振荡器的基本原理课件

振荡器的基本原理振荡器的基本原理一.产生自激振荡的条件fidXXX-=改成正反馈只有正反馈电路才能产生自激振荡。8.1正弦波振荡器的基本原理+Xi–f基本放大器A反馈网络FX+doXX一.产生自激振荡的条件fidXXX-=改成正反馈只有正反如果：,ifXX=则去掉,iX仍有信号输出。反馈信号代替了放大电路的输入信号。Xi+f基本放大器A反馈网络FX+doXXXdof基本放大器A反馈网络FXX如果：,ifXX=则去掉,iX仍有信号输出。反馈信号代替了放FA=1Xd=Xf所以，自激振荡条件也可以写成：自激振荡的条件：1、振幅条件：2、相位条件：pjjnFA2=+n是整数因为：..Xdof基本放大器A反馈网络FXXFA=1Xd=Xf所以，自激振荡条件也可以写成：自激振荡的条二.起振条件和稳幅原理起振条件：结果：产生增幅振荡（略大于）1、被动稳幅：器件非线性2、主动稳幅：在反馈网络中加入非线性稳幅环节，用以调节放大电路的增益。稳幅过程：起振时，稳定振荡时，稳幅措施：起振过程Xdof基本放大器A反馈网络FXX二.起振条件和稳幅原理起振条件：结果：产生增幅振荡（略大于）1.放大电路——实现能量控制。2.正反馈网络——满足起振条件。3.选频网络——只有一个频率满足振荡条件，从而获得单一频率的正弦波输出。常用的选频网络有RC选频和LC选频4.稳幅环节——使电路易于起振又能稳定振荡，波形失真小。三.正弦波振荡器的一般组成1.放大电路——实现能量控制。三.正弦波振荡器的一般组成8.2RC正弦波振荡电路一.RC串并联网络的选频特性R1C1串联阻抗：R2C2并联阻抗：选频特性：8.2RC正弦波振荡电路一.RC串并联网络的选频特1.定性分析（1）当信号的频率很低时。>>R1>>R2其低频等效电路为：其频率特性为：当ω=0时，uf=0，│F│=0=+90°当ω↑时，uf=↑，│F│↑↓0|F|0φF90°1.定性分析（1）当信号的频率很低时。>>R1>>R2其低频（2）当信号的频率很高时。＜＜R1＜＜R2其高频等效电路为：其频率特性为：当ω=∞时，uf=0，│F│=0=-90°当ω↓时，uf=↑，│F│↑↓0|F|0φF-90°（2）当信号的频率很高时。＜＜R1＜＜R2其高频等效电路为：ω0=？│F│max=？由以上分析知：一定有一个频率ω0存在，当ω=ω0时，│F│最大，且=0°0|F|0φF90°0|F|0φF-90°频率很低频率很高ω0=？│F│max=？由以上分析知：一定有一个频率ω0存2.定量分析R1C1串联阻抗：R2C2并联阻抗：2.定量分析R1C1串联阻抗：R2C2并联阻抗：通常，取R1＝R2＝R，C1＝C2＝C，则有：式中：可见：当时，│F│最大，且=0°

│F│max=1/3通常，取R1＝R2＝R，C1＝C2＝C，则有：式中：可见：当RC串并联网络完整的频率特性曲线：当时，│F│=│F│max=1/3φF+90°|F|RC串并联网络完整的频率特性曲线：当二.RC桥式振荡器的工作原理在f0处满足相位条件：因为：AF=131=F11f+=RRA1f2RR=只需：A=3输出正弦波频率：振幅条件：引入负反馈：选：二.RC桥式振荡器的工作原理在f0处满足相位条件：因为RC桥式正弦波振荡电路反馈网络构成桥路EWB仿真RC桥式正弦波振荡电路反馈网络构成桥路EWB仿真例题:R=1k，C=0.1F，R1=10k。Rf为多大时才能起振？振荡频率f0=？AF=1，31=F11f+=RRAA=3Rf=2R1=210=20k=1592Hz起振条件：例题:R=1k，C=0.1F，R1=10k。Rf为多大能自动稳幅的振荡电路半导体热敏电阻(负温度系数）起振时Rt较大使A>3,易起振当uo幅度自激增长时，Rt减小，A减小。

当uo幅度达某一值时，A→3当uo进一步增大时，RT再减小,使A<3。因此uo幅度自动稳定于某一幅值。能自动稳幅的振荡电路半导体热敏电阻起振时Rt较大使A>3能自动稳幅的振荡电路

起振时D1、D2不导通，Rf1+Rf2略大于2R1。随着uo的增加，D1、D2逐渐导通，Rf2被短接，A自动下降，起到稳幅作用。将Rf分为Rf1

和Rf2，

Rf2并联二极管能自动稳幅的振荡电路起振时D1、D2不导通，Rf1+RK：双联波段开关，切换R，用于粗调振荡频率。C：双联可调电容，改变C，用于细调振荡频率。振荡频率的调节：_++RfuoRCCR1KKR1R1R2R2R3R3振荡频率：K：双联波段开关，C：双联可调电容，改变C，用于细调振荡频率一、LC并联谐振回路的选频特性(阻性)LC并联谐振特点：谐振时，总路电流很小，支路电流很大，电感与电容的无功功率互相补偿，电路呈阻性。R为电感和回路中的损耗电阻8.3LC正弦波振荡器当时，产生并联谐振。谐振时，电路呈阻性：一、LC并联谐振回路的选频特性(阻性)LC并联谐振特点：

Q为谐振回路的品质因数，Q值越大，曲线越陡越窄，选频特性越好。谐振时LC并联谐振电路相当一个大电阻。LC并联谐振回路的幅频特性曲线|Z|Q小Q大Q为谐振回路的品质因数，Q值越大，曲线越陡越窄，互感线圈的极性判别1234初级线圈次级线圈同名端1234+–+–

在LC振荡器中，反馈信号通过互感线圈引出同名端：互感线圈的极性判别1234初级线圈次级线圈同名端1234+–二.变压器反馈式LC振荡电路

工作原理：三极管共射放大器:利用互感线圈的同名端：

满足相位条件。振荡频率:二.变压器反馈式LC振荡电路工作原理：三极管共射放大判断是否是满足相位条件——相位平衡法：断开反馈到放大器的输入端点，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。(+)(-)(+)判断是否是满足相位条件——相位平衡法：断开反(+)(+)(+)(+)LC正弦波振荡器举例满足相位平衡条件(+)(+)(+)(+)LC正弦波振荡器举例满足相位平衡条件（+）（+）（–）（+）

LC正弦波振荡器举例振荡频率:（–）满足相位平衡条件（+）（+）（–）（+）LC正弦波振荡器举例振荡频率:（–(a)(b)(c)例有以下三个变压器反馈式的电路，试分析能否满足相位平衡条件？都能满足相位平衡条件(a)(b)(c)例有以下三个变压器反馈式的电路，试分析仍然由LC并联谐振电路构成选频网络三.三点式LC振荡电路原理：uf与uo反相uf与uo同相电感三点式：电容三点式：uf与uo反相uf与uo同相仍然由LC并联谐振电路构成选频网络三.三点式LC振荡电路原uf与uo反相uf与uo同相电感三点式：电容三点式：uf与uo反相uf与uo同相中间点交流接地，则首尾端相位相反首端或尾端交流接，则余下不接地两点相位相同uf与uo反相uf与uo同相电感三点式：电容三点式：uf与u

1.电感三点式LC振荡电路振荡频率：满足相位平衡条件满足相位平衡条件1.电感三点式LC振荡电路振荡频率：满足相位满足相2.电容三点式LC振荡电路振荡频率：2.电容三点式LC振荡电路振荡频率：例：试判断下图所示三点式振荡电路是否满足相位平衡条件。满足相位平衡条件例：试判断下图所示三点式振荡电路是否满足相位平衡条件。满足相Q值越高，选频特性越好，频率越稳定。8.4石英晶体振荡电路频率稳定问题频率稳定度一般由来衡量——频率偏移量。——振荡频率。LC振荡电路Q——数百石英晶体振荡电路Q——10000500000Q值越高，选频特性越好，频率越稳定。8.4石英晶体振一.石英晶体2.基本特性1.结构：极板间加电场极板间加机械力晶体机械变形晶体产生电场压电效应：交变电压机械振动交变电压机械振动的固有频率与晶片尺寸有关，稳定性高。当交变电压频率=固有频率时，振幅最大

符号压电谐振一.石英晶体2.基本特性1.结构：极板间加电场极板间3.石英晶体的等效电路与频率特性等效电路：静电电容（平行板电容）约几~几十皮法模拟晶体机械振动惯性10-3~10-2H晶体弹性电容10-4~10-1pF模拟机械振动摩擦损耗，很小又因加工精度很高，所以能获得很高的频率稳定度。因L大，C、R小，则3.石英晶体的等效电路与频率特性等效电路：静电电容（平行板等效电路：（1）串联谐振频率特性：晶体等效纯阻且阻值≈0（2）并联谐振通常所以X感性0容性容性等效电路：（1）串联谐振频率特性：晶体等效纯阻且阻值≈二.石英晶体振荡电路利用石英晶体的高品质因数的特点，构成LC振荡电路。1.并联型石英晶体振荡器

石英晶体工作在fs与fp之间，相当一个大电感，与C1、C2组成电容三点式振荡器。由于石英晶体的Q值很高，可达到几千以上，所以电路可以获得很高的振荡频率稳定性。X感性0容性容性二.石英晶体振荡电路利用石英晶体的高品质因数的特点，构2.串联型石英晶体振荡器

石英晶体工作在fs处，呈电阻性，而且阻抗最小，正反馈最强，相移为零,满足振荡的相位平衡条件。对于fs以外的频率，石英晶体阻抗增大,且相移不为零，不满足振荡条件，电路不振荡。

X感性0容性容性2.串联型石英晶体振荡器石英晶体工作在fs处，呈电思考：下图的振荡电路能否产生振荡，若产生振荡,石英晶体处于何种状态？思考：下图的振荡电路能否产生振荡，若产生振荡,石英晶体处于何8.5电压比较器

将一个模拟电压信号与一参考电压相比较，输出一定的高低电平。功能：构成：运放组成的电路处于非线性状态，输出与输入的关系uo=f(ui)是非线性函数。uoui0+UOM-UOM8.5电压比较器将一个模拟电压信号与一参考电压相比较，1.运放工作在非线性状态的判定：电路开环或引入正反馈。运放工作在非线性状态基本分析方法2.运放工作在非线性状态的分析方法：若U+＞U-则UO=+UOM；若U+＜U-则UO=-UOM。虚断（运放输入端电流=0）

注意：此时不能用虚短！uoui0+UOM-UOM1.运放工作在非线性状态的判定：电路开环或引入正反馈。运放uoui0+UOM-UOM1.过零比较器:（门限电平=0）uoui0+UOM-UOM一.单门限电压比较器uoui0+UOM-UOM1.过零比较器:（门限电平=tuituo+Uom-Uom例题：利用电压比较器将正弦波变为方波。tuituo+Uom-Uom例题：利用电压比较器将正弦波变为2.单门限比较器（与参考电压比较）uoui0+Uom-UomUREFUREF为参考电压当ui>UREF时,uo=+Uom当ui<UREF时,uo=-Uom

运放处于开环状态2.单门限比较器（与参考电压比较）uoui0+Uom-Uuoui0+Uom-UomUREF当ui<UREF时,uo=+Uom当ui>UREF时,uo=-Uom

若ui从反相端输入+-uoui0+Uom-UomUREF当ui<UREF时,uoui0+UZ-UZ（1）用稳压管稳定输出电压忽略了UD3.限幅电路——使输出电压为一稳定的确定值当ui>0时,uo=+UZ当ui<0时,uo=-UZ

uoui0+UZ-UZ（1）用稳压管稳定输出电压忽略了UD3（2）稳幅电路的另一种形式：将双向稳压管接在负反馈回路中uoui0+UZ-UZ当ui>0时,uo=-UZ当ui<0时,uo=+UZ

（2）稳幅电路的另一种形式：uoui0+UZ-UZ当ui>二.迟滞比较器1.工作原理——两个门限电压。特点:电路中使用正反馈——运放工作在非线性区。（1）当uo=+UZ时，（2）当uo=-UZ时，UT+称上门限电压UT-称下门限电压(UT+-UT-)称为回差电压二.迟滞比较器1.工作原理——两个门限电压。特点:电路中使迟滞比较器的电压传输特性：uoui0+UZ-UZUT+UT-设ui

,当ui=<UT-时,

uo从-UZ+UZ这时,uo=-UZ,u+=UT-设初始值:

uo=+UZ,

u+=UT+设ui,当ui=>UT+时,

uo从+UZ-UZEWB仿真迟滞比较器的电压传输特性：uoui0+UZ-UZUT+UT-同相滞回比较器电压传输特性反相滞回比较器电压传输特性从运放的反相输入端输入从运放的同相输入端输入同相滞回比较器电压传输特性反相滞回比较器电压传输特性从运放的例题：Rf=10k，R2=10k，UZ=6V，UREF=10V。当输入ui为如图所示的波形时，画出输出uo的波形。上下限电压：uoui08V2V传输特性+6V-6V例题：Rf=10k，R2=10k，UZ=6V，UR2V8Vuiuo+6V-6Vuoui08V2V传输特性+6V-6V2V8Vuiuo+6V-6Vuoui08V2V传输特性+6V三、窗口电压比较器时,VO1=VO2=VOL，VO=0；由此画出电压传输特性如图所示。电路有两个参考电压VRH和VRL，当＞VRH时，VO1=VOH，VO2=VOL，VO=VOH；当＜VRL时，VO1=VOL，VO2=VOH，VO=VOH；当三、窗口电压比较器三态电压比较器D2导，D1截，D2截，D1导，D2截，D1截，三态电压比较器D2导，D1截，D2截，D1导，D2截，D1截四、集成比较器1.LM311型集成比较器特点：电源电压可以单组+5V，也可±15V，适应范围宽；输出与TTL或CMOS平兼容；可以直接驱动多种负载（灯泡、继电器等）。四、集成比较器1.LM311型集成比较器特点：电源电压可以LM311的几种实际连接集电极输出连接集电极输出连接发射极输出连接LM311的几种实际连接集电极输出连接集电极输出连接发射极输2.MC14574（CMOS）集成四电压比较器MC14574比较器电路原理图MC14574比较器引脚排列图2.MC14574（CMOS）集成四电压比较器MC14571.电路结构由滞回比较电路和RC定时电路构成上下限:8.6非正弦波发生电路一、方波（矩形波）发生器EWB仿真1.电路结构由滞回比较电路和RC定时电路构成上下限:8.62.工作原理：(1)设uo

=

+UZ,

此时，uO给C充电,uc，则：u+=UT+0tuo+UZ-UZucUT+0t一旦uc>UT+

,就有u->u+,uo

立即由＋UZ变成－UZ。在uc<UT+时，u-

<u+,

设uC初始值uC(0+)=0方波发生器uo保持+UZ不变+UZ2.工作原理：(1)设uo=+UZ,此时，此时，C向uO放电,再反向充电(2)当uo

=

-UZ时，u+=UT-uc达到UT-时，uo上跳。UT+uctUT-当uo

重新回到＋UZ后，电路又进入另一个周期性的变化。-UZ0tuo+UZ-UZ此时，C向uO放电,再反向充电(2)当uo=-UZ0UT+uctUT-+UZuo0t-UZT完整的波形：如何计算振荡周期T？0UT+uctUT-+UZuo0t-UZT完整的波形：周期与频率的计算：0UT+uctUT-+UZ-UZT1T2TT=T1+T2=2T2

uc(t)=UC()+UC(0+)-UC()e,=RC-tT2阶段uc(t)的过渡过程方程为:令t=0t=T/2周期与频率的计算：0UT+uctUT-+UZ周期与频率的计算：0UT+uctUT-+UZ-UZT1T2T令t=0t=T/2代如可推出:f=1/T周期与频率的计算：0UT+uctUT-+UZ3、占空比可调的方波发生器UZuo0t-UZ改变电位器RW

的滑动端，就改变了冲放电的时间，从而使方波的占空比可调。TkT3、占空比可调的方波发生器UZuo0t-UZ改变电位器可见：调节电位器可改变占空比，不可改变周期。可见：调节电位器可改变占空比，不可改变周期。二、三角波及锯齿波信号发生器电路结构：迟滞比较器+反相积分器1.三角波发生器工作原理：对输出有上下限电压：EWB仿真二、三角波及锯齿波信号发生器电路结构：迟滞比较器+反相积分器若uo1=+UZ，uo2↓。当u02≤-UT时，uo1由+UZ翻转为-UZ若uo1=-UZ，uo2↑。当u02≥+UT时，uo1由-UZ翻转为+UZ同相滞回若uo1=+UZ，uo2↓。当u02≤-UT时，uo波形图0UT+uo2tUT-+UZuo10t

-UZT同相滞回当u02≤-UT时,uo1由+UZ翻转为-UZ当u02≥+UT时,uo1由-UZ翻转为+UZ若uo1=-UZ，uo2↑。若uo1=+UZ，uo2↓。波形图0UT+uo2tUT-+UZuo10t-UZT同波形图振荡周期：0UT+uo2tUT-+UZuo10t

-UZT振荡频率：波形图振荡周期：0UT+uo2tUT-+UZuo10t-

2.锯齿波发生器改变积分器的正反向充电时间常数，从而改变占空比。uo1=+UZ，D截止，充电时间常数：R4C。uo1=-UZ，D导通，充电时间常数：(R6∥R4)C≈R6C。+UZuo10t

-UZR6＜＜R4T1T22.锯齿波发生器改变积分器的正反向充电时间常数，从而改+UZuo10t

-UZR6＜＜R4T1T2T+UZuo10t-UZR6＜＜R4T1T2T波形图0UT+uo2tUT-+UZuo10t

-UZTT1同相滞回当u02≤-UT时,uo1由+UZ翻转为-UZ当u02≥+UT时,uo1由-UZ翻转为+UZ若uo1=-UZ，uo2↑。若uo1=+UZ，uo2↓。波形图0UT+uo2tUT-+UZuo10t-UZTT三、单片集成多功能函数发生器一、单片集成ICL8038型多功能函数发生器特点：有正弦波、矩形波、三角波（锯齿波）三种波形输出；矩形波的占空比任意调节，频率范围为0.001Hz~1MHz，失真度<0.1%。三、单片集成多功能函数发生器一、单片集成ICL8038型多功ICL8038的引脚图ICL8038的引脚图

电路外形为双列直插式14引脚封装，内部有两个电压比较器，二个参考电压（,),二个电流源，二个缓冲器，还有一个正弦函数转换器（三角波转换成正弦波电路）。

其原理是由触发器控制开关实现恒流充电还是恒流放电，产生方波和三角波，三角波再转换成正弦波输出。电路外形为双列直插式14引脚封装，内部有两个振荡器的基本原理振荡器的基本原理一.产生自激振荡的条件fidXXX-=改成正反馈只有正反馈电路才能产生自激振荡。8.1正弦波振荡器的基本原理+Xi–f基本放大器A反馈网络FX+doXX一.产生自激振荡的条件fidXXX-=改成正反馈只有正反如果：,ifXX=则去掉,iX仍有信号输出。反馈信号代替了放大电路的输入信号。Xi+f基本放大器A反馈网络FX+doXXXdof基本放大器A反馈网络FXX如果：,ifXX=则去掉,iX仍有信号输出。反馈信号代替了放FA=1Xd=Xf所以，自激振荡条件也可以写成：自激振荡的条件：1、振幅条件：2、相位条件：pjjnFA2=+n是整数因为：..Xdof基本放大器A反馈网络FXXFA=1Xd=Xf所以，自激振荡条件也可以写成：自激振荡的条二.起振条件和稳幅原理起振条件：结果：产生增幅振荡（略大于）1、被动稳幅：器件非线性2、主动稳幅：在反馈网络中加入非线性稳幅环节，用以调节放大电路的增益。稳幅过程：起振时，稳定振荡时，稳幅措施：起振过程Xdof基本放大器A反馈网络FXX二.起振条件和稳幅原理起振条件：结果：产生增幅振荡（略大于）1.放大电路——实现能量控制。2.正反馈网络——满足起振条件。3.选频网络——只有一个频率满足振荡条件，从而获得单一频率的正弦波输出。常用的选频网络有RC选频和LC选频4.稳幅环节——使电路易于起振又能稳定振荡，波形失真小。三.正弦波振荡器的一般组成1.放大电路——实现能量控制。三.正弦波振荡器的一般组成8.2RC正弦波振荡电路一.RC串并联网络的选频特性R1C1串联阻抗：R2C2并联阻抗：选频特性：8.2RC正弦波振荡电路一.RC串并联网络的选频特1.定性分析（1）当信号的频率很低时。>>R1>>R2其低频等效电路为：其频率特性为：当ω=0时，uf=0，│F│=0=+90°当ω↑时，uf=↑，│F│↑↓0|F|0φF90°1.定性分析（1）当信号的频率很低时。>>R1>>R2其低频（2）当信号的频率很高时。＜＜R1＜＜R2其高频等效电路为：其频率特性为：当ω=∞时，uf=0，│F│=0=-90°当ω↓时，uf=↑，│F│↑↓0|F|0φF-90°（2）当信号的频率很高时。＜＜R1＜＜R2其高频等效电路为：ω0=？│F│max=？由以上分析知：一定有一个频率ω0存在，当ω=ω0时，│F│最大，且=0°0|F|0φF90°0|F|0φF-90°频率很低频率很高ω0=？│F│max=？由以上分析知：一定有一个频率ω0存2.定量分析R1C1串联阻抗：R2C2并联阻抗：2.定量分析R1C1串联阻抗：R2C2并联阻抗：通常，取R1＝R2＝R，C1＝C2＝C，则有：式中：可见：当时，│F│最大，且=0°

│F│max=1/3通常，取R1＝R2＝R，C1＝C2＝C，则有：式中：可见：当RC串并联网络完整的频率特性曲线：当时，│F│=│F│max=1/3φF+90°|F|RC串并联网络完整的频率特性曲线：当二.RC桥式振荡器的工作原理在f0处满足相位条件：因为：AF=131=F11f+=RRA1f2RR=只需：A=3输出正弦波频率：振幅条件：引入负反馈：选：二.RC桥式振荡器的工作原理在f0处满足相位条件：因为RC桥式正弦波振荡电路反馈网络构成桥路EWB仿真RC桥式正弦波振荡电路反馈网络构成桥路EWB仿真例题:R=1k，C=0.1F，R1=10k。Rf为多大时才能起振？振荡频率f0=？AF=1，31=F11f+=RRAA=3Rf=2R1=210=20k=1592Hz起振条件：例题:R=1k，C=0.1F，R1=10k。Rf为多大能自动稳幅的振荡电路半导体热敏电阻(负温度系数）起振时Rt较大使A>3,易起振当uo幅度自激增长时，Rt减小，A减小。

当uo幅度达某一值时，A→3当uo进一步增大时，RT再减小,使A<3。因此uo幅度自动稳定于某一幅值。能自动稳幅的振荡电路半导体热敏电阻起振时Rt较大使A>3能自动稳幅的振荡电路

起振时D1、D2不导通，Rf1+Rf2略大于2R1。随着uo的增加，D1、D2逐渐导通，Rf2被短接，A自动下降，起到稳幅作用。将Rf分为Rf1

和Rf2，

Rf2并联二极管能自动稳幅的振荡电路起振时D1、D2不导通，Rf1+RK：双联波段开关，切换R，用于粗调振荡频率。C：双联可调电容，改变C，用于细调振荡频率。振荡频率的调节：_++RfuoRCCR1KKR1R1R2R2R3R3振荡频率：K：双联波段开关，C：双联可调电容，改变C，用于细调振荡频率一、LC并联谐振回路的选频特性(阻性)LC并联谐振特点：谐振时，总路电流很小，支路电流很大，电感与电容的无功功率互相补偿，电路呈阻性。R为电感和回路中的损耗电阻8.3LC正弦波振荡器当时，产生并联谐振。谐振时，电路呈阻性：一、LC并联谐振回路的选频特性(阻性)LC并联谐振特点：

Q为谐振回路的品质因数，Q值越大，曲线越陡越窄，选频特性越好。谐振时LC并联谐振电路相当一个大电阻。LC并联谐振回路的幅频特性曲线|Z|Q小Q大Q为谐振回路的品质因数，Q值越大，曲线越陡越窄，互感线圈的极性判别1234初级线圈次级线圈同名端1234+–+–

在LC振荡器中，反馈信号通过互感线圈引出同名端：互感线圈的极性判别1234初级线圈次级线圈同名端1234+–二.变压器反馈式LC振荡电路

工作原理：三极管共射放大器:利用互感线圈的同名端：

满足相位条件。振荡频率:二.变压器反馈式LC振荡电路工作原理：三极管共射放大判断是否是满足相位条件——相位平衡法：断开反馈到放大器的输入端点，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。(+)(-)(+)判断是否是满足相位条件——相位平衡法：断开反(+)(+)(+)(+)LC正弦波振荡器举例满足相位平衡条件(+)(+)(+)(+)LC正弦波振荡器举例满足相位平衡条件（+）（+）（–）（+）

LC正弦波振荡器举例振荡频率:（–）满足相位平衡条件（+）（+）（–）（+）LC正弦波振荡器举例振荡频率:（–(a)(b)(c)例有以下三个变压器反馈式的电路，试分析能否满足相位平衡条件？都能满足相位平衡条件(a)(b)(c)例有以下三个变压器反馈式的电路，试分析仍然由LC并联谐振电路构成选频网络三.三点式LC振荡电路原理：uf与uo反相uf与uo同相电感三点式：电容三点式：uf与uo反相uf与uo同相仍然由LC并联谐振电路构成选频网络三.三点式LC振荡电路原uf与uo反相uf与uo同相电感三点式：电容三点式：uf与uo反相uf与uo同相中间点交流接地，则首尾端相位相反首端或尾端交流接，则余下不接地两点相位相同uf与uo反相uf与uo同相电感三点式：电容三点式：uf与u

1.电感三点式LC振荡电路振荡频率：满足相位平衡条件满足相位平衡条件1.电感三点式LC振荡电路振荡频率：满足相位满足相2.电容三点式LC振荡电路振荡频率：2.电容三点式LC振荡电路振荡频率：例：试判断下图所示三点式振荡电路是否满足相位平衡条件。满足相位平衡条件例：试判断下图所示三点式振荡电路是否满足相位平衡条件。满足相Q值越高，选频特性越好，频率越稳定。8.4石英晶体振荡电路频率稳定问题频率稳定度一般由来衡量——频率偏移量。——振荡频率。LC振荡电路Q——数百石英晶体振荡电路Q——10000500000Q值越高，选频特性越好，频率越稳定。8.4石英晶体振一.石英晶体2.基本特性1.结构：极板间加电场极板间加机械力晶体机械变形晶体产生电场压电效应：交变电压机械振动交变电压机械振动的固有频率与晶片尺寸有关，稳定性高。当交变电压频率=固有频率时，振幅最大

符号压电谐振一.石英晶体2.基本特性1.结构：极板间加电场极板间3.石英晶体的等效电路与频率特性等效电路：静电电容（平行板电容）约几~几十皮法模拟晶体机械振动惯性10-3~10-2H晶体弹性电容10-4~10-1pF模拟机械振动摩擦损耗，很小又因加工精度很高，所以能获得很高的频率稳定度。因L大，C、R小，则3.石英晶体的等效电路与频率特性等效电路：静电电容（平行板等效电路：（1）串联谐振频率特性：晶体等效纯阻且阻值≈0（2）并联谐振通常所以X感性0容性容性等效电路：（1）串联谐振频率特性：晶体等效纯阻且阻值≈二.石英晶体振荡电路利用石英晶体的高品质因数的特点，构成LC振荡电路。1.并联型石英晶体振荡器

石英晶体工作在fs与fp之间，相当一个大电感，与C1、C2组成电容三点式振荡器。由于石英晶体的Q值很高，可达到几千以上，所以电路可以获得很高的振荡频率稳定性。X感性0容性容性二.石英晶体振荡电路利用石英晶体的高品质因数的特点，构2.串联型石英晶体振荡器

石英晶体工作在fs处，呈电阻性，而且阻抗最小，正反馈最强，相移为零,满足振荡的相位平衡条件。对于fs以外的频率，石英晶体阻抗增大,且相移不为零，不满足振荡条件，电路不振荡。

X感性0容性容性2.串联型石英晶体振荡器石英晶体工作在fs处，呈电思考：下图的振荡电路能否产生振荡，若产生振荡,石英晶体处于何种状态？思考：下图的振荡电路能否产生振荡，若产生振荡,石英晶体处于何8.5电压比较器

将一个模拟电压信号与一参考电压相比较，输出一定的高低电平。功能：构成：运放组成的电路处于非线性状态，输出与输入的关系uo=f(ui)是非线性函数。uoui0+UOM-UOM8.5电压比较器将一个模拟电压信号与一参考电压相比较，1.运放工作在非线性状态的判定：电路开环或引入正反馈。运放工作在非线性状态基本分析方法2.运放工作在非线性状态的分析方法：若U+＞U-则UO=+UOM；若U+＜U-则UO=-UOM。虚断（运放输入端电流=0）

注意：此时不能用虚短！uoui0+UOM-UOM1.运放工作在非线性状态的判定：电路开环或引入正反馈。运放uoui0+UOM-UOM1.过零比较器:（门限电平=0）uoui0+UOM-UOM一.单门限电压比较器uoui0+UOM-UOM1.过零比较器:（门限电平=tuituo+Uom-Uom例题：利用电压比较器将正弦波变为方波。tuituo+Uom-Uom例题：利用电压比较器将正弦波变为2.单门限比较器（与参考电压比较）uoui0+Uom-UomUREFUREF为参考电压当ui>UREF时,uo=+Uom当ui<UREF时,uo=-Uom

运放处于开环状态2.单门限比较器（与参考电压比较）uoui0+Uom-Uuoui0+Uom-UomUREF当ui<UREF时,uo=+Uom当ui>UREF时,uo=-Uom

若ui从反相端输入+-uoui0+Uom-UomUREF当ui<UREF时,uoui0+UZ-UZ（1）用稳压管稳定输出电压忽略了UD3.限幅电路——使输出电压为一稳定的确定值当ui>0时,uo=+UZ当ui<0时,uo=-UZ

uoui0+UZ-UZ（1）用稳压管稳定输出电压忽略了UD3（2）稳幅电路的另一种形式：将双向稳压管接在负反馈回路中uoui0+UZ-UZ当ui>0时,uo=-UZ当ui<0时,uo=+UZ

（2）稳幅电路的另一种形式：uoui0+UZ-UZ当ui>二.迟滞比较器1.工作原理——两个门限电压。特点:电路中使用正反馈——运放工作在非线性区。（1）当uo=+UZ时，（2）当uo=-UZ时，UT+称上门限电压UT-称下门限电压(UT+-UT-)称为回差电压二.迟滞比较器1.工作原理——两个门限电压。特点:电路中使迟滞比较器的电压传输特性：uoui0+UZ-UZUT+UT-设ui

,当ui=<UT-时,

uo从-UZ+UZ这时,uo=-UZ,u+=UT-设初始值:

uo=+UZ,

u+=UT+设ui,当ui=>UT+时,

uo从+UZ-UZEWB仿真迟滞比较器的电压传输特性：uoui0+UZ-UZUT+UT-同相滞回比较器电压传输特性反相滞回比较器电压传输特性从运放的反相输入端输入从运放的同相输入端输入同相滞回比较器电压传输特性反相滞回比较器电压传输特性从运放的例题：Rf=10k，R2=10k，UZ=6V，UREF=10V。当输入ui为如图所示的波形时，画出输出uo的波形。上下限电压：uoui08V2V传输特性+6V-6V例题：Rf=10k，R2=10k，UZ=6V，UR2V8Vuiuo+6V-6Vuoui08V2V传输特性+6V-6V2V8Vuiuo+6V-6Vuoui08V2V传输特性+6V三、窗口电压比较器时,VO1=VO2=VOL，VO=0；由此画出电压传输特性如图所示。电路有两个参考电压VRH和VRL，当＞VRH时，VO1=VOH，VO2=VOL，VO=VOH；当＜VRL时，VO1=VOL，VO2=VOH，VO=VOH；当三、窗口电压比较器三态电压比较器D2导，D1截，D2截，D1导，D2截，D1截，三态电压比较器D2导，D1截，D2截，D1导，D2截，D1截四、集成比较器1.LM311型集成比较器特点：电源电压可以单组+5V，也可±15V，适应范围宽；输出与TTL或CMOS平兼容；可以直接驱动多种负载（灯泡、继电器等）。四、集成比较器1.LM311型集成比较器特点：电源电压可以LM311的几种实际连接集电极输出连接集电极输出连接发射极输出连接LM311的几种实际连接集电极输出连接集电极输出连接发射极输2.MC14574（CMOS）集成四电压比较器MC14574比较器电路原理图MC14574比较器引脚排列图2.MC14574（CMOS）集成四电压比较器MC14571.电路结构由滞回比较电路和RC定时电路构成上下限:8.6非正弦波发生电路一、方波（矩形波）发生器EWB仿真1.电路结构由滞回比较电路和RC定时电路构成上下限:8.62.工作原理：(1)设uo

=

+UZ,

此时，uO给C充电,uc，则：u+=UT+0tuo+UZ-UZucUT+0t一旦uc>UT+

,就有u->u+,uo

立即由＋UZ变成－UZ。在uc<UT+时，u-

<u+,

设uC初始值uC(0+)=0方波发生器uo保持+UZ不变+UZ2.工作原理：(1)设uo=+UZ,此时，此时，C向uO放电,再反向充电(2)当uo

=

-UZ时，u+=UT-uc达到UT-时，uo上跳。UT+uctUT-当uo

重新回到＋UZ后，电路又进入另一个周期性的变化。-UZ0tuo+UZ