第7章信号产生电路

信号产生电路第

7

章7.1

正弦波振荡电路7.1.1正弦波振荡电路的工作原理7.1.2RC

正弦振荡7.1.3LC

正弦振荡引言信号产生电路(振荡器—Oscillators)分类：正弦波振荡非正弦波振荡：RC振荡器(1kHz~数百kHz)LC振荡器(几百kHz以上)石英晶体振荡器(频率稳定度高)方波、三角波、锯齿波等主要性要求能：输出信号的幅度准确稳定输出信号的频率准确稳定引言7.1.1正弦波振荡电路的工作原理一、振荡条件放大器反馈网络Ui•Au•Fu•Uo•Uf•RL微弱的电扰动中，某一频率成分通过正反馈逐渐放大，则产生正弦振荡。••••••••—

振幅平衡条件—

相位平衡条件n=0,1,2,••振荡条件二、起振条件起振条件放大器Au反馈网络FuUoUfUi

1/FuAu=1/FuOuiuoAuuoAuFu

>1Au

Fu

<1Ui1Uo1Uf1Ui2Uo2Uf2Ui3Uo3Uf2Ui4Uo4ufuf

起振稳幅••三、电路的组成和起振的判断1.放大电路Au2.正反馈网络Fu3.选频率网络—实现单一频率的振荡4.稳幅环节—使振荡稳定、波形好满足振荡条件组成:放大器选频正反馈网络UoUfUi选频放大器正反馈网络UoUfUi判断:1.检查电路组成2.“Q”是否合适3.是否满足起振条件•••7.1.2RC

正弦振荡一、RC

桥式振荡电路0Fu

.0f90-90•1.RC

串并联选频网络式中:0=1/RC当=0

时Fu=1/3.=0º2.RC

桥氏振荡电路A

=2nF=0º2)

电路：3)振荡频率4)振荡条件Rf

不能太大，否则正弦波将变成方波应使：同相放大器••••1)组成：8CR1RfRCR•••5)稳幅措施热敏电阻稳幅8CR1RfRCR为使电Au

为非线性，起振时，应使Au>3，稳幅后Au=3。正温度系数负温度系数二极管稳幅8R1R2V1V2R312.4k>R2>8.1k起振时信号小，二极管电阻大Au

1+(R2+R3)/R1>3R2>2R1-R3起振后二极管电阻逐渐减小，Au

1+R2/R1=3为使失真小：R2<2R1f0=1.94kHz8.2k6.2k22k4.3k0.01F8.2k0.01F二、RC

移相式振荡电路8CRRfRCRC一节RC环节移相90二节RC

环节移相180三节RC

环节移相270对于的信号，—

满足相位平衡条件优点：结构简单缺点：选频特性差，输出波形差7.1.3LC

振荡电路类型：变压器反馈式、电感三点式、电容三点式一、变压器反馈式LC

振荡电路LrCIs.L的等效损耗电阻1.谐振频率f02.谐振阻抗Z03.回路品质因数Q(一)

LC

并联回路的特性Z4.频率特性0Z

Z0Q大Q小0f90º-90ºQ

增大幅频特性相频特性5.并联谐振的本质—

电流谐振LuCr–

+iiLiC1)

Z=Z0

呈纯阻2)形成环流，大小是总电流的Q

倍••IC•IL•U•I•(二)变压器反馈式振荡电路LC+VCCVRERB1RB2CECB—满足相位平衡条件×二、三点式LC振荡电路(一)

电感三点式振荡电路C+VCCVRERB1RB2CECBL1L2C1×优点：缺点：易起振(L

间耦合紧)；易调节(C

可调)。输出取自电感，对高次谐波阻抗大，输出波形差。M123•••(二)

电容三点式振荡电路考毕兹振荡器(Colpitts)×优点：波形较好缺点：2)V极间电容影响f01)

调频时易停振克拉泼振荡器(Clapp)

+VCCVRERB1RB2CECBLC1C2123LC3改进•••三、石英晶体(Crystal)振荡电路(一)石英晶体谐振器的阻抗特性1.结构和符号化学成分

SiO2结构晶片涂银层焊点符号2.压电效应形变形变机械振动外力压电谐振—外加交变电压的频率等于晶体固有频率时，机械振动幅度急剧加大的现象。3.等效电路rqC0CqLqCo

—晶片静态电容(几~几十pF)Lq

—

晶体的动态电感(10-3~102H)(大)Cq

—晶体的动态电容(<0.1pF)(小)rq

—

等效摩擦损耗电阻(小)大小小大4.频率特性和谐振频率fXfPfS容性容性感性5.使用注意1)要接一定的负载电容CL(微调)，以达标称频率。2)要有合适的激励电平。过大会影响频率稳定度、振坏晶片；过小会使噪声影响大，还能停振。(二)石英晶体谐振电路1.串联型

f=fs，晶体呈纯阻+VCCVRERB1RB2CBLC2.并联型fs<f

<

fp，晶体呈感性+VCCVRERB1RB2CEC3C1C2RC××7.2非正弦波信号产生电路1方波产生电路2压控方波产生电路38083集成函数产生器1、方波产生电路(Astable

Multivibrator)1.电路组成和输出波形R1C8R2R3UZuOR积分电路

滞回比较器-UZ

uO

uCtUT+UT-UZ2.振荡频率占空比

=

50%2、压控方波产生电路一、积分-施密特触发器型压控振荡器V1V2+VCCV3施密特触发器uduORCuCI0V4V5压控恒流源压控恒流源积分器积分器镜象电流源镜象电流源uO=UOLV3

截止，uO

=UOHC充电至UT+V3

导通，C放电至

UT-uO=UOL

uCtUOm

uOtUT+UT-占空比50%I0I03、三角波产生电路积分电路可将方波变换为线性度很高的三角波通常积分器产生的三角波幅值随方波输入信号的频率变化。正是为了克服这一缺点，才将积分电路的输出送给迟滞比较器的输入，再将它输出的方波送给积分电路的输入，从而得到质量较高的三角波。4、锯齿波产生电路锯齿波与三角波的区别是：三角波的上升和下降的斜率（指绝对值）相等，而锯齿波的上升和下降的斜率不相等(通常相差很多)。

频率和幅度均可调节的锯齿波发生电路7.3、8038集成函数发生器集成函数发生器8038是一种多用途的波形发生器，可以用来产生正弦波、方波、三角波和锯齿波，其振荡频率可通过外加的直流电压进行调节，所以是压控集成信号产生器。7.3、8038集成函数发生器>I01电子开关S当Q=0，S断开，C充电(I01)至2/3VCCQ=1当Q=1，S闭合，C放电(I02

-I01)至1/3VCCQ=0当I02

=2I01，引脚9输出方波，引脚3输出三角波；当I02

<2I01，引脚9输出矩形波，引脚3输出锯齿波。1.原理1188+VCCRRRRSCI01I02uC6932-VEE或地10反相器电压跟随器正弦波变换器2.应用12345678ICL80381413121110