模拟电子技术PPT课件第6章

1、 掌握LC正弦波振荡电路和RC正弦波振荡电路的原理及应用 了解石英晶体振荡电路的原理及应用 熟悉矩形波和锯齿波典型应用电路 本章学习要求 第6章 信号产生电路 6.1 正弦波振荡电路6.2 正弦波振荡电路的应用6.3 非正弦信号发生器6.4 知识拓展6.5 实训 RC桥式振荡电路的调试与测量小结习题本章大纲6.1正弦波振荡电路 放大电路放大外来输入信号的过程中，把电源的直流电能转换成按输入信号规律变化的交流电能，而振荡电路，不需要外来信号，可直接自动把直流电能转换为一定频率、一定波形和一定幅度的交流电能，产生交流信号，为电子设备提供交流信号源，这种电路被称为信号产生电路。根据输出波形的不同，振

2、荡电路可分为正弦和非正弦两种。 振荡电路常常作为信号源被广泛地应用于无线电通信以及自动测量、自动控制等系统中。在调试放大电路时，需要正弦信号发生器；在无线电通信、广播、电视中，都要用到高频信号振荡电路；工业上的超声焊接，高频感应加热、熔炼、表面淬火等，都需要大功率的高频信号发生器；测量仪表和自动控制电路中更需要各式各样的振荡电路。6.1正弦波振荡电路 在报告会或演唱会上，使用扩音机不恰当，往往会听到扬声器尖锐的啸叫声。这是因为扬声器发出的声音又反馈到话筒中，话筒将声音变换为电信号，经放大后再推动扬声器，声音信号就这样不断地反馈到放大电路的输入端进行重复放大，结果在不需外加输入信号时，系统自己就

3、可以将信号逐渐增大变成振幅固定的振动，这就是振荡现象，如图所示。扩音系统中的电声振荡6.1.1正弦波振荡电路的基本概念振荡是指连续地发生振幅一定、频率一定的振动现象。 1振荡现象 放大电路在没有输入信号的情况下就没有输出信号，而振荡电路在没有输入信号的情况下，仍有一定频率和幅值的输出信号，这种现象称为放大电路的自激振荡。振荡电路就是利用自激振荡来进行工作的。 自激振荡在放大电路中是不希望出现的，它会使放大电路不能正常工作，这是振荡电路和放大电路的区别。 6.1.1正弦波振荡电路的基本概念2正弦波振荡电路的组成 正弦波振荡电路由放大电路、选频电路和正反馈电路组成，如图所示。正弦波振荡电路的组成6

4、.1.1正弦波振荡电路的基本概念3正弦波振荡电路产生振荡的条件（1）振荡电路的起振条件 AF1（2）振荡电路的平衡条件 为使振荡电路维持等幅振荡，振幅平衡条件为 AF=1 利用三极管的非线性或在电路中采用负反馈等措施，降低放大倍数（A），从而使AF1过渡到AF=1，达到稳定振幅目的。6.1.1正弦波振荡电路的基本概念4检查一个正弦波振荡电路是否正确的一般步骤 检查电路的交流通路是否正确及是否存在正反馈和选频电路。 检查电路的直流通路是否正确。为满足起振条件，起振时应使放大电路工在线性放大区。 6.1.2LC正弦波振荡电路 LC正弦波振荡电路是由LC并联回路作为选频电路的一种高频振荡电路，它能产

5、生几十千赫兹几百兆赫兹的正弦波信号。 常用的LC正弦波振荡电路有变压器反馈式、电感三点式和电容三点式振荡电路。它们是利用LC并联谐振回路的选频特性，把LC并联谐振回路作为LC正弦波振荡电路的选频电路。6.1.2LC正弦波振荡电路 1变压器反馈式LC振荡电路 6.1.2LC正弦波振荡电路 【例6-1】 判断下图是否满足相位平衡条件。6.1.2LC正弦波振荡电路解假设在输入端加入一正极性的信号，用瞬时极性法判定反馈信号的极性。若反馈信号与输入信号同相，则满足相位条件；否则不满足。判断的分析过程如图所示。瞬时极性判断利用瞬时极性法判断，满足相位平衡条件。 6.1.2LC正弦波振荡电路 2电感三点式L

6、C振荡电路 6.1.2LC正弦波振荡电路3电容三点式LC振荡电路 6.1.2LC正弦波振荡电路4采用集成运放的LC桥式振荡电路 6.1.3RC正弦波振荡电路 RC正弦波振荡电路是利用电阻（R）和电容（C）组成选频电路的振荡电路，一般用来产生低频正弦波信号。 常用的RC正弦波振荡电路主要有RC移相式振荡电路和RC桥式振荡电路。 6.1.3RC正弦波振荡电路 1RC移相式振荡电路6.1.3RC正弦波振荡电路2RC桥式振荡电路6.1.3RC正弦波振荡电路3采用集成运放的RC桥式振荡电路 6.1.3RC正弦波振荡电路【例6-2】 如下图所示，已知C=6800pF，R=22k，R1=20k，要使电路产生

7、正弦波振荡，Rf应该为多大？电路振荡频率应该为多少？6.1.3RC正弦波振荡电路解 RC桥式振荡电路的起振条件为Au3，那么根据题意有：得到Rf=40k。 电路的振荡频率为 =1064Hz6.1.4石英晶体振荡器 振荡频率的稳定性是振荡电路的一个重要指标。随着科学技术的发展，电子电路对正弦波振荡电路振荡频率的稳定性要求越来越高。石英晶体振荡器就是一种振荡频率非常稳定的正弦波振荡电路，其频率稳定度（f/f）极高，可达1011109。 6.1.4石英晶体振荡器 1石英晶体振荡器的结构和符号 把按一定方位切片的石英晶体，夹在两块金属板之间，加上外壳封装，就构成了石英晶体振荡器，其结构和符号分别如图所

8、示。 石英晶体振荡器的结构石英晶体振荡器的符号6.1.4石英晶体振荡器2石英晶体振荡器的类型 根据石英晶体振荡器的两个谐振频率，可组成并联型石英晶体振荡器和串联型石英晶体振荡器。 并联型石英晶体振荡器 串联型石英晶体振荡器6.1.4石英晶体振荡器3石英晶体的特性 石英是一种化学成分为二氧化硅（SiO2）的天然六菱形晶体。在石英晶体振荡器上加上电场后，晶体将会在电场方向产生机械伸缩，称为伸缩效应。反之，若在晶体上施加机械力，则在晶体表面会产生电场。这种可逆的现象称为压电效应。如果加的是交变电场，则引起相应的机械伸缩，同时机械伸缩又将产生相应的交变电场。石英晶体的节片方位和几何尺寸固定后，晶体就具

9、有固定的振荡频率。这个现象称为压电谐振。石英晶体要么就是不起振，要么就是谐振在固有振荡频率上。因此，用它来组成的振荡电路输出的频率稳定度非常高，常常用它来制作测量频率和时间的标准仪表。 6.2正弦波振荡电路的应用 远距离调频无线话筒的电路图如图所示。6.3非正弦信号发生器 在自动化、电子、通信等领域中，经常需要进行性能测试盒信息的传送等，这些都离不开一些非正弦信号。常见的非正弦信号发生器有矩形波发生器、三角波发生器、锯齿波发生器等。6.3.1矩形发生器 1工作原理 矩形波发生电路 矩形波发生电路的波形6.3.1矩形发生器 2振荡频率及其调节 电路输出的矩形波电压的周期（T）取决于充、放电的时间

10、常数（RC）。可以证明其周期为T=2.2RfC，则振荡频率为 改变RC值，就可以调节矩形波的频率。 6.3.2三角波发生器 三角波发生器的基本电路6.3.2三角波发生器 三角波发生器的波形6.3.2三角波发生器 频率可调的三角波发生器的电路三角波发生器的频率为 6.3.3锯齿波发生器 简单的锯齿波发生器电路6.3.3锯齿波发生器 锯齿波发生器的波形6.4 知识拓展 1.高低频信号发生器6.4.1信号产生电路的识图 高低频信号发生器的原理图6.4 知识拓展 2.半导体接近开关6.4.1信号产生电路的识图 半导体接近开关的原理电路6.4.2集成函数发生器8038简介 集成函数发生器8038是一种多

11、用途的波形发生器，可以产生正弦波、方波、三角波和锯齿波，其频率可以通过外加的直流电压进行调节，使用方便，性能可靠。 6.4.2集成函数发生器8038简介 1.8038的工作原理 8038的内部原理电路框图6.4.2集成函数发生器8038简介 1.8038的工作原理 8038的外部引脚排列图6.4.2集成函数发生器8038简介 2.8038的典型应用利用8038构成的函数发生器6.5 实训 RC桥式振荡电路的调试与测量 一 实训目的 了解正弦波振荡电路的工作原理。 理解RC桥式正弦波振荡电路的组成。 熟悉正弦波振荡电路的调试与测量方法。二 实训原理 正弦波振荡电路主要性能指标有输出幅度及其稳定度

12、、波形失真度、频率及其稳定度等。因此，振荡电路的调试主要是进行振荡幅度的调整与测试、失真度的调整与测试、振荡频率的调整与测试。测试主要使用示波器和电子交流毫伏表，若要求准确测量频率时，则需采用数字式频率计。二 实训原理 （1）输出幅度调整与测量 振荡电路经检查接线无误，元件选择合适，合上直流电源后，就有可能产生振荡，可用示波器观察输出端电压波形，若此时将正反馈电路断开，输出波形消失，则说明示波器所显示波形不是干扰或寄生振荡波形；若示波器中没有波形，则说明电路没有起振，这时应先检查正反馈电路有没有接通，反馈极性是否正确，然后作如下调整：改变正反馈系数，提高正反馈量；减小负反馈量，提高放大倍数；由

13、三极管构成的振荡电路可通过提高静态工作点，增加集电极负载电阻来提高放大倍数，同时也可以增加输出电压幅度。 二 实训原理 （2）振荡波形的调整与测量 振荡电路输出波形用示波器观察应为不失真的正弦波，当观察到的波形产生严重失真时，首先应减小正反馈量，提高负反馈量，使振荡电路的环路增益下降，然后再检查三极管的静态工作点。（3）频率的调整与测量 频率测量可用示波器进行，要求精确测出振荡频率时，则需采用数字式频率计。频率调整的主要方法是调整振荡电路中选频电路的参数。例如，对RC振荡电路，可调RC选频电路中的电阻和电容值；对于LC振荡电路，可调LC回路的电容、线圈中的磁心位置或改变线圈匝数等。二 实训原理

14、 （4）幅度与频率稳定度测量 振荡电路经过上述调试，波形失真、频率及幅度均达到指标要求后，即可对输出信号幅度和频率稳定度进行测量，一般测量短期稳定值。例如，改变直流电源电压（变化10%）和改变负载阻抗的大小，分别测出输出电压及频率的变化量，从而求得幅度及频率稳定度Uo/Uo和fo/fo。也可以通过测量1h（或0.5h）内幅度及频率的相对变化量，来确定振荡电路幅度和频率的稳定度。 三 实训器材 直流稳压电源、交流毫伏表、示波器、万用表、实训线路板、各种元器件。所用元器件如表所示。四 实训步骤 用万用表检查元器件，确保质量完好。 在实训线路板上连接下图所示电路。RC桥式振荡电路四 实训步骤 连接好

15、线路，检查无误后接通电源。 用示波器观察输出信号波形，若无正弦波电压输出，则表示不起振，可从两方面着手检查：一是检查电路的连接是否有错或接触不良，尤其要检查正反馈电路的连接，应满足起振的相位条件；二是调节放大电路的放大倍数，使其满足振荡的幅度条件，对不起振的电路一般都应增大放大倍数，调节Rf，使之出现一个完整的正弦波。 将示波器的时标旋钮置于合适的位置，读出一个完整正弦波的光点数，求出振荡信号频率，填入下表中。 四 实训步骤 正弦波振荡电路的数据表输 出 波 形振 荡 频 率振 荡 周 期振 荡 幅 值t/div= V/div=五 实训报告 整理实训数据。 根据测试过程，总结正弦波振荡的条件。

16、 说明实训中遇到的问题及解决办法。 说明负反馈电阻（Rf）在电路中的作用。 六 注意事项 测量时应注意测量仪器输入阻抗对振荡电路的影响，测量仪器接入被测电路后，有时会发生振荡频率偏移及幅度变化，甚至停振，为了减小测量仪器的影响，仪器应尽量接到低阻抗测量点，采取隔离措施。 有时在振荡波形上叠加有高频振荡信号或杂散干扰信号，说明振荡电路中产生了高频寄生振荡，这时可通过适当改变电路布线、缩短过长的接线，在反馈电路内适当增加小的衰减电阻，增加去耦电路等方法加以抑制。 频率的调整与测量调试过程中应注意器件、电路元件寄生电容以及测试仪器输入阻抗等的影响。 正弦波振荡的条件：AF=1（振幅条件）；=a+f=2n（相位条件）。 正弦波振荡电路由放大电路、正反馈电路、选频电路构成。 正弦波振荡电路主要有RC振荡电路、LC振荡电路和石英晶体振荡电路三种。RC振荡电路主要用于中低频场合，LC振荡电路主要用于高频场合。石英晶体振荡电路是一种特殊的LC振荡电路，其特点是具有很高的频率稳定性。 在矩形波、三角波和锯齿波等非正弦波信号发生器中，运放一般也工作在非线性状态。电路由比较器、积分器等