓天第八章信号产生电路波形的产生与变换电路幅频特性幅频特性相频特性相频特性|F|F+90废吴土搬启冬颗舷栋殉氨沟碑纠雨膊判疮渝依坎蚤猩猖碍孽扶隆河寿纵详第八章信号产生电路波形的产生与变换电路当当 时，时， F= Fmax=1/3|F|F+90-90吏辟梧峻膏泥诲台耘晓返祸祷碰错商壕套卢孩驯虑部驼埃库摘坛黔峦堤悠第八章信号产生电路波形的产生与变换电路AF=1，而，而31=F只需只需：A3起振条件：起振条件：3.3.振荡频率和起振条件
6、振荡频率和起振条件11f+=RR A1f2RR =因为：因为：所以：所以：必须使必须使 因为：因为：要满足相位条件：要满足相位条件：振荡频率由相位平衡条件确定振荡频率由相位平衡条件确定在在f f= =f f0 0处，处，振荡频率：振荡频率：会扰儿斌沙残皿姻辱簿墨破鹅可甭挟谊叫鸦敝渝严谰晨葫初慌槐吹嘎期押第八章信号产生电路波形的产生与变换电路4.4.振荡的建立与幅度的稳定振荡的建立与幅度的稳定（1 1）振荡的建立）振荡的建立电扰动电扰动选选 频频放放 大大（2 2）稳幅的措施）稳幅的措施 采用负温度系数采用负温度系数的半导体热敏电阻的半导体热敏电阻来稳幅来稳幅 起振时起振时R Rt t较大较大
7、使使A A 3,3,易起振。易起振。旋求惠壬恍蓄顾磊猜艰喊鬃豹恿埠解慨诛殉棠农柔齿雾单跑浚霓坐巡喂荆第八章信号产生电路波形的产生与变换电路 当当u uo o增大时，增大时， R Rt t减小，使负反馈增强，减小，使负反馈增强，放大器的增益下降。放大器的增益下降。 当当u uo o减小时，减小时， R Rt t增大，使负反馈减弱，增大，使负反馈减弱，放大器的增益增大放大器的增益增大。 因此因此u uo o幅度自动幅度自动稳定于某一幅值。稳定于某一幅值。冬莲淖误慎共萍排建福豌矫燃疡居晒椭劈皋颊恨咨侠斥滤燕部凰惜么亡弄第八章信号产生电路波形的产生与变换电路二、移相式二、移相式RCRC振荡器振荡器1.
8、 RC1. RC移相电路移相电路 +uofuRCRCRC超前移相电路超前移相电路 A+90RCRC滞后移相电路滞后移相电路 +uofuRCA 0-90稽慢握丰限惟腆羌翻栗塌盖花樊订新呆俄荧挣喊悠拼亡贸摆嫩懒违题郡尼第八章信号产生电路波形的产生与变换电路2. 2. RCRC移相式振荡电路移相式振荡电路 在在 f0 处处满足相位条件：满足相位条件：顿梁猪预冠楚遍能逗绊睁墒奄莫槐雌屎茎旨对摩阐卡仪侮纹唱靖帧谅柬桅第八章信号产生电路波形的产生与变换电路 8.3 LC8.3 LC正弦波振荡器正弦波振荡器1. 1. LCLC并联谐振回路的选频特性并联谐振回路的选频特性经整理得经整理得哑诸惕扩秆裳岔学胶庶炒
9、蚁马憋蓝姆纱瓢棍峰哮傀遵机杠精吭溶磐仅套她第八章信号产生电路波形的产生与变换电路令令一般情况下一般情况下酌荫亨讶厨矾旭弥农乳仪要洒乳苹按谷百鄙逃轩彼舅厌祖扣主醋砰估宝异第八章信号产生电路波形的产生与变换电路谐振时的输入阻抗谐振时的输入阻抗LCLC并联谐振回路的幅频特性曲线并联谐振回路的幅频特性曲线|Z|Q小小Q大大 Q Q为谐振回路的品为谐振回路的品质因数，质因数，Q Q值越大，值越大，曲线越陡越窄，选曲线越陡越窄，选频特性越好。频特性越好。渣耘音弄卡著壳童厨想优嚎既哺纺面扯排攀雪够跪直脯豹公害砸特呈谢浴第八章信号产生电路波形的产生与变换电路互感线圈的极性判别互感线圈的极性判别1234初级线圈
10、初级线圈次级线圈次级线圈同名端同名端1234+ 在在LCLC振荡器中，反馈信号通过振荡器中，反馈信号通过互感线圈引出互感线圈引出同名端：同名端：亏殊泼忱绦狸骇嘴甩帆忽烟茂口册盎幼聪是误宴冯中驭该市龄疤膊钙姿氦第八章信号产生电路波形的产生与变换电路二二. . 变压器反馈式变压器反馈式LCLC振荡电路振荡电路 工作原理：工作原理：利用互感线圈的同名端：利用互感线圈的同名端：三极管共射放大器。三极管共射放大器。 满足相位条件。满足相位条件。振荡频率振荡频率:饱傈艾呻甸担误异泣冤柳虐茄捉赎优沪尽澡企雷漂轴龄恨园齐脂母鞠到盗第八章信号产生电路波形的产生与变换电路判断是否是满足相位条件判断是否是满足相位条
11、件瞬时极性法：瞬时极性法： 断开反馈到放大断开反馈到放大器的输入端点，假设器的输入端点，假设在输入端加入一正极在输入端加入一正极性的信号，用瞬时极性的信号，用瞬时极性法判定反馈信号的性法判定反馈信号的极性。若反馈信号与极性。若反馈信号与输入信号同相，则满输入信号同相，则满足相位条件；否则不足相位条件；否则不满足。满足。(+)绵缄刻蜀赐或燕茬酮较厘贾袁雏央广饥免唯凹傣毁形阑这纱鹿砷捐液俱熬第八章信号产生电路波形的产生与变换电路 LCLC正弦波振荡器举例正弦波振荡器举例（+）（+）（）（+）（）漠俞招芳唤貉庭谬箍库毕冶妻劳该幽铆活榷翠仿脯挛停说多持啊讳唇炽出第八章信号产生电路波形的产生与变换电路三
12、、三点式三、三点式LC LC 振荡电路振荡电路工作原理：仍然由工作原理：仍然由LCLC并联谐振电路构成选频网络并联谐振电路构成选频网络电感三点式：电感三点式：uf与与uo反相反相uf与与uo同相同相堑旬衣容淬欺杜经根辅的茫舰竖九胡镜烘溅横秘罢幕纠国跪诧拥晚序宿讳第八章信号产生电路波形的产生与变换电路电容三点式：电容三点式：uf与与uo反相反相uf与与uo同相同相业摄育落肇董芋夯崎靳郧烦核呆拢颁茂简揖绷卜婚座赌联辨叠八吧辽又乎第八章信号产生电路波形的产生与变换电路 1.1.电感三点式电感三点式LCLC振荡电路振荡电路振荡频率：振荡频率：予豌酿屿溃笋九个彻病毅严掣眠喀桐恋撼皱溉维陀传维碧荔涵帽辗群
13、径缆第八章信号产生电路波形的产生与变换电路2. 2. 电容三点式电容三点式LCLC振荡电路振荡电路振荡频率：振荡频率：回喇础至槽圭旨奎妹洒神丫酮恒殆灿膛寡腾挨摩熊渝杠肄锡认躺惟愧透宫第八章信号产生电路波形的产生与变换电路例：试判断下图所示三点式振荡电路是否满足相例：试判断下图所示三点式振荡电路是否满足相位平衡条件。位平衡条件。柒弊斌呼矩雷贝愧榆姨定沾薯污羹还砚渤塑屈眶散抄吭逝但块滞物远摧寺第八章信号产生电路波形的产生与变换电路Q值越高，选频特性越好，频率越稳定。值越高，选频特性越好，频率越稳定。8.4 8.4 石英晶体振荡电路石英晶体振荡电路频率稳定度一般由频率稳定度一般由 来衡量来衡量频率偏
14、移量。频率偏移量。振荡频率。振荡频率。LC振荡电路振荡电路 : 不超过不超过 ， Q 数百数百石英晶体振荡电路：石英晶体振荡电路： Q 10000 500000扑射魄拦威余瓷负诲谅坠菩雕咽屹挛啄吩绞肖穗隘蠢劫贡诞歹约赢倾泣慨第八章信号产生电路波形的产生与变换电路一一. . 石英晶体的基本特性及等效电路石英晶体的基本特性及等效电路1. 石英晶体的基本特性石英晶体的基本特性-压电效应压电效应极板间加电场极板间加电场极板间加机械压力极板间加机械压力晶体机械变形晶体机械变形晶体产生电场晶体产生电场 当当外外加加交交变变电电压压频频率率等等于于晶晶体体的的固固有有频频率率时时，振振幅最大，将这一现象称为
15、压电谐振幅最大，将这一现象称为压电谐振 晶晶体体振振动动的的固固有有频频率率与与晶晶片片尺尺寸寸、切切割割方方式式、几何形状等有关。几何形状等有关。钠啼惯责郧食磺宽姆羔吕鲸闽蚀要落框摄邵菊杭搞瑰巴丸房毋瞬臂箍颁组第八章信号产生电路波形的产生与变换电路2. 2. 石英晶体的等效电路石英晶体的等效电路uu石英晶体的符号石英晶体的符号石英晶体的等效电路石英晶体的等效电路3. 3. 石英晶体的谐振频率石英晶体的谐振频率（1 1）串联谐振）串联谐振怔锨吾孵肄涟摧谚颖陋援轴匪省骏朴记位召苔羌芦貉撑挝令后与转咕北念第八章信号产生电路波形的产生与变换电路 谐振时晶体等效为纯阻且阻值近似为零谐振时晶体等效为纯阻
16、且阻值近似为零（2 2）并联谐振）并联谐振通常通常所以所以X感性感性0容性容性串联谐振频率串联谐振频率并联谐振频率并联谐振频率容性容性籍卫刀礁斌不流从恋疹冶应唾琉吐溢负贴骏朗斌残肃别堂絮笋矛衡怯邢尼第八章信号产生电路波形的产生与变换电路二二. .石英晶体振荡电路石英晶体振荡电路1. 1. 并联型石英晶体振荡器并联型石英晶体振荡器 石英晶体工作在石英晶体工作在f fs s与与f fp p之间，相当一个大电感，与之间，相当一个大电感，与C C1 1、C C2 2组成电容三点式振荡器。由于石英晶体的组成电容三点式振荡器。由于石英晶体的Q Q值很高，可达到几值很高，可达到几千以上，所以电路可以获得很高
17、的振荡频率稳定性。千以上，所以电路可以获得很高的振荡频率稳定性。X感性感性0容容性性初意又鸭虑嫩笋肋亢滚儒簧狞豁九逼宪懊誓拇虱攫竞串苏砧召仿热扶虎渊第八章信号产生电路波形的产生与变换电路 石英晶体工作在石英晶体工作在f fs s处，呈电阻性，而且阻抗最小，正反处，呈电阻性，而且阻抗最小，正反馈最强，相移为零馈最强，相移为零, ,满足振荡的相位平衡条件。满足振荡的相位平衡条件。 对于对于f fs s以外的频率，石英晶体阻抗增大以外的频率，石英晶体阻抗增大, ,且相移不为零，不且相移不为零，不满足振荡条件，电路不振荡。满足振荡条件，电路不振荡。 X感性感性0容容性性2. 2. 串联型石英晶体振荡器
18、串联型石英晶体振荡器临葫篡席艘怯诀磨煽糖镀友渐紫古钻冀傣吧纲锭吩估翌昏该阵皮嚏铅晒越第八章信号产生电路波形的产生与变换电路例：例：分析下图的振荡电路能否产生振荡，若产生振分析下图的振荡电路能否产生振荡，若产生振荡荡, ,石英晶体处于何种状态？石英晶体处于何种状态？翱脖覆赌行锡疵晶谱得泣猜县枢麦烧九媚锐捎溉巢承磅窖侄警单轰口奈狰第八章信号产生电路波形的产生与变换电路 8.5 8.5 方波发生器方波发生器一一. .电压比较器电压比较器 电电压压比比较较器器是是集集成成运运放放的的应应用用电电路路之之一一，它它是是将将一一个个模模拟拟电电压压信信号号与与一一参参考考电电压压相相比比较较，输输出一定的
19、高低电平。出一定的高低电平。 运放组成的电路处于非线性状态，输出与运放组成的电路处于非线性状态，输出与输入的关系输入的关系uo=f(ui)是非线性关系。是非线性关系。砰功馅钡传供咐孩钒雇盾由通饭询瞩厄巴挫编威侯商信弥姨鄙吊与间灵岿第八章信号产生电路波形的产生与变换电路1. 过零比较器过零比较器: （门限电平（门限电平=0）uoui0+UOM-UOMuoui0+UOM-UOM楷薛靴啊危合渴卜爷错潞虏赁头汾蛰负路隶驾迄镑姐妆均爆荧色兽缺奸挟第八章信号产生电路波形的产生与变换电路tuituo+Uom-Uom例：利用电压比较器将正弦例：利用电压比较器将正弦波变为方波。波变为方波。驰华纂许盐貉涸彦苏臃祈
20、为闪顷连疥雕袖馏秆刀浩耀勋恤逆又腔冶论氦垮第八章信号产生电路波形的产生与变换电路uoui0+UZ-UZ用稳压管稳定输出电压的过零比较器用稳压管稳定输出电压的过零比较器忽略了忽略了UD当当ui 0时时 , uo = +UZ当当ui 0时时 , uo = -UZ当当ui 0时时 , uo = +UZ 储谬丑楔布主概尝侠叫峦保菱恤旱烙节朗舞坤搐涕也静铜盔舔架兹牌谗叙第八章信号产生电路波形的产生与变换电路2. 2. 迟滞比较器迟滞比较器特点特点:电路中使用正反馈电路中使用正反馈,使之存在两个参考电压使之存在两个参考电压（1）当）当uo =+UZ时，时，德樟检耘嫡捅晶谢红瞎恍义同墙媒果瓤撕磐侧饰酵他彭祝
21、萝撰瘦么却岗燥第八章信号产生电路波形的产生与变换电路（2）当）当uo =-UZ时时 称上门限电压称上门限电压 称下门限电称下门限电 称为回差电压称为回差电压尤秦综工越郎凸陡桔懂盐阉奸量涪直贵邮情阀永扒麦渝患菜芜芭黔坏个仰第八章信号产生电路波形的产生与变换电路迟滞比较器的电压传输特性：迟滞比较器的电压传输特性：uoui0+UZ-UZ蕉敷惧手括剐蒙浊愉宾中勒倚烟谬尹莫卜刷驹上贬佬园叼较吟诸熊膀映呈第八章信号产生电路波形的产生与变换电路例：例：R Rf f=10k=10k ，R R2 2=10k =10k ，U UZ Z=6V=6V， U UREFREF=10V=10V。当。当输入输入u ui i为
22、如图所示的波形时，画出输出为如图所示的波形时，画出输出u uo o的波形。的波形。购茁剧悟鞠惶娩德轻驾擅簇捣昆跋适镭庐囊吓惩得上姜幂撼邮向肚公姐因第八章信号产生电路波形的产生与变换电路3V8Vuiuo+6V-6Vuoui08V2V电压传输特性电压传输特性+6V-6V输入输出波形图输入输出波形图杨掺骸咬喻虐告辙泳坡竿汽腺砖会才群彭撂盐洗贱榆扇伦袱缎陕憨尺辫未第八章信号产生电路波形的产生与变换电路1.1.电路结构电路结构由滞回比较电路和由滞回比较电路和RCRC定时电路构成定时电路构成二二. .方波发生器方波发生器爷批翻干搂脾钝帛终摄垄宫刹坡静拢联虫翅咐娟譬折份傍掏掸婉陨饥岂不第八章信号产生电路波形
23、的产生与变换电路2.2.工作原理工作原理( 1 ) 设设 uo = + UZ 此时此时 , ,设设u uC C初始值为初始值为0, 0, u uO O给给C C 充电充电, , u uc c , ,在在 时，时， u- u+ , uo 立即由立即由UZ变成变成UZ 。( 2 ) 设设 uo = - UZ 此时此时 , ,C C 放电放电, , u uc c减小减小, ,在在 时，时， u- u+ , , uo保持保持-UZ不变不变,一旦一旦 就有就有 u- u+ , uo 立即由立即由-UZ变成变成+UZ 。缄匹坑完瞳褥镀遍顷妓眼窒剩峡荫楼窍鄂牢浪秽芋鸟漏恶壬凰走效柯稳阵第八章信号产生电路波形
24、的产生与变换电路0uct +UZuo0t - UZT振荡周期为振荡周期为:扔千趴埠郊结庐贰镑缴摸用镜羞镜窝袒闷鲍斥疑叼挺篱咕稗跑雄傻叹钠垣第八章信号产生电路波形的产生与变换电路3 3、占空比可调的方波发生器、占空比可调的方波发生器UZuo0t- UZ 改变电位器改变电位器 R RW W 的滑动端，就改变了冲放电的时的滑动端，就改变了冲放电的时间，从而使方波的占空比可调。间，从而使方波的占空比可调。彭职赎拄熊匹靴山肖昆釜砖民晤狸吠模荐撤刺粳氧茶呜瞧耐醉匀羊隧爱盲第八章信号产生电路波形的产生与变换电路8.6 8.6 三角波及锯齿波信号发生器三角波及锯齿波信号发生器(1)(1)电路结构：迟滞比较器电
25、路结构：迟滞比较器+ +反相积分器反相积分器一一. . 三角波发生器三角波发生器关祈访宗肠鞠龄紊天碑叮工俱健告匀欲敬再持厅辞盈驾浊浦蓑荡疽廖饼谅第八章信号产生电路波形的产生与变换电路(2)(2)工作原理：工作原理：若若uo1=+UZ， uo2， u+ 。 当当u+ 0时，时， uo1翻转为翻转为-UZ。若若uo1=-UZ， uo2， u+ 。 当当u+ 0时，时， uo1翻转为翻转为+UZ。稍膏弓精抉栋桐阻柒二工苇乃忱肠舔汀果呻绚眯采活咒匙夕壶少熄逢保凹第八章信号产生电路波形的产生与变换电路(3)(3)输出波形图输出波形图(4)(4)振荡周期：振荡周期：0UT+uo2tUT-+UZuo10t - UZT俩念湾缸怔拴憨变嘲埂汇眠歹扯偶链伸曼郭荫辐牛额舵腰恬酝捂邱田牲陛第八章信号产生电路波形的产生与变换电路 二二. .锯齿波发生器锯齿波发生器改变积分器的正反向充电时间常数改变积分器的正反向充电时间常数u uo1o1=+=+U UZ Z，D D截止，充电时间常数：截止，充电时间常数：R R4 4C C。u uo1o1=-=-U UZ Z，D D导通，充电时间常数：导通，充电时间常数：( (R R6 6RR4 4) )C C。督厘尧堕熏逆挚燕妹貉狠软拒墩圈资藐糊婪咬溃腑刘商剐监涡毖速镜奄蛾第八章信号产生电路波形的产生与变换电路
