电子技术第三版多媒体课件 正弦波振荡电路

1、第四章电子技术1第四节 石英晶体正弦波振荡电路第二节 RC正弦波振荡电路第三节 LC正弦波振荡电路第一节 自激振荡第四章 正弦波振荡电路2第一节 自激振荡一、自激振荡平衡条件二、振荡的建立与稳定三、正弦波振荡电路的根本组成局部3 正弦波振荡电路用来产生一定频率和幅度的正弦交流信号的电子电路。广泛应用：在无线电技术、测量、控制技术、工业生产和日常生活中,用作高频信号源、加工设备中的高频能源，如高频加热炉、超声波压焊机等。分类：电容三点式三点式电感三点式变压器反响式LC正弦波振荡电路RC正弦波振荡电路：RC桥式振荡电路石英晶体正弦波振荡电路概述第一节 自激振荡4第一节 自激振荡 自激振荡不需外加输

2、入信号，本身就能产生交流信号的电路。AuFFui+-uO+-+-将反响信号代替外加信号uF代替ui必须满足uF与ui相位相同（正反馈） uF与ui幅度相等5第一节 自激振荡UO与Ui的相位差UF与UO的相位差UF与Ui的相位差uF代替ui必须满足uF与ui相位相同（正反馈） uF与ui幅度相等一、自激振荡平衡条件6第一节 自激振荡2.相位平衡条件：即: UF与Ui 同相1.幅度平衡条件：即：UF=UiUF与Ui的相位差 结论：对于任何类型的振荡器，只有这两个条件同时满足，振荡才能维持。7第一节 自激振荡 1.初始信号由来：接通电源瞬间，有一个电冲击，激起微弱的信号,包含丰富的频率成分。2.起振

3、：选频放大。二、振荡的建立与稳定 为保证单一频率的正弦波，振荡器要具有选频特性。只有某一特定频率f0的信号满足自激振荡条件,从初始信号中挑选出来。起振条件：即：UFUif0的信号放大输出反响放大8第一节 自激振荡OiCuCE 3.稳幅：当信号幅度增大到一定幅度时，进入三极管的非线性区，电压放大倍数A降低，振荡幅度自动稳定在某一值上。RSuSRCuORB1RB2RFCF+UCCT起振增幅稳幅9第一节 自激振荡2.反响网络：形成正反响，满足相位条件。 保证产生单一频率的正弦波。 1.放大电路：3.选频电路：供能源，放大，设置适宜的Q点。三、正弦波振荡电路的根本组成局部RC振荡电路：振荡频率低，1M

4、Hz以下按选频网络类型分：石英晶体振荡电路：振荡频率稳定LC振荡电路: 振荡频率高，1MHz以上10第二节 RC正弦波振荡电路一、RC串并联选频电路的选频特性二、 RC桥式振荡电路三、应用举例11第二节 RC正弦波振荡电路种类: RC桥式振荡电路。选频电路: RC串并联选频电路。 假设频率过低，所需的L和C值很大，这将使振荡电路结构不合理、经济不合算，而且性能变坏。LC振荡频率： 概述12幅频特性相频特性C2R2R1C1U1+-U2+-900+90一、RC串并联选频电路的选频特性结论：f013f0fU2oof 在频率f0处， U2 最大, =0，只有f=f0一个频率满足振荡条件。 与 之间的相

5、移U2U1第二节 RC正弦波振荡电路13(R1=R2=R， C1=C2=C)RC串并联选频电路的谐振频率谐振时：C2R2R1C1U1+-U2+-第二节 RC正弦波振荡电路14二、RC桥式振荡电路1.电路构成分立元件电路构成第二节 RC正弦波振荡电路15RC串并联电路 同相比例放大电路集成运放电路构成Uf+-RCCRUO+-Ui+-UpUORRCCR1Rf+_+ARfR1+_+A第二节 RC正弦波振荡电路16UpUORRCCR1Rf+_+AR1RRfCRC+_+A组成电桥UO正反响支路负反响支路第二节 RC正弦波振荡电路17同相 0移相 0同相 0相位条件2.相位条件Uf+-Uo+-Ui+-Ui

6、Uo同相比例电路RC串并联电路UfRfR1+_+ARCCR 在f = f0 处 , 与 同相。只有一个频率能满足相位条件（正反馈）， RC网络产生相移 =0。UoUi第二节 RC正弦波振荡电路18幅度条件：A = 33.幅值条件因为AF=1， F=1/3，那么A=3。所以取Rf 2R1。4.估算振荡频率为RC串并联网络的f0。对于同相比例运放： 第二节 RC正弦波振荡电路195.自动稳幅措施反响电阻RF采用热敏电阻。负温度系数：Ta RfUo 大Uo 设想使 时，Auf 小，即反馈小，维持 不变。UoUoRf 功耗大TaRfAufUf+-Uo+-Ui+-RfR1+_+ARCCR热敏电阻第二节

7、RC正弦波振荡电路20三、应用举例XB18型信号发生器中的音频振荡电路第二节 RC正弦波振荡电路21XB18型信号发生器中的音频振荡电路方框图第二节 RC正弦波振荡电路22一组成属于桥式RC振荡电路。 共发射极放大级T1，其输出电压相移为1800。1.振荡器的放大局部：T1T4。5射极输出器：减小负载对振荡器的影响。 3.负反响电路中采用热敏电阻。提高了振荡器的稳定性。无变压器推挽输出级T3、T4。倒相管T2。T2的输入与T3、T4的输出相位差为1800。4.T1采用自举电路：提高了输入阻抗，减少了输入阻抗对选频网络的影响。 第二节 RC正弦波振荡电路23 三调整： 满足自激振荡条件：T1T4

8、组成的多级放大器中，输入与输出的总相位移为3600。经过RC串并联选频网络反响到输入端为正反响，满足自激振荡条件，产生振荡。二工作情况 振荡器的频率为20Hz20kHz，分成3个波段。用波段开关切换电容进行粗调；每个波段用一个双连电位器连续进行细调。第二节 RC正弦波振荡电路24实验十 RC桥式正弦波振荡电路EDA实验 链接EDA10实验目的： RC桥式正弦波振荡电路的输出波形。实验步骤：用示波器观察输出波形。 建立电路：1. 组成RC桥式正弦波振荡器。 2.采用二极管稳幅电路。 3. 无输入信号。第二节 RC正弦波振荡电路25EDA实验RC桥式正弦波振荡器第二节 RC正弦波振荡电路26EDA

9、实验实验数据： 结 论:自行产生正弦波 。第二节 RC正弦波振荡电路27第三节 LC正弦波振荡电路一、变压器反响式振荡电路二、三点式振荡电路三、应用举例28第三节 LC正弦波振荡电路1.选频电路： LC并谐回路。2.分类：电容三点式三点式电感三点式变压器反馈式概述 3.应用：振荡频率高，一般可达100MHz以上。常用来产生高频正弦信号，一般在数百kHz以上，例如收音机和电视机中所需要的本机振荡。291.电路组成一、变压器反响式振荡电路(a)分立元件构成的振荡回路uORB1RB2+UCCRECELCTLFuF+uBE+C1f0LC选频回路LF反响线圈C1隔直电容，防止L1将直流be短路。什么是同

10、名端?+-+- I1 I2N1N2R(b)振荡回路线圈的接法第三节 LC正弦波振荡电路302.选频网络的作用f0fLC并谐回路回路的谐振频率为:当外加信号频率f=f0时，产生并联谐振。此时回路的等效阻抗为纯阻性质，且阻抗最大。复习uO+-CL固有振荡频率外加信号频率振荡频率：第三节 LC正弦波振荡电路31并联谐振频率： 品质因数： ICLR回路损耗Q值愈大，选频特性愈好。第三节 LC正弦波振荡电路32f0uOL1uFC1RB1RB2RECELC+UCCT3.振荡的建立与稳定初始信号选频放大反响电压等幅正弦波振荡第三节 LC正弦波振荡电路33二、三点式振荡电路电路演变L1CbRB1RB2RECE

11、LC+UCCT自耦变压器Ceb+UCCC2C1RB1RECERB2RCTL1CL2第三节 LC正弦波振荡电路341电路组成反响电压取自L21.电感三点式哈特莱L1、L2、C选频回路。L2反响线圈。C1隔直电容，防止L2将be短路。C2隔直电容，防止L1将Ce短路。CebL1CL2C1C2RB1RECeRB2RC+UCCT讨论电路的直流有何问题？第三节 LC正弦波振荡电路35方法一：瞬时极性法；3振荡频率接e极的那一点到另外两点，分别接同性电抗方法二：简易判别法。+-+-2相位条件+-+CebL1CL2C1C2RB1RECERB2RC+UCCTL2、L1是同性电抗，又流过同一电流，所以电压相位相

12、同i第三节 LC正弦波振荡电路362.电容三点式 (考尔毕兹)反响电压取自C2L、C1、C2选频回路。C2反响电容。C3隔直电容，防止L将Ce短路。1电路组成CebC3作用？LC1C2C3RB1RECERB2RC+UCCT第三节 LC正弦波振荡电路37+-+-接e极的那一点到另外两点，分别接同性电抗2相位条件Ceb+-方法一：瞬时极性法；方法二：简易判别法。iC2、C1是同性电抗，又流过同一电流，所以，电压相位相同LC1C2RB1RECERB2RC+UCCTC3第三节 LC正弦波振荡电路384优点：电容上取反响电压，对于高次谐波的容抗小，反响小，输出波形好。3振荡频率CebLC1C2RB1RE

13、CERB2RC+UCCTC3第三节 LC正弦波振荡电路39T电容三点式振荡电路Cbe作业讨论接e极的那一点到另外两点，分别接同性电抗反响电容方法一：瞬时极性法；方法二：简易判别法。第三节 LC正弦波振荡电路403.改进型电容三点式振荡器(克拉泼)1问题的提出 分布电容Ci、CO与C1、C2并联做为总C的一局部影响f0。 易受Ta等影响，影响了频率稳定度。2改进方法L支路串一小电容。C3LC1C2CiCOCRB1RECERB2RC+UCCT第三节 LC正弦波振荡电路41C总为COC1，CiC2与C三者串联，令C C1CO，C CiC2， 所以f0取决于C与L，消除了Ci、CO对f0影响，提高了频

14、率稳定度。则：C总C。C3LC1C2CiCOCRB1RECERB2RC+UCCT第三节 LC正弦波振荡电路42RF+_+R1uOC1C2C1L由运放组成的克拉泼振荡电路正反响支路负反响支路调节频率反响电容第三节 LC正弦波振荡电路43它与运动的被测金属体接近到一定距离时不需直接接触就能发出动作信号。三、应用举例感应头接线端第三节 LC正弦波振荡电路一晶体管接近开关电路44放大电路T11.组成 线圈L1、L2、L3绕在同一磁芯上，组成感应头。输出线圈L3选频电路L2、C2反响线圈L1变压器反响式LC振荡电路反响线圈输出线圈振荡线圈感应头第三节 LC正弦波振荡电路45当金属体逐渐接近感应头时，金属

15、体因进入高频磁场而产生涡流，金属体内有能量消耗。当金属体接近到某一位置时，使振荡电路无法补偿金属体中的涡流损耗而被迫停振，L3上没有高频交流电压输出，T2就截止，此时UCE212V，耦合至T3的基极，T3饱和导通，继电器线圈KA通电动作。2.工作情况 当金属体远离感应头时，振荡电路维持振荡，L3上输出高频正弦波电压，经二极管D整流后，在R3上获得一直流电压,使T2饱和导通，T2的UCE20，耦合至T3的基极，使T3截止。因此，射极输出器无输出电压，接在输出端的继电器KA的线圈不通电，不动作。第三节 LC正弦波振荡电路46_+RF1uoR1CCRfD1D1RF2R28R27R26R25R24R2

16、3R22R21R212345176功率放大器可调第三节 LC正弦波振荡电路二电子琴电路47第四节 48第四节 石英晶体正弦波振荡电路要求较高的场合均采用石英晶体振荡器 。一根本知识2.石英晶体振荡器的结构 二氧化硅SiO2晶体切片敷金属膜并引出电极装上外壳 1.频率相对偏移率/0 ：衡量频率稳定的程度。 频率偏移量，0 振荡频率。RC振荡器在103以上LC振荡器在104左右石英晶体振荡器可达109101149第四节 石英晶体正弦波振荡电路结构示意图3.符号： 注意：石英晶体振荡器的标称频率是指接入规定的外接电容CL(负载电容)后的谐振频率。使用中需微调CL。CL50第四节 石英晶体正弦波振荡电

17、路4.石英晶体的主要特性压电效应 两个电极上加交变电压机械振动产生交变电场在电极上出现交变电压 当外加交变电压的频率与晶片本身固有振动频率相等时，机械振动的振幅和它产生的交流电压的幅值都会大幅度增加。 晶片振动频率仅决定于晶片的外形、尺寸和切割方式,因此,频率稳定度高。51第四节 石英晶体正弦波振荡电路1.并联晶体振荡电路。二石英晶体正弦波振荡电路的构成 振荡频率由C1、C2、CL及晶体的等效电感L决定，但因C1、C2电容量比CL大得多，故主要取决于CL和晶体的振荡频率。CLRB1RE+UCCRB2RCCBC1C2T 将石英晶体等效为一个电感，与外电容构成电容三点式振荡器。L52第四节 石英晶

18、体正弦波振荡电路2.串联晶体振荡电路LC振荡电路：L、C1、C2、C3、C4组成。 由于C1、C2C3、C4，故0主要由L、C3、C4决定。正反响：由C1、C2分压并经晶体选频后送入集成运放的同相输入端。选频石英晶体发生串联谐振，呈纯电阻特点。53第四章 正弦波振荡电路小 结54一、工作原理一个过程振荡建立和稳定过程。两个条件平衡条件： 起振条件： 四个电路 放大、反响、选频、稳幅。振幅条件 AF1振幅条件 AF1相位条件相位条件55二、类型RC桥式振荡器：RC串并联网络同相比例运放LC振荡器：变压器反响式： 反响线圈取自变压器次级电容三点式： 振荡回路中有三个点改进型电容三点式： L支路串小C石英晶体振荡器：串联型：fs 串谐并联型：fs f fp 呈感性，在三点式中做L电感三点式： 振荡回路中有三个点56三、相位条件判断 RC振荡器：RC串并联网络移相