第8章 波形发生电路

复习引入新课1、发生自激振荡的条件是：——幅度平衡条件——相位平衡条件2、起振和稳幅一个振荡器，要满足相位平衡条件，在电路中必须引入正反馈。幅度的稳定：若

，电路增幅振荡。是维持等幅振荡的唯一条件一般来说，自激振荡从起振到最后稳定，分立元件放大电路依靠非线性来起稳幅作用；集成运放依靠调节负反馈系数来起稳幅作用。若，则电路减幅振荡，最后停止振荡。自激振荡电路的起振过程AF=1AF>1起振维持振荡3

RC正弦波振荡电路1）电路组成放大电路——集成运放A；选频与正反馈网络——R、C串-并联电路；通常“选频”与“反馈”两网合一。稳幅环节——选取

R与RF分别为正、负温度系数的热敏电阻，通过调节放大倍数来稳定输出电压幅值。图8-3RC串并联式正弦波振荡电路1、RC串并联式正弦波振荡电路3）振荡频率与起振条件1）振荡频率2）起振条件4）振荡电路中的负反馈引入电压串联负反馈，可以提高放大倍数的稳定性，改善振荡电路的输出波形，提高带负载能力。改变RF，可改变反馈深度。增加负反馈深度，并且满足则电路可以起振，并产生比较稳定的正弦波信号。采用具有负温度系数的热敏电阻RT代替反馈电阻RF，可实现自动稳幅。RT5）振荡电路中的稳幅

采用反并联二极管的稳幅电路如下图所示(a)(b)

可在反馈回路串联两个并联的二极管，如上图所示，利用电流增大时二极管动态电阻减小、电流减小时二极管动态电阻增大的特点，从而使输出电压稳定。带有二极管稳幅的RC文氏桥振荡器电路图

讨论：合理连接电路，组成文氏桥振荡电路8.1.3LC正弦波振荡电路用LC并联谐振回路作为选频网络主要用来产生几十KHz以上的高频信号主要特点频率稳定性较好LC型正弦波信号发生器类型变压器反馈式电容三点式(Colpitts)电感三点式（Hartley)按照反馈方式分为一、LC并联回路的频率特性当频率变化时，并联电路阻抗的大小和性质都发生变化。并联电路的导纳图8-11LC并联电路并联谐振角频率——谐振回路的品质因数当Q

>>1时谐振频率：LC并联回路的阻抗电感中的R很小图8-11LC并联电路在谐振频率附近，可见，Q值不同，回路的阻抗不同。不同Q值时，LC并联电路的幅频特性Z01Z02Q1

>Q2Q1Q2若以LC并联网络作为共射放大电路的集电极负载（调谐放大器），则电压放大倍数Z的幅频特性曲线图8-11LC并联电路相频特性：F+90º-90ºQ1Q2Q1

>Q2感性纯阻容性1.当f=f0时，电路为纯电阻性，等效阻抗最大；当f

<

f0时，电路为感性；当f

>

f0时，电路为容性。所以LC并联电路具有选频特性。2.电路的品质因数Q愈大，选频特性愈好。Z的相频特性曲线结论：Z01Z02Q1

>Q2Q1Q2图8-11LC并联电路二、变压器反馈式振荡电路1、电路组成用“瞬时极性法”判断：-2、振荡频率和起振条件振荡频率起振条件图8-14变压器反馈式振荡电路教材p414——正反馈，满足自激振荡的相位平衡条件。同名端：相位相同的端二.变压器反馈式电路C1是必要的吗？特点：易振，波形较好；耦合不紧密，损耗大，频率稳定性不高。分析电路是否可能产生正弦波振荡的步骤：1)是否存在四个组成部分2)放大电路是否能正常工作3)是否满足相位条件4)是否可能满足幅值条件

为使N1、N2耦合紧密，将它们合二为一，组成电感反馈式电路。必须有合适的同铭端！为什么用分立元件电路如何组成？三、电感反馈式振荡电路1、电路组成“用瞬时极性”判断：---2、振荡频率和起振条件振荡频率起振条件图8-15电感反馈式振荡电路——正反馈，满足自激振荡的相位平衡条件。（教材p416）三.电感反馈式电路反馈电压取自哪个线圈？反馈电压的极性？必要吗？

电感的三个抽头分别接晶体管的三个极，故称之为电感三点式电路。电路特点？三.电感反馈式电路特点：耦合紧密，易振，振幅大，C用可调电容可获得较宽范围的振荡频率。波形较差，常含有高次谐波。

由于电感对高频信号呈现较大的电抗，故波形中含高次谐波，为使振荡波形好，采用电容反馈式电路。四、电容反馈式振荡电路1、电路组成用瞬时极性法判断反馈性质。

——正反馈，满足自激振荡的相位平衡条件。振荡频率起振条件---图8-16电容反馈式振荡电路--2、振荡频率和起振条件（教材p417）注意LC回路等效电容的计算四.电容反馈式（电容三点式）电路

若要振荡频率高，则L、C1、C2的取值就要小。当电容减小到一定程度时，晶体管的极间电容将并联在C1和C2上，影响振荡频率。特点：波形好，振荡频率调整范围小，适于频率固定的场合。与放大电路参数无关作用？3、电容反馈式改进型振荡电路振荡频率选择C<<C1，C<<C2，减小了三极管极间电容对振荡频率的影响，适用于产生高频振荡。图8-17电容反馈式改进电路各种LC振荡电路的比较8.1.4石英晶体正弦波振荡电路适当地切片涂上银层涂上银层引出两个电极引出两个电极加装上外壳一、石英晶体的结构图8-20石英晶体示意图2、石英晶体的基本特性和等效电路1、压电效应和压电振荡

压电效应：在石英晶片的两极加一电场，晶片将产生机械变形，晶片相应的方向上会产生交变电场的现象。

压电谐振：晶片上外加交变电压的频率为某一特定频率时，振幅突然增加。符号：串联谐振频率并联谐振频率OfXfsfp容性容性感性石英晶体的等效电路及符号石英晶体阻抗频率特性C0为静态电容，C为晶片的弹性等效电容。一般有：C0>>C二、石英晶体正弦波振荡电路1、并联型石英晶体振荡电路交流等效电路利用晶体作为一个电感来组成选频网络2、串联型石英晶体振荡电路图8-23串联型石英晶体振荡电路当振荡频率等于fS时，晶体阻抗最小，且为纯电阻，相移为零。此时正反馈最强，电路满足自激振荡条件。振荡频率调节R可改变反馈的强弱，以获得良好的正弦波。---讨论一：改错，使电路有可能产生正弦波振荡同名端对吗？放大电路能放大吗？各电容的作用？清华大学华成英hchya@讨论二同铭端？能产生正弦波振荡吗？“判振”时的注意事项：1.放大电路必须能够正常工作，放大电路的基本接法；2.断开反馈，在断开处加f=f0的输入电压；3.找出在哪个元件上获得反馈电压，是否能取代输入电压。三个电路有什么相同之处？这样的电路形式有什么好处？8.2电压比较器电压比较器将一个模拟量输入电压与一个参考电压进行比较，然后将比较结果以数字量的形式（“0”或者“1”）输出。8.2.1概述一、电压比较器二、集成运放的非线性工作区比较器中的集成运放一般工作在非线性区，即运放处于“开环状态”或引入了“正反馈”。

集成运放工作在非线性区的

电路特点及其电压传输特性二、集成运放的非线性工作区当up>uN时，uo=+UOM≈+VCC当up<uN时，uo=-UOM≈-VCC+Vcc

-Vcc

当up=uN时，uo改变状态（跳变）8.2.2单限比较器一、过零比较器过零比较器电路+UOpp

-UOpptuOO二、单限比较器UREF+Au0R2R1uI+UOpp

-UOpptuOO单限比较器的作用：常被用于脉宽调制。三、滞回比较器

2）在输入电压uI由小逐渐增大，当uI=u+时，输出电压u0的状态由+UZ跳变至-UZ。这时运行原理1）电路有正反馈，输出不可能为0；若uO=UZ，则+Uz

-UztuOO+Au0R2R1uI±UZR3+Uz

-UztuOO3)当uI变化再次等UT-时，uO由-UZ跳变为+UZ，P点电压再次变为UT+特点：比较点P的电压随输出电压发生改变，存在UT-、UT+两个值。+Au0R2R1uI±UZR38.2非正弦波发生电路8.2.1矩形波发生电路一、电路组成及工作原理RC充放电回路开关器件图8-24矩形波发生电路的原理图图8-25开关器件：由集成运放、R1、R2等构成的滞回比较器；延迟环节：RC充放电回路；钳位电路：VDZ、R3。滞回比较器二、波形分析及主要参数tOuCOuOtu+u-t1t2放电充电三、振荡周期电容的充放电规律：选择放电t1-t2段计算：结论：改变充放电回路的时间常数及滞回比较器的电阻，即可改变振荡周期。t1t2tOuCOuOtt3图8-27四、占空比可调的矩形波发生电路图8-29改变电容的充放电路径，使电容的充、放电时间常数不同，实现占空比（D

=T1/T）可调。充电时间T1放电时间T2占空比DtOuCuOtOT1T2T图8-31电路一、电路组成8.2.2三角波发生电路二、工作原理OuO1tOuOt当u+=u-

=0时，即滞回比较器的输出发生跳变。三、输出幅度和振荡周期OuO1tOuOt图8-34锯齿波发生电路8.2.3锯齿波发生电路一、电路组成二、输出幅度和振荡周期OuO1tOuOtT1T2T例：电路如图T8.6所示。1）运放A1、A2各组成何种功能电路；2）输出uO为何值时切换运放A1的输出状态；3）定性画出uO与uO1的波形；4）导出电路振荡周期T的表达式；5）总结归纳非正弦振荡电路的求解步骤。1）求滞回比较器的两个门限电平，并画其输出波形；2）确定RC充放电或积分电路输出波形；3）依充放电或积分曲