模拟电子技术第五章课件

波形发生器第

五

章第一节正弦波发生器

第二节非正弦波发生器第5章小结技能训练6正弦波信号发生器的调整与测试波形发生器第五章第一节正弦波发生器第二节非正弦波波形发生器第

5

章第一节

正弦波发生器一、反馈式振荡器的基本工作原理二、RC正弦波振荡器三、LC正弦波振荡器第五章波形发生器四、石英晶体振荡器波形发生器第5章第一节正弦波发生器一、反馈式振荡器的第五章波形发生器自激振荡-------

不需要外加激励，自己就可以将直流能量转换为一定频率和一定幅度的交流信号输出的现象。

能产生自激振荡的电路称为振荡器，又叫自激振荡器。一、反馈式振荡器的基本工作原理1.组成与分类组成分类反馈网络选频网络放大器RC振荡器LC振荡器石英晶体振荡器第五章波形发生器自激振荡-------第五章波形发生器2.平衡条件和起振条件(1)平衡条件放大器反馈网络～

1

2

RL+

S++---反馈式振荡器的原理方框图

相位平衡条件

相位平衡条件实质上是要求振荡器在振荡频率fo处的反馈为正反馈。振幅平衡条件

振幅平衡条件就是要求在fo处的反馈电压与输入电压的振幅相等。

第五章波形发生器2.平衡条件和起振条件(1)平衡条件放大器第五章波形发生器(2)起振条件反馈电压与输入电压相位上应同相幅值上应要求Uf>Ui综上所述：为使振荡器能产生自激振荡，在开始振荡时，在满足正反馈条件前提下，必须满足AF＞1的条件。起振后，振荡幅度迅速增大，使晶体管工作进入到非线性区，以致使放大器的增益A下降，直至AF＝1，振荡幅度不再增大，达到稳幅振荡。第五章波形发生器(2)起振条件反馈电压与输入电压相位上应同第五章波形发生器二、RC正弦波振荡器RC振荡器RC移相网络振荡器RC串并联网络振荡器双T选频网络振荡器它们的振荡频率约为20Hz~200kHz。1.RC串并联选频网络

R

R

C

C__++

Z2

Z1RC串并联选频网络

R

C__++低频等效电路

R

C__++高频等效电路

第五章波形发生器二、RC正弦波振荡器RC振荡器RC移相网络第五章波形发生器RC串并联选频网络的电压传输系数（或称反馈系数）为:

幅频特性

相频特性

幅频特性曲线

相频特性曲线

第五章波形发生器RC串并联选频网络的电压第五章波形发生器2.文氏电桥振荡器∞A_++C1R1R2Rf1Rf2C2RC文氏电桥振荡器电路

Rf1R1C1R2C2Rf2∞A++_改画后文氏电桥形式的电路

RC文氏电桥振荡器的参数

同相放大器的闭环增益为

起振条件：

振幅平衡条件

：第五章波形发生器2.文氏电桥振荡器∞A_++C1R1R2R第五章波形发生器三、LC正弦波振荡器由电感、电容构成的振荡器称为LC振荡器。LC振荡器变压器反馈式振荡器三点式振荡器1.

变压器反馈式LC振荡器+VCCCBMRE+CE+RB1RB2+LfLC++__+++反馈网络

谐振放大器

振荡器为正反馈(1)

工作原理(2)振荡频率及电路特点变压器反馈式振荡器的振荡频率为特点结构简单容易起振调节方便第五章波形发生器三、LC正弦波振荡器由电感、电容构成的振荡第五章波形发生器2.

三点式振荡器(1)

工作原理C、L1和L2构成谐振回路的三个端点分别与晶体管的三个极相连接，且反馈信号由电感线圈L2上取得，故称为电感三点式振荡器。(2)振荡频率及电路特点特点容易起振

调节方便(1).电感三点式振荡器+VCCCBMRE+CE+RB1RB2+L1L2C3+_+++RC12+CC第五章波形发生器2.三点式振荡器(1)工作原理C、L1(2).电容三点式振荡器第五章波形发生器特点结构简单输出波形好振荡频率高+VCCCBRE+CE+RB1RB2+LC13+_+++RC12C2(1)

工作原理(2)振荡频率及电路特点L、C1和C2构成谐振回路的三个端点分别与晶体管的三个极相连接，且反馈信号由电容C2上取得，故称为电容三点式振荡器。(2).电容三点式振荡器第五章波形发生器特点结构简单输出波第五章波形发生器(3).

三点式振荡器的组成法则

在三点式振荡器的三个电抗中，和发射极相接的是两个同性质的电抗，另两极相接的则是异性质的电抗。(4).

改进型电容三点式振荡器

改进型电容三点式振荡器有克拉泼振荡器和两种。(1)克拉泼振荡器+VCCRERB1RB2LC1RCC2C3CBLC1CiC3C2Co第五章波形发生器(3).三点式振荡器的组成法则第五章波形发生器LC1CiC3C2Co回路的总电容C为：振荡频率fo为：

(2)西勒振荡器+VCCRERB1RB2LC1RCC2C4CBC3振荡频率fo为：

第五章波形发生器LC1CiC3C2Co回路的总电容C为：振第五章波形发生器四、石英晶体振荡器1.

石英晶体及其特性

天然石英晶体的化学成分是二氧化硅（SiO2），石英晶体是利用石英晶体的压电效应而制成的，具有谐振特性。

(1).符号和等效电路符号C1r1C2r2C3L3r3L1L2Co交流等效电路CqrqLqCo第五章波形发生器四、石英晶体振荡器1.石英晶体及其特性第五章波形发生器(2).串联谐振和并联谐振

在图右所示的电路中，忽略等效电阻rq的影响，信号频率增加，当Cq的容抗与Lq感抗相等时，Cq

、Lq支路发生串联谐振，此时的频率称为晶片的串联谐振频率，用fs表示。

CqrqLqCo

当串联总感抗刚好和C0的容抗相等时，谐振回路产生并联谐振，此时的频率称为晶片的并联谐振频率，用fp表示。第五章波形发生器(2).串联谐振和并联谐振在第五章波形发生器1.

石英晶体振荡器用石英晶体组成的振荡器称为石英晶体振荡器。石英晶体振荡器并联型串联型(1).串联型石英晶体振荡器uoV2C1C2R1R2R3R4R5Rp+VCC+++V1

由石英晶体和可变电阻Rp构成了两级放大器之间的正反馈电路。当反馈信号的频率等于晶体的串联谐振频率时，此时正反馈最强，电路满足振荡的条件而产生自激振荡。第五章波形发生器1.石英晶体振荡器用石英晶体组成的振荡器第五章波形发生器(1).并联型石英晶体振荡器20pFC1C2RB1RB2RCRE+VCCV+C3CEC1C2RBRCVC3C1C2VC3CqrqLqCo原理电路

交流等效电路晶体等效后的等效电路

C1、C2、C3串联组成电容CL

C1和C2>>C3，所以CL≈C3

又由于Cq<<（C0＋CL）故:第五章波形发生器(1).并联型石英晶体振荡器20pFC1C第二节非正弦波发生器一、非正弦波发生器的基本工作原理二、矩形波发生电路三、三角波发生电路四、锯齿波发生电路五、ICL8038集成函数发生器第五章波形发生器第二节非正弦波发生器一、非正弦波发生器的基本工作原理二、矩一、非正弦波发生器的基本工作原理非正弦波发生器矩形波三角波锯齿波1.电路的组成tuo0具有延迟作用的反馈网络uf开关器件HMLGuo第五章波形发生器一、非正弦波发生器的基本工作原理非正弦波发生器矩形波三角波锯第五章波形发生器2.振荡条件及分析方法

非正弦波发生器的振荡条件是：开关器件的输出电压为高电平或低电平时，如果经过一定的延迟时间后可使开关器件的输出改变状态，便能产生周期性的振荡。分析的基本方法是：

一是检查电路是否具有非正弦波发生器的基本组成部分；

二是分析电路是否满足非正弦波发生器的振荡条件。第五章波形发生器2.振荡条件及分析方法非正第五章波形发生器二、矩形波发生电路1.电路结构与工作原理∞A_++CR1R2R3Rf当uC＞UT+时，uo便由高电平+UZ跃变为低电平UOL＝－UZ。当uC＜UT-时，比较器翻转，uo又变为高电平+UZ，电容C又被充电。如此反复循环，电路产生自激振荡，输出电压波形为矩形波，第五章波形发生器二、矩形波发生电路1.电路结构与工作原理∞第五章波形发生器2.振荡周期和频率电容两端电压uC随时间的变化规律为：矩形波周期T为：

可见，矩形波的频率f只与RfC及R2/R1有关，而与输出电压的幅度无关。实际使用时，一般用调节Rf的方法来调节频率。第五章波形发生器2.振荡周期和频率电容两端电压uC随时间的第五章波形发生器三、三角波发生电路1.电路结构与工作原理∞A1_++CR1R2R3R6∞A2_++R5R3R4第五章波形发生器三、三角波发生电路1.电路结构与工作原理∞第五章波形发生器2.振荡周期和频率周期T为：

振荡频率为：

调整R1、R2可以同时改变三角波的幅度和频率，调整R4、C，则只改变频率，不改变幅度。第五章波形发生器2.振荡周期和频率周期T为：振荡频率为：第五章波形发生器四、锯齿波发生电路1.电路结构与工作原理∞A1_++CR1R2R3R6∞A2_++R5R3RP2.振荡周期为：第五章波形发生器四、锯齿波发生电路1.电路结构与工作原理∞第五章波形发生器五、ICL8038集成函数发生器1.ICL8038工作原理∞－＋＋∞－＋＋正弦变换器触发器312129645117108R2R1R3R4R5R6R7R8RRRCI1I2S-VEE或地RL-VEE或地+VCC方波输出三角波输出正弦波输出缓冲器缓冲器BAV第五章波形发生器五、ICL8038集成函数发生器1.ICL第五章波形发生器2.典型应用ICL803845693212111087+VCCRPRARBRC82k-VEEICL8038的基本接法

图中管脚8与7短接，在此条件下；管脚3输出波形的上升时间：

下降时间振荡频率为当RA＝RB时，t1＝t2，9、3、2脚输出分别为方波、三角波和正弦波，振荡频率为第五章波形发生器2.典型应用ICL803845693212小结第5

章小结第5章第5章小结一、反馈式振荡器的组成放大器反馈网络选频网络稳幅环节二、平衡条件相位平衡条件

振幅平衡条件

三、正弦波振荡器RC振荡器LC振荡器石英振荡器四、非正弦波发生器矩形波三角波锯齿波第5章小结一、反馈式振荡器的组成放大器反馈网络选频网技能训练6正弦波信号发生器的调整与测试第四章集成运算放大电路器一、实训目的验证RC选频网络的选频特性。理解RC正弦波振荡器的工作原理和条件。掌握调试、测量正弦波振荡器的方法。技能训练6正弦波信号发生器的调整与测试第四章集成运算放大第四章集成运算放大电路器二、实训器材4.万用表一块;1.模拟电子实验系统一台;2.双踪示波器一台；3.晶体管毫伏表一块；第四章集成运算放大电路器二、实训器材4.万用表第四章集成运算放大电路器

三、实训电路RC桥式正弦振荡器

R1

20K+

+

-C

0.1μFR2

33KRP

100KR

10KR

10KC

0.1μFV2V1+_uo23647+VCC+15V-VCC-15VA/A振荡频率：第四章集成运算放大电路器三、实训电路RC桥式正弦振荡器波形发生器第

五

章第一节正弦波发生器

第二节非正弦波发生器第5章小结技能训练6正弦波信号发生器的调整与测试波形发生器第五章第一节正弦波发生器第二节非正弦波波形发生器第

5

章第一节

正弦波发生器一、反馈式振荡器的基本工作原理二、RC正弦波振荡器三、LC正弦波振荡器第五章波形发生器四、石英晶体振荡器波形发生器第5章第一节正弦波发生器一、反馈式振荡器的第五章波形发生器自激振荡-------

不需要外加激励，自己就可以将直流能量转换为一定频率和一定幅度的交流信号输出的现象。

能产生自激振荡的电路称为振荡器，又叫自激振荡器。一、反馈式振荡器的基本工作原理1.组成与分类组成分类反馈网络选频网络放大器RC振荡器LC振荡器石英晶体振荡器第五章波形发生器自激振荡-------第五章波形发生器2.平衡条件和起振条件(1)平衡条件放大器反馈网络～

1

2

RL+

S++---反馈式振荡器的原理方框图

相位平衡条件

相位平衡条件实质上是要求振荡器在振荡频率fo处的反馈为正反馈。振幅平衡条件

振幅平衡条件就是要求在fo处的反馈电压与输入电压的振幅相等。

第五章波形发生器2.平衡条件和起振条件(1)平衡条件放大器第五章波形发生器(2)起振条件反馈电压与输入电压相位上应同相幅值上应要求Uf>Ui综上所述：为使振荡器能产生自激振荡，在开始振荡时，在满足正反馈条件前提下，必须满足AF＞1的条件。起振后，振荡幅度迅速增大，使晶体管工作进入到非线性区，以致使放大器的增益A下降，直至AF＝1，振荡幅度不再增大，达到稳幅振荡。第五章波形发生器(2)起振条件反馈电压与输入电压相位上应同第五章波形发生器二、RC正弦波振荡器RC振荡器RC移相网络振荡器RC串并联网络振荡器双T选频网络振荡器它们的振荡频率约为20Hz~200kHz。1.RC串并联选频网络

R

R

C

C__++

Z2

Z1RC串并联选频网络

R

C__++低频等效电路

R

C__++高频等效电路

第五章波形发生器二、RC正弦波振荡器RC振荡器RC移相网络第五章波形发生器RC串并联选频网络的电压传输系数（或称反馈系数）为:

幅频特性

相频特性

幅频特性曲线

相频特性曲线

第五章波形发生器RC串并联选频网络的电压第五章波形发生器2.文氏电桥振荡器∞A_++C1R1R2Rf1Rf2C2RC文氏电桥振荡器电路

Rf1R1C1R2C2Rf2∞A++_改画后文氏电桥形式的电路

RC文氏电桥振荡器的参数

同相放大器的闭环增益为

起振条件：

振幅平衡条件

：第五章波形发生器2.文氏电桥振荡器∞A_++C1R1R2R第五章波形发生器三、LC正弦波振荡器由电感、电容构成的振荡器称为LC振荡器。LC振荡器变压器反馈式振荡器三点式振荡器1.

变压器反馈式LC振荡器+VCCCBMRE+CE+RB1RB2+LfLC++__+++反馈网络

谐振放大器

振荡器为正反馈(1)

工作原理(2)振荡频率及电路特点变压器反馈式振荡器的振荡频率为特点结构简单容易起振调节方便第五章波形发生器三、LC正弦波振荡器由电感、电容构成的振荡第五章波形发生器2.

三点式振荡器(1)

工作原理C、L1和L2构成谐振回路的三个端点分别与晶体管的三个极相连接，且反馈信号由电感线圈L2上取得，故称为电感三点式振荡器。(2)振荡频率及电路特点特点容易起振

调节方便(1).电感三点式振荡器+VCCCBMRE+CE+RB1RB2+L1L2C3+_+++RC12+CC第五章波形发生器2.三点式振荡器(1)工作原理C、L1(2).电容三点式振荡器第五章波形发生器特点结构简单输出波形好振荡频率高+VCCCBRE+CE+RB1RB2+LC13+_+++RC12C2(1)

工作原理(2)振荡频率及电路特点L、C1和C2构成谐振回路的三个端点分别与晶体管的三个极相连接，且反馈信号由电容C2上取得，故称为电容三点式振荡器。(2).电容三点式振荡器第五章波形发生器特点结构简单输出波第五章波形发生器(3).

三点式振荡器的组成法则

在三点式振荡器的三个电抗中，和发射极相接的是两个同性质的电抗，另两极相接的则是异性质的电抗。(4).

改进型电容三点式振荡器

改进型电容三点式振荡器有克拉泼振荡器和两种。(1)克拉泼振荡器+VCCRERB1RB2LC1RCC2C3CBLC1CiC3C2Co第五章波形发生器(3).三点式振荡器的组成法则第五章波形发生器LC1CiC3C2Co回路的总电容C为：振荡频率fo为：

(2)西勒振荡器+VCCRERB1RB2LC1RCC2C4CBC3振荡频率fo为：

第五章波形发生器LC1CiC3C2Co回路的总电容C为：振第五章波形发生器四、石英晶体振荡器1.

石英晶体及其特性

天然石英晶体的化学成分是二氧化硅（SiO2），石英晶体是利用石英晶体的压电效应而制成的，具有谐振特性。

(1).符号和等效电路符号C1r1C2r2C3L3r3L1L2Co交流等效电路CqrqLqCo第五章波形发生器四、石英晶体振荡器1.石英晶体及其特性第五章波形发生器(2).串联谐振和并联谐振

在图右所示的电路中，忽略等效电阻rq的影响，信号频率增加，当Cq的容抗与Lq感抗相等时，Cq

、Lq支路发生串联谐振，此时的频率称为晶片的串联谐振频率，用fs表示。

CqrqLqCo

当串联总感抗刚好和C0的容抗相等时，谐振回路产生并联谐振，此时的频率称为晶片的并联谐振频率，用fp表示。第五章波形发生器(2).串联谐振和并联谐振在第五章波形发生器1.

石英晶体振荡器用石英晶体组成的振荡器称为石英晶体振荡器。石英晶体振荡器并联型串联型(1).串联型石英晶体振荡器uoV2C1C2R1R2R3R4R5Rp+VCC+++V1

由石英晶体和可变电阻Rp构成了两级放大器之间的正反馈电路。当反馈信号的频率等于晶体的串联谐振频率时，此时正反馈最强，电路满足振荡的条件而产生自激振荡。第五章波形发生器1.石英晶体振荡器用石英晶体组成的振荡器第五章波形发生器(1).并联型石英晶体振荡器20pFC1C2RB1RB2RCRE+VCCV+C3CEC1C2RBRCVC3C1C2VC3CqrqLqCo原理电路

交流等效电路晶体等效后的等效电路

C1、C2、C3串联组成电容CL

C1和C2>>C3，所以CL≈C3

又由于Cq<<（C0＋CL）故:第五章波形发生器(1).并联型石英晶体振荡器20pFC1C第二节非正弦波发生器一、非正弦波发生器的基本工作原理二、矩形波发生电路三、三角波发生电路四、锯齿波发生电路五、ICL8038集成函数发生器第五章波形发生器第二节非正弦波发生器一、非正弦波发生器的基本工作原理二、矩一、非正弦波发生器的基本工作原理非正弦波发生器矩形波三角波锯齿波1.电路的组成tuo0具有延迟作用的反馈网络uf开关器件HMLGuo第五章波形发生器一、非正弦波发生器的基本工作原理非正弦波发生器矩形波三角波锯第五章波形发生器2.振荡条件及分析方法

非正弦波发生器的振荡条件是：开关器件的输出电压为高电平或低电平时，如果经过一定的延迟时间后可使开关器件的输出改变状态，便能产生周期性的振荡。分析的基本方法是：

一是检查电路是否具有非正弦波发生器的基本组成部分；

二是分析电路是否满足非正弦波发生器的振荡条件。第五章波形发生器2.振荡条件及分析方法非正第五章波形发生器二、矩形波发生电路1.电路结构与工作原理∞A_++CR1R2R3Rf当uC＞UT+时，uo便由高电平+UZ跃变为低电平UOL＝－UZ。当uC＜UT-时，比较器翻转，uo又变为高电平+UZ，电容C又被充电。如此反复循环，电路产生自激振荡，输出电压波形为矩形波，第五章波形发生器二、矩形波发生电路1.电路结构与工作原理∞第五章波形发生器2.振荡周期和频率电容两端电压uC随时间的变化规律为：矩形波周期T为：

可见，矩形波的频率f只与RfC及R2/R1有关，而与输出电压的幅度无关。实际使用时，一般用调节Rf的方法来调节频率。第五章波形发生器2.振荡周期和频率电容两端电压uC随时间的第五章波形发生器三、三角波发生电路1.电路结构与工作原理∞A1_++CR1R2R3R6∞A2_++R5R3R4第五章波形发生器三、三角波发生电路1.电路结构与工作原理∞第五章波形发生器2.振荡周期和频率周期T为：

振荡频率为：

调整R1、R2可以同时改变三角波的幅度和频率，调整R4、C，则只改变频率，不改变幅度。第五章波形发生器2.振荡周期和频率周期T为：振荡频率为：第五章波形发生器四、锯齿波发生电路1.电路结构与工作原理∞A1_++CR1R2R3R6∞A2_++R5R3RP2.振荡周期为：第五章波形发生器四、锯齿波发生