电工电子技术课程信号产生电路

1、信号产生电路信号产生电路电工电子学电工电子学()教学基本要求教学基本要求 了解波形发生的概念和波形发生电路类型了解波形发生的概念和波形发生电路类型 了解正弦波振荡电路的组成与工作原理。了解正弦波振荡电路的组成与工作原理。 了解正弦波振荡电路自激振荡的条件。了解正弦波振荡电路自激振荡的条件。 了解了解LCLC振荡电路和振荡电路和RCRC振荡电路的工作原理振荡电路的工作原理 一般了解常见非正弦波形发生电路。一般了解常见非正弦波形发生电路。 本章讲授本章讲授 3 3学时，自学学时，自学1010学时学时电工电子学电工电子学()主要内容主要内容 概述概述 正弦波产生电路正弦波产生电路 非正弦波发生电路非

2、正弦波发生电路 本章小结本章小结电工电子学电工电子学()概述概述 什么是信号产生电路什么是信号产生电路定义定义信号产生电路是一种通过自激方式把直流电信号产生电路是一种通过自激方式把直流电压变化为按一定规律变化的电压（如正弦波、矩形波压变化为按一定规律变化的电压（如正弦波、矩形波和锯齿波等）的一种电子线路。和锯齿波等）的一种电子线路。 信号产生电路的分类信号产生电路的分类分类分类 正弦波产生电路、非正弦波产生电路正弦波产生电路、非正弦波产生电路电工电子学电工电子学()正弦波产生电路正弦波产生电路电工电子学电工电子学()产生自激振荡的原理产生自激振荡的原理 自激振荡的条件自激振荡的条件 开关合在开

3、关合在“1”为无反馈为无反馈放大电路。放大电路。iuoUAU 开关合在开关合在“2”为有反为有反馈放大电路，馈放大电路，fuoUAU ifUU 如如果果：FfUAiUoU电工电子学电工电子学()产生自激振荡的原理产生自激振荡的原理 自激振荡的条件自激振荡的条件1u FA1 FAu FA即即： n2 FA fuoUAU 由：由：ouoUFAU 1u FAofUFU FfUAiUoU电工电子学电工电子学()产生自激振荡的原理产生自激振荡的原理要维持振荡输出必须解决两个问题：要维持振荡输出必须解决两个问题：（1）原始信号从何获得？）原始信号从何获得？（2）什么时刻进行切换？怎样切换？）什么时刻进行切

4、换？怎样切换？放大电路放大电路A正反馈电路正反馈电路Fufuo噪声噪声起振条件：起振条件：相位条件：相位条件： 对选定频率对选定频率AF=2n 幅度条件：幅度条件： 对选定频率对选定频率 |AF| 1电工电子学电工电子学()产生自激振荡的原理产生自激振荡的原理 反馈振荡的建立过程反馈振荡的建立过程放大特性放大特性uo=Aud反馈特性反馈特性uf=Fuoud=ufuo噪声噪声放大放大反馈反馈放大放大反馈反馈放大放大反馈反馈放大放大反馈反馈放大放大反馈反馈放大放大反馈反馈只要环路增益只要环路增益|AF|1|AF|1输出信号就越来越大！输出信号就越来越大！放大电路放大电路A正反馈电路正反馈电路Fuf

5、uo噪声噪声电工电子学电工电子学()产生自激振荡的原理产生自激振荡的原理 反馈振荡的稳定过程反馈振荡的稳定过程为了建立振荡，要使环路增益为了建立振荡，要使环路增益 |AF|1。当幅度达到一定值时，放大器将进入非线性状态，增益也当幅度达到一定值时，放大器将进入非线性状态，增益也开始下降，最终达到振荡的平衡条件开始下降，最终达到振荡的平衡条件 |AF|=1。放大特性放大特性uo=Aud反馈特性反馈特性uf=Fuo噪声噪声振荡平衡点振荡平衡点udufuo电工电子学电工电子学()正弦振荡器的基本构成正弦振荡器的基本构成 反馈电路反馈电路形成形成 放大电路放大电路 稳幅稳幅电路电路反馈反馈电路电路放大放

6、大电路电路选频选频电路电路uf噪声噪声uoFAu 稳幅电稳幅电路路 选频电选频电路路电工电子学电工电子学()RCRC正弦振荡器正弦振荡器RC正弦波振荡的组成正弦波振荡的组成RC振荡电路的选频网络振荡电路的选频网络:电路构成起来方便，易受干扰，一电路构成起来方便，易受干扰，一般只适用于中低频率正弦波振荡。般只适用于中低频率正弦波振荡。放大电路放大电路RC选频选频输出输出 按照按照RC选频网络的不同，选频网络的不同，常用的常用的RC正弦波振荡有：正弦波振荡有：（1）RC串并联网络振荡串并联网络振荡（2）RC移相振荡移相振荡（3）RC双双T网络振荡网络振荡 等等电工电子学电工电子学()RCRC正弦振

7、荡器正弦振荡器2. RC串并联网络振荡串并联网络振荡(文氏桥振荡器）文氏桥振荡器）uoRCRCR1R2RC串并联串并联正反馈网络正反馈网络同相放大同相放大211RAR 1/j11/jjoRUCFURRCC )j(31oo RC1o 电工电子学电工电子学()RCRC正弦振荡器正弦振荡器当相移为当相移为0时，幅频特时，幅频特性为性为|F|=1/3。31|oFRCf21o起振时，起振时，A 3， 一般设计电路时取一般设计电路时取510。稳定时，稳定时，A = 3。电路结构上要求：电路结构上要求：R2 2R1(起振），起振）， R2 = 2R1(稳定）稳定） 。电工电子学电工电子学()RCRC正弦振荡

8、器正弦振荡器采用如热敏电阻改善波形采用如热敏电阻改善波形.电工电子学电工电子学()RCRC正弦振荡器正弦振荡器uoRCRCR1R2D1R3D2 起振时，二极管截止，起振时，二极管截止，R2大于大于2R1，即，即A 3，随，随着着uo的增大，二极管逐渐的增大，二极管逐渐导通，导通，R3（包括二极管的（包括二极管的导通电阻）与导通电阻）与R2并联，总并联，总电阻逐渐减小，电阻逐渐减小，A自动下自动下降，当降，当A=3时时,振荡器稳定。振荡器稳定。也可利用二极管构成稳幅电路。也可利用二极管构成稳幅电路。电工电子学电工电子学()LCLC正弦振荡器正弦振荡器1. LC振荡电路的基本形式振荡电路的基本形式

9、放大电路放大电路输出输出耦合耦合反馈反馈耦合耦合RL（1）变压器反馈式）变压器反馈式（2）电感反馈式）电感反馈式（3）电容反馈式）电容反馈式电工电子学电工电子学()LCLC正弦振荡器正弦振荡器2.根据反馈极性判断的瞬时极性法，根据反馈极性判断的瞬时极性法，判断电路是否具有判断电路是否具有正反馈正反馈。CLufRL+VCC电路组成电路组成电路构成正反馈环，满足振荡的相位条件，只要反馈环路电路构成正反馈环，满足振荡的相位条件，只要反馈环路总增益大于总增益大于1，电路即能够起振。，电路即能够起振。电工电子学电工电子学()LCLC正弦振荡器正弦振荡器2.LCf210 电工电子学电工电子学()LCLC正

10、弦振荡器正弦振荡器电工电子学电工电子学()LCLC正弦振荡器正弦振荡器电工电子学电工电子学()LCLC正弦振荡器正弦振荡器RCLZ o电工电子学电工电子学()LCLC正弦振荡器正弦振荡器 负载大，就是增大了负载大，就是增大了LC并联电路的等效电阻并联电路的等效电阻R。R的的增大增大, ,一方面使一方面使|Zo|减小减小, ,因而反馈幅度减小因而反馈幅度减小, ,不易起振不易起振; ; 也使品质因数也使品质因数Q减小减小, , 选频特性变坏选频特性变坏, , 使波形变坏。使波形变坏。 电工电子学电工电子学()LCLC正弦振荡器正弦振荡器电工电子学电工电子学()LCLC正弦振荡器正弦振荡器CMLL

11、f)2(21210 电工电子学电工电子学()LCLC正弦振荡器正弦振荡器2121021CCCCLf 振荡频率可达振荡频率可达100MHz以上。以上。电工电子学电工电子学()LCLC正弦振荡器正弦振荡器电工电子学电工电子学()非正弦波发生电路非正弦波发生电路 方波发生器方波发生器 三角波发生器三角波发生器 锯齿波发生器锯齿波发生器电工电子学电工电子学()方波方波( (矩形波矩形波) )发生器发生器电路结构电路结构omHURRRU211omLURRRU211uiUR=0uoRfR1迟滞比较器迟滞比较器积分电路积分电路CRuC负跳变触发电平：负跳变触发电平：正跳变触发电平：正跳变触发电平：电工电子学

12、电工电子学()方波方波( (矩形波矩形波) )发生器发生器工作原理工作原理1. 设设 uo = + UOM此时，输出给此时，输出给C 充电充电!则：则：u+=UH0tuoUOM-UOMU+Huc0t一旦一旦 uc UH , 就有就有 u- u+ ,在在 uc UH 时，时， u- u+ , uo 保持保持 + UOM 不变；不变；uo 立即由立即由UOM 变成变成UOM +RR1R2C+ucuo电工电子学电工电子学()方波方波( (矩形波矩形波) )发生器发生器工作原理工作原理此时，此时，C 经输出端放电。经输出端放电。2. 当当uo = -UOM 时，时，u+=ULuc降到降到UL时，时，u

13、o上翻。上翻。UHuctUL+RR1R2C+ucuo电工电子学电工电子学()方波方波( (矩形波矩形波) )发生器发生器 工作原理总结工作原理总结当输出处于正饱和时：当输出处于正饱和时：uo=+UOM输出电压对电容充电，输出电压对电容充电，uC 按指数规律增大按指数规律增大经过经过T1uC=UHuo=- -UOM触发触发当输出处于负饱和时：当输出处于负饱和时：uo=- -UOM输出电压对电容反向充电，输出电压对电容反向充电，uC 按指数规律减小按指数规律减小经过经过T2uC=Uuo=+ +UOM触发触发电工电子学电工电子学()方波方波( (矩形波矩形波) )发生器发生器输出波形输出波形0UHu

14、ctULUOMuo0t- UOMT+RR1R2C+ucuo电工电子学电工电子学()方波方波( (矩形波矩形波) )发生器发生器方波发生器各部分的作用方波发生器各部分的作用RC电路：电路：起反馈起反馈和延迟作用，获得和延迟作用，获得一定的频率。一定的频率。迟滞比较器：迟滞比较器：起开关起开关作用，实现高低电平作用，实现高低电平的转换。的转换。uiUR=0uoRfR1迟滞比较器迟滞比较器积分电路积分电路CRuC电工电子学电工电子学()三角波发生器三角波发生器 电路一：电路一：方波发生器方波发生器 矩形波矩形波积分电路积分电路三角波三角波反向积分电路反向积分电路方波发生器方波发生器+RR1R2C+u

15、c-+RR2Cuo此电路要求前后电路的时间常数配合好，不能让此电路要求前后电路的时间常数配合好，不能让积分器饱和。积分器饱和。电工电子学电工电子学()三角波发生器三角波发生器 工作原理工作原理tuRCuood11+RR1R2C+uc-+RR2Cuouo1uo三角波的周期由方波发生器三角波的周期由方波发生器确定，其幅值也由周期确定，其幅值也由周期T和参和参数数RC决定。决定。0uo1tUom-Uom电工电子学电工电子学()三角波发生器三角波发生器 改进电路改进电路+A1A2uouo1R02R01RCR2R1反向积分电路反向积分电路上行迟滞上行迟滞比较器比较器特点：特点：由由迟滞比较器迟滞比较器和和反相积分器反相积分器级联构成，迟滞比级联构成，迟滞比较器的输出作为反相积分器的输入，反相积分器较器的输出作为反相积分器的输入，反相积分器的输出又作为迟滞比较器的输入。的输出又作为迟滞比较器的输入。电工电子学电工电子学()三角波发生器三角波发生器 输出波形输出波形omHURRU21omLURRU21+A1A2uouo1R02R01RCR2R100uo1tUOMUOMuotUHULtuRCuood11电工电子学电工电子学()三角波发生器三角波发生器电工电子学电工电子学()锯齿波发生器锯齿波发生器 改变三角波发生器中积改变三角波发生器中积分电路的充放电时间常数，分电路的充放电时间常数，使放电的时