模拟电子技术波形产生与变换电路

7.1正弦波振荡器的基本原理目前一页\总数四十三页\编于八点一.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。+Xi–f基本放大器A反馈网络FX+doXX所有的正反馈电路都能产生自激振荡么？目前二页\总数四十三页\编于八点如果：,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FXXidXX=目前三页\总数四十三页\编于八点AF=1Xd=Xf=XdAF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：..动画演示Xdof基本放大器A反馈网络FXX目前四页\总数四十三页\编于八点二.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：非线性器件自动起到稳幅作用(半导体热敏电阻)2、主动：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目前五页\总数四十三页\编于八点1.放大电路:放大作用，将直流电能转换成振荡信号的交流能量2.正反馈网络：满足相位平衡条件3.选频网络——只对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目前六页\总数四十三页\编于八点7.2RC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：目前七页\总数四十三页\编于八点通常，取R1＝R2＝R，C1＝C2＝C，则有：当时，为满足上式的虚部为零，即此时则有，RC串并联正弦波振荡电路的振荡频率为为满足目前八页\总数四十三页\编于八点二.RC桥式振荡器的工作原理：满足相位条件：要使电路产生自激振荡，应AF=131=F11f+=RRA1f2RR=只需：A=3输出正弦波频率：振幅条件：同相比例放大器：选：目前九页\总数四十三页\编于八点例题:R=1k，C=0.1F，R1=10k。Rf为多大时才能使电路产生振荡？振荡频率f0=？AF=1，31=F11f+=RRAA=3Rf=2R1=210=20k=1592Hz振荡条件：目前十页\总数四十三页\编于八点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。目前十一页\总数四十三页\编于八点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并联二极管目前十二页\总数四十三页\编于八点K：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：目前十三页\总数四十三页\编于八点1.LC并联谐振回路的选频特性(阻性)7.3LC正弦波振荡器当时，并联谐振。谐振时，电路呈阻性：振荡频率：R为电感和回路中的损耗电阻目前十四页\总数四十三页\编于八点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：目前十五页\总数四十三页\编于八点二.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:目前十六页\总数四十三页\编于八点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。(+)(-)(+)目前十七页\总数四十三页\编于八点（+）（+）（–）（+）

LC正弦波振荡器举例振荡频率:（–）满足相位平衡条件目前十八页\总数四十三页\编于八点仍然由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同相目前十九页\总数四十三页\编于八点

1.电感三点式LC振荡电路振荡频率：目前二十页\总数四十三页\编于八点2.电容三点式LC振荡电路振荡频率：目前二十一页\总数四十三页\编于八点例：试判断下图所示三点式振荡电路是否满足相位平衡条件。目前二十二页\总数四十三页\编于八点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7.3石英晶体振荡电路目前二十三页\总数四十三页\编于八点3.石英晶体的等效电路与频率特性等效电路：（1）串联谐振频率特性：（2）并联谐振通常所以X感性0容性目前二十四页\总数四十三页\编于八点二.石英晶体振荡电路利用石英晶体的特点，可构成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，电路可以获得很高的振荡频率稳定性。X感性0容性目前二十五页\总数四十三页\编于八点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容性目前二十六页\总数四十三页\编于八点比较器

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-UOM目前二十七页\总数四十三页\编于八点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-UOM目前二十八页\总数四十三页\编于八点1.电路结构由滞回比较电路和RC定时电路构成上下限:7.4方波发生器目前二十九页\总数四十三页\编于八点2.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+UZ目前三十页\总数四十三页\编于八点此时，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。-UZ目前三十一页\总数四十三页\编于八点0UT+uctUT-+UZuo0t-UZT完整的波形：计算振荡周期T。目前三十二页\总数四十三页\编于八点周期与频率的计算：0UT+uctUT-+UZ-UZT1T2TT=T1+T2=2T2

uc(t)=UC()+UC(0+)-UC()e,=RC可得UT+=UZ+(UT--UZ)e-T2/RC-tT2阶段uc(t)的过渡过程方程为:f=1/T可推出:目前三十三页\总数四十三页\编于八点3、占空比可调的方波发生器UZuo0t-UZ改变电位器RW

的滑动端，就改变了充放电的时间，从而使方波的占空比可调。目前三十四页\总数四十三页\编于八点积分电路

∞－＋uo＋uiiCi1RRPC方波转化为三角波uituotOO目前三十五页\总数四十三页\编于八点7.5三角波及锯齿波信号发生器电路结构：迟滞比较器+反相积分器一.三角波发生器工作原理：若uo1=+UZ，uo2↓，u+↓。当u+≤0时，uo1翻转为-UZ。若uo1=-UZ，uo2↑，u+↑

。当u+≥0时，uo1翻转为+UZ。目前三十六页\总数四十三页\编于八点波形图0UT+uo2tUT-+UZuo10t

-UZ目前三十七页\总数四十三页\编于八点

二.锯齿波发生器改变积分器的正反向充电时间常数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。R6＜＜R4uotuct目前三十八页\总数四十三页\编于八点本章小结1．正弦波振荡的条件：┃AF┃=1（振幅条件）（相位条件）正弦波振荡电路由放大器、反馈网络、选频网络和稳幅环节构成。2．正弦波振荡电路主要有RC振荡电路和LC振荡电路两种。RC振荡电路主要用于中低频场合，LC振荡电路主要用于高频场合。石英晶体振荡电路是一种特殊的LC振荡电路，其特点是具有很高的频率稳定性。3．在方波、锯齿波和三角波等非正弦波信号发生器中，电路由比较器、积分器等环节组成。目前三十九页\总数四十三页\编于八点7、产