模拟电子技术基础：9振荡电路

1、 振荡电路是一种在没有激励信号的情况下，能自振荡电路是一种在没有激励信号的情况下，能自动地将直流电源能量转换为周期性交流能量输出的电动地将直流电源能量转换为周期性交流能量输出的电子电路。不需要外加激励信号，只要满足一定条件就子电路。不需要外加激励信号，只要满足一定条件就能产生一定波形、一定频率和幅度的交流信号。振荡能产生一定波形、一定频率和幅度的交流信号。振荡电路按振荡波形可分为正弦波振荡器和非正弦波振荡电路按振荡波形可分为正弦波振荡器和非正弦波振荡器。本章着重讨论了反馈式器。本章着重讨论了反馈式RCRC正弦波振荡和几种典型正弦波振荡和几种典型的非正弦波振荡电路的组成、工作原理和特点。的非正弦

2、波振荡电路的组成、工作原理和特点。 本章简介本章简介9 9.1.1 正正弦波振荡弦波振荡电路电路9 9.2.2 非非正弦信号发生电路正弦信号发生电路模拟电子技术基础9.1.1 9.1.1 正弦波振荡电路的振荡条件正弦波振荡电路的振荡条件1.1.平衡条件平衡条件 2.2.起振条件起振条件9.1.2 9.1.2 正弦波振荡电路的组成和分析方法正弦波振荡电路的组成和分析方法 1.1.基本组成和分类基本组成和分类 2.2.分析方法分析方法9.1.3 RC9.1.3 RC正弦波振荡电路正弦波振荡电路1.RC1.RC串并联网络的选频特性串并联网络的选频特性 2.2.电路组成电路组成3.3.工作原理工作原理

3、9.1.4 LC9.1.4 LC正弦波振荡电路正弦波振荡电路1.LC1.LC并联谐振网络的选频特性并联谐振网络的选频特性 2.2.互感耦合振荡器互感耦合振荡器3.LC3.LC三端式振荡电路三端式振荡电路9.1.5 9.1.5 石英晶体正弦波振荡电路石英晶体正弦波振荡电路1.1.石英晶体的特性石英晶体的特性2.2.石英晶体振荡电路石英晶体振荡电路本节内容本节内容正弦波振荡的条件正弦波振荡的条件 无外加信号，输出一定频率一定幅值的信号。无外加信号，输出一定频率一定幅值的信号。 与负反馈放大电路的振荡的不同之处：在正弦波振荡电与负反馈放大电路的振荡的不同之处：在正弦波振荡电路中引入的是正反馈，且振荡

4、频率可控。路中引入的是正反馈，且振荡频率可控。在电扰动下，对于某一特定频率在电扰动下，对于某一特定频率f0的信号形成正反馈：的信号形成正反馈：odoXXX 由于半导体器件的非线性特性及供电电源的限制，最由于半导体器件的非线性特性及供电电源的限制，最终达到动态平衡，稳定在一定的幅值。终达到动态平衡，稳定在一定的幅值。211FAnFAFA 一旦产生稳定的振荡，则一旦产生稳定的振荡，则电路的输出量自维持，即电路的输出量自维持，即ooXFAX幅值平衡条件幅值平衡条件相位平衡条件相位平衡条件1FA起振条件：起振条件： 要产生正弦波振荡，必须有满足相位条件的要产生正弦波振荡，必须有满足相位条件的f0，且在

5、，且在合闸通电时对于合闸通电时对于f= f0信号有从小到大直至稳幅的过程，信号有从小到大直至稳幅的过程，即满足起振条件。即满足起振条件。1.基本组成和分类基本组成和分类(1) 放大电路：放大作用放大电路：放大作用(2) 正反馈网络：满足相位条件正反馈网络：满足相位条件(3) 选频网络：确定选频网络：确定f0，保证电路产生正弦波振荡保证电路产生正弦波振荡(4) 非线性环节（稳幅环节）：稳幅非线性环节（稳幅环节）：稳幅1) 是否存在主要组成部分；是否存在主要组成部分；2) 放大电路能否正常工作，即是否有合适的放大电路能否正常工作，即是否有合适的Q点，信号是点，信号是 否可能正常传递，没有被短路或断

6、路否可能正常传递，没有被短路或断路；3) 是否满足相位条件，即是否存在是否满足相位条件，即是否存在 f0，是否可能振荡，是否可能振荡 ；4) 是否满足幅值条件，即是否一定振荡。是否满足幅值条件，即是否一定振荡。常合二为一常合二为一4 4、分析方法、分析方法常用选频网络所用元件分类。常用选频网络所用元件分类。1) RC正弦波振荡电路：几百正弦波振荡电路：几百千赫千赫以下以下2) LC正弦波振荡电路：几百正弦波振荡电路：几百千赫千赫几百几百兆赫兆赫3) 石英晶体正弦波振荡电路：振荡频率稳定石英晶体正弦波振荡电路：振荡频率稳定相位条件的判断方法：瞬时极性法相位条件的判断方法：瞬时极性法断开反馈，在断

7、开处给放大电路加断开反馈，在断开处给放大电路加 ff0的信号的信号Ui，且规且规定其极性，然后根据定其极性，然后根据 Ui的极性的极性 Uo的极性的极性 Uf的极性的极性若若Uf与与Ui极性相同，则电路可能产生自激振荡；否则电路不极性相同，则电路可能产生自激振荡；否则电路不可能产生自激振荡。可能产生自激振荡。 在多数正弦波振荡电路在多数正弦波振荡电路中，输出量、净输入量和中，输出量、净输入量和反馈量均为电压量。反馈量均为电压量。 iU极性？极性？1.RC串并联网络的频率特性串并联网络的频率特性fo11j 1113j( )j j RUCFURRRCCCRC 当当 f=f0时，时，F=Fmax=1

8、/3, 且且=0。)( j31 21000ffffFRCf，则令2.电路组成电路组成1)是否可用共射放大电路？是否可用共射放大电路？2)是否可用共集放大电路？是否可用共集放大电路？3)是否可用共基放大电路？是否可用共基放大电路？4)是否可用两级共射放大电路？是否可用两级共射放大电路？ 应为应为RC 串并联网路配一个电压放大倍数略大于串并联网路配一个电压放大倍数略大于3、输入电、输入电阻趋于无穷大、输出电阻趋于阻趋于无穷大、输出电阻趋于0的放大电路。的放大电路。不符合相位条件不符合相位条件不符合放大倍数条件不符合放大倍数条件输入电阻小、输出输入电阻小、输出电阻大，影响电阻大，影响f0 可引入电压

9、串联负反馈，使可引入电压串联负反馈，使电压放大倍数大于电压放大倍数大于3，且，且Ri大、大、Ro小，对小，对f0影响小影响小2.电路组成电路组成用同相比例运算电路作放大电路。用同相比例运算电路作放大电路。 因同相比例运算电路有非常好的线因同相比例运算电路有非常好的线性度，故性度，故R或或Rf可用热敏电阻，或加可用热敏电阻，或加二极管作为非线性环节。二极管作为非线性环节。文氏桥振荡文氏桥振荡器的特点？器的特点？1f2RR R1RC AfRRC f(+)iUU oUb) 集成运放构成的电路tf(-)U分立元件构成的分立元件构成的RC正弦波振荡电路正弦波振荡电路 改变电容以粗调，改变电改变电容以粗调

10、，改变电位器滑动端以微调。位器滑动端以微调。 加稳压管可以限制输出电加稳压管可以限制输出电压的峰压的峰-峰值。峰值。同轴同轴电位器电位器9.2.1 9.2.1 方波与矩形波发生电路方波与矩形波发生电路1.1.基本方波发生电路基本方波发生电路2.2.占空比系数可调的矩形波发生电路占空比系数可调的矩形波发生电路9.2.2 9.2.2 三角波发生电路三角波发生电路 9.2.3 9.2.3 锯齿波发生电路锯齿波发生电路本节内容本节内容矩形波矩形波三角波三角波锯齿波锯齿波尖顶波尖顶波阶梯波阶梯波矩形波是基础波形，可通过波形变换得到其它波形。矩形波是基础波形，可通过波形变换得到其它波形。 输出无稳态，有两

11、个暂态；若输出为高电输出无稳态，有两个暂态；若输出为高电平时定义为第一暂态，则输出为低电平为平时定义为第一暂态，则输出为低电平为第二暂态。第二暂态。 电路应能由一种暂态自动翻转为另一暂态，电路应能由一种暂态自动翻转为另一暂态，并能再回到原暂态并能再回到原暂态 电路中有延迟环节电路中有延迟环节,使得两个状态均维持一使得两个状态均维持一定的时间，决定振荡频率。定的时间，决定振荡频率。利用利用RC电路实电路实现现.:反相滞回比较电路反相滞回比较电路+无源积分电路无源积分电路 3PO23RuuRR323 TZRUURR OHZOLZ,UUUU( )NCIuu tu323 TZRUURR令令uNuP，得

12、，得323 TZRUURR323 TZRUURRTTUU第一暂态：第一暂态：uOUZ，00T.,( ), Ca tt utUUZ对对电容正向充电，电容正向充电，t uN，当当t=t1时，时， , uO=-UZ，进入第二暂态。进入第二暂态。1T( )Cu tUTTUU第第二二暂态：暂态：uO-UZ，11T.,( ), Cb tt utU-UZ对对电容电容反反向充电，向充电，t uN，当当t=t2时，时， , uO=UZ，回到，回到第第一一暂态。暂态。2T( )Cu tU010T1T11:( ),( )( ), ZCCCttutUuUutURCCC00CC( )( )ln( )( )uutttuu

13、t 3H10122ln(1)RTttR121T2T21,( ),( )( ), ZCCCtt utUuUutURC3L21222ln(1)RTttR3HL1222ln(1)RTTTRCR H/dTT1/fT3H122ln(1)RTR3L222ln(1)RTR 1d1RP11RP1()()RrRCRRC23HL1RP22(2)ln(1)RTTTRRCR H1P21RP2TRRdTRR 1min1RP2RdRR 1RPmax1RP2RRdRR 1d2RP21RP2()()RrRCRRC1:同相滞回比较器同相滞回比较器+反相积分电路反相积分电路 O1ZuU N10u令令uN1uP1，得，得1TZ2R

14、UUR 12P1O1O1212RRuuuRRRR比较器比较器的输入的输入1TZ2RUUR比较器比较器的输出的输出滞回比较器滞回比较器反相积分电路反相积分电路1TZ2RUUR 1TZ2RUUROO10O01( )()( )ututtut O1ZuU TTUU第一暂态：第一暂态：uO1UZ，0O0T. ,( ),a tt utUUZ对对电容充电，电容充电，t uO，在，在t=t1时，时， , uO1=-UZ，进入第二暂态。进入第二暂态。O1T( )utUTTUU第第二二暂态暂态:uO1-UZ，1O1T. ,( ),b tt utU-UZ对对电容电容反反向充电，向充电，t uN，当当t=t2时，时，

15、 , uO1=UZ，回到，回到第第一一暂态。暂态。O2T( )utU01O0TO1T13:( ),( ),ttutUutUR C1H10122RTttR12O1TO2T23,( ),( ),tt utUutUR C1L21222)RTttR131HL122242()R R CRTTTRR H112/()dTTO0O0O1( )( )ututttu1TZ2RUUR 1TZ2RUUR1/fT13RP1()RRC11123RP2222()(2)RRCTRRRR 1/fT1A2ACO1uOu1R2R3R4RZUVS2VD1VD5RRPRP1RRP2R0t1t2t2T1TtO1uZUZUtOuTUTUb

16、) 波形图H112/()dTT13RP2()RRC500Ou( b )iA1C0.02FuO1R1R2( a )UZ10kR3R5R4uO2A2DZD1D2已知已知uO1和和uO2的峰的峰-峰值均为峰值均为12V，二极管为理想二极管。，二极管为理想二极管。1. 求出稳压管的稳压值求出稳压管的稳压值UZ和和R4的阻值；的阻值；2. 定性画出定性画出uO1、uO2的波形图；的波形图；9-12 图图9-36电路。电路。(1)A1、A2分别组成什么电路？整个电路具分别组成什么电路？整个电路具有什么功能？说明有什么功能？说明R1R5的及的及VD的作用的作用;（2）忽略二极管的）忽略二极管的导通电阻，求电路的振荡周期导通电阻，求电路的振荡周期T和频率和频率f;画画uO1和和uO的波形图。的波形图。 C1R2R5R4R6R7R50k 3.9k 20k 100k 33k0.1F2A6.8k 10k 1A3RO1uOuVSVD9-15 图图9-39电路。电路。(1)A1、