信号发生器_8.1

1、上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础信号发生器信号发生器 发生器发生器按产生的波形特点可分为按产生的波形特点可分为正弦波信号发生器正弦波信号发生器非正弦波信号发生器非正弦波信号发生器1 正弦波信号发生器正弦波信号发生器 上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础1.1 正弦波自激振荡的基本原理正弦波自激振荡的基本原理 正弦波信号发生器是按照自激振荡原理构成的正弦波信号发生器是按照自激振荡原理构成的信号发生器常称为振荡器信号发生器常称为振荡器1产生正弦波自激振荡的平衡条件产生正弦波自激振荡的平衡条件 .正正反馈网络反馈网络放大环节放大环节.XoAF.XidXf自

2、激振荡原自激振荡原理方框图理方框图上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础输入输入Xid.反馈反馈Xf=FXo. .输出输出Xo= AXid. .放大环节放大环节 A正正反馈网络反馈网络 F如果如果Xf=Xid.可在输出端继续维持原有的输出信号可在输出端继续维持原有的输出信号正反馈正反馈工作原理工作原理上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础一个振荡器，只在振荡频率一个振荡器，只在振荡频率f0时时满足相位平衡条件。满足相位平衡条件。平衡条件讨论平衡条件讨论a. 相位平衡条件相位平衡条件在电路中应包含选频网络在电路中应包含选频网络放大环节放大环节 A正正反馈网络反

3、馈网络 F.Xf.Xid.Xo上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础1 AF若若 , ,则电路减幅振荡，最后停止振荡则电路减幅振荡，最后停止振荡。1 AF若若 ，电路增幅振荡。，电路增幅振荡。b. 幅度平衡条件幅度平衡条件AF=1是是维持等幅振荡的唯一条件维持等幅振荡的唯一条件放大环节放大环节 A正正反馈网络反馈网络 F.Xf.Xid.Xo上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础2振荡的建立与稳定振荡的建立与稳定 振荡电路的起振条件：振荡电路的起振条件：AF 1AF 1,2102 ，nnFA AF=1只能只能维持振荡，但不能建立振荡。维持振荡，但不能建立振荡。

4、AF 1输出幅值越来越大，最后出现非线性失真。输出幅值越来越大，最后出现非线性失真。放大电路中还应包含稳幅环节放大电路中还应包含稳幅环节上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础id0UomUOidfmUU A反馈特性反馈特性幅度特性幅度特性F太小太小自激振荡电路的建立过程（自激振荡电路的建立过程（线性反馈）线性反馈）上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础幅度特性幅度特性omUOidfmUU B幅度特性幅度特性非线性反馈非线性反馈非线性反馈非线性反馈上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础AF=1AF 1起振起振维持振荡维持振荡自激振荡电路的起振

5、过程自激振荡电路的起振过程上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础3正弦波信号发生器组成正弦波信号发生器组成放大环节放大环节正反馈网络正反馈网络选频网络选频网络稳幅环节稳幅环节组成组成4. 正弦波信号发生器的分类正弦波信号发生器的分类 根据选频网络所用元件分为根据选频网络所用元件分为RC型振荡器型振荡器LC型振荡器型振荡器晶体振荡器晶体振荡器上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础1文氏电桥振荡器文氏电桥振荡器文氏电桥振荡电路文氏电桥振荡电路移相式振荡电路移相式振荡电路主要类型主要类型双双T网络式振荡电路网络式振荡电路选频网络选频网络反馈网络反馈网络放大电路放大

6、电路1.2 RC型正弦波信号发生器型正弦波信号发生器UoRRCCAR1R2+ +上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础2RC串并联网络的选频特性串并联网络的选频特性CRZ j11 CRZ j1/2 图中图中选频网络选频网络选频网络选频网络Z1Z2RRCCUoUf+ + +UoRRCCAR1R2+ +上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础幅频特性幅频特性2002)(31 F当当 0 0时，时，F0当当 时时, ,F0 0当当 = = 0 0时时, ,F= =Fmax=1/3f031/ Ff0幅频特性曲线幅频特性曲线幅频特性分析幅频特性分析上页上页下页下页返回返

7、回模拟电子技术基础模拟电子技术基础3)(arctan00 F相频特性相频特性当当 0 0时，时， F 90 当当 时时, , F 90 当当 = = 0 0时时, , F 0 0 ff0 90 90 45 45相相频频特特性性曲曲线线f031/ Ff0幅幅频频特特性性曲曲线线 F =0 ，且，且反馈最强反馈最强可见，当可见，当 = = 0 0时时相频特性分析相频特性分析上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础3稳幅措施稳幅措施 利用二极管稳幅利用二极管稳幅RRCCARWD1D2R1Uo+上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础a. 用用LC并联谐振回路作为选频网

8、络并联谐振回路作为选频网络1.3 LC型正弦波信号发生器型正弦波信号发生器b. 主要用来产生主要用来产生1 MHz以上的高频信号以上的高频信号主要特点主要特点c. 频率稳定性较好频率稳定性较好上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础按照反馈方式分为按照反馈方式分为变压器反馈式变压器反馈式电感三点式电感三点式电容三点式电容三点式LC型正弦波信号发生器类型型正弦波信号发生器类型上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础1LC并联谐振回路并联谐振回路RCLZ+ +sIsUCIRLIO|Z|ff0O ff0Q大大Q小小Q大大Q小小阻抗频率特性阻抗频率特性相频特性相频特性上

9、页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础2选频放大电路选频放大电路 当当f = f0（ LC并联谐振频率）时并联谐振频率）时(1) 输出电压幅值最大输出电压幅值最大(2) 输出与输入电压反相输出与输入电压反相工作原理工作原理放大电路只对谐振频率放大电路只对谐振频率f0的信号有放大作用的信号有放大作用LC并联谐振电路并联谐振电路C+LT+iUB1RB1RCCV CCoUECERBC上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础3变压器反馈式变压器反馈式LC振荡电路振荡电路 +T+N1N2N3B1RB2RBCCLRCCV ECER上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟

10、电子技术基础4电感三点式正弦振荡电路电感三点式正弦振荡电路 C+T+N2N1ECERB2RB1RL1L2CCV BC上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础5. 电容三点式正弦波振荡电路电容三点式正弦波振荡电路 +T+LCCV CRERECB1RB2RBC1C2C电容器电容器的三个端的三个端子分别与子分别与T的三个的三个电极相连接，故电极相连接，故称之为电容三点称之为电容三点式振荡电路。式振荡电路。上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础改进的电容三点式振荡电路改进的电容三点式振荡电路CLf 210CCCC111121 谐振频率谐振频率L+T+CCV CRERE

11、CB1RB2RBC1C2CC上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础1. 石英晶体的基本特性与等效电路石英晶体的基本特性与等效电路(a) 各向异性各向异性(b) 具有具有压电效应压电效应1.4 晶体振荡器晶体振荡器(1) 压电效应压电效应a. 石英晶体的基本特性石英晶体的基本特性上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础当交变电压的频率等于晶片的固有机械振动频率当交变电压的频率等于晶片的固有机械振动频率时，振幅急剧增加，这种现象称为压电谐振。时，振幅急剧增加，这种现象称为压电谐振。当在晶片的两电极之间加交变电压时，晶片就会当在晶片的两电极之间加交变电压时，晶片就会

12、产生机械变形振动。产生机械变形振动。压电谐振压电谐振压电效应压电效应在晶片的两侧施加压力，又会产生电场。在晶片的两侧施加压力，又会产生电场。在晶片的两面之间加电场，就会产生机械变形。在晶片的两面之间加电场，就会产生机械变形。上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础b. 石英晶体谐振器的结构石英晶体谐振器的结构适当地切片适当地切片涂上银层涂上银层涂上银层涂上银层引出两个电极引出两个电极引出两个电极引出两个电极加装上外壳加装上外壳上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础电路符号电路符号上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础(2) 等效电路和谐振频率等效电路和谐振频率R 等效晶片振动时内部的摩擦损耗等效晶片振动时内部的摩擦损耗等效电路等效电路C0 两金属电极间形成的静电电容两金属电极间形成的静电电容L 等效晶片振动时的惯性等效晶片振动时的惯性C 等效晶片振动时的弹性等效晶片振动时的弹性RCLC0上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础电路特点电路特点a. L很大，很大，C和和R很小。很小。b . Q很高，很高，达达104106。c. 频率稳定度（频率稳定度（f / /f0）很高。）很高。 三种振荡电路的频率稳定度三种振荡电