第六章(1) 信号产生电路

预习作业（回答问题）1、振荡的起振条件和振荡的平衡条件是什么？2、何谓初始信号？振荡信号用什么电路在初始信号中选出？3、振荡电路有哪几部分组成？各部分都有什么作用？4、RC桥式与移相式输入端引入反馈信号方式有何不同？5、LC振荡器有哪几种类型电路？6、石英晶体有几个谐振频率？各叫什么？§6.1

正弦波振荡电路教学要求:

1、掌握正弦波振荡电路的工作原理2、掌握RC桥式振荡电路的工作原理

3、理解变压器反馈式、三点式LC及石英晶体振荡电路的原理

第6章信号产生电路引言

信号产生电路通常也称振荡器，用于产生一定频率和幅度的信号。按输出信号波形的不同可分为两大类，即正弦波振荡电路和非正弦波振荡电路，而正弦波振荡电路按电路形式又可分为RC振荡电路、LC振荡电路和石英晶体振荡电路等；非正弦波振荡电路按信号形式又可分为方波、三角波和锯齿波振荡电路等。振荡电路的性能指标主要有两个：1.要求输出信号的幅度要准确而且稳定；2.要求输出信号的频率要准确而且稳定。一般来讲准确度比稳定度容易做到，而幅度稳定比频率稳定容易实现。此外输出波形的失真度、输出功率和效率也是较重要的指标。一、正弦波振荡电路的工作原理

（一）振荡产生的基本原理

当反馈信号等于放大器的输入信号时，振荡电路的输出电压不再发生变化，电路达到平衡状态，因此将反馈信号等于放大器的输入信号称为振荡的平衡条件。另外注意，这里的反馈信号和放大器的输入信号都是复数，所以两者相等是指大小相等而且相位也相同。

（二）振荡的平衡条件和起振条件1、振荡的平衡条件2.振荡的起振条件为使振荡电路在接通直流电源后能够自动起振，则在相位上要求反馈电压与输入电压同相，在幅度上: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。（三）电路的组成和起振的判断二、RC振荡电路采用RC选频网络构成的振荡电路称为RC振荡电路，它适用于低频振荡，一般用于产1Hz~1MHz的低频信号。常用的RC振荡电路有RC桥式振荡电路和RC移相式振荡电路。

（一）RC桥式振荡电路1.RC

串并联选频网络2.RC桥式振荡电路将RC

串并联选频网络和放大器结合起来即可构成RC振荡电路，放大器可采用集成运放稳幅措施：负反馈电阻Rf采用负温度系数热敏电阻。TRfAuf=(1+Rf/R1)稳幅二极管原理：起振时信号小，二极管电阻大：起振后信号大，二极管电阻减小：(二)RC

移相式振荡电路

RC

移相式振荡电路如下图所示，电路采用三节RC超前相移网络，三节相移网络对不同频率的信号产生的相移是不同的，电信号其中总有一个频率的信号，通过此网络产生的相移刚好为180°，满足相位平衡条件而产生振荡，该频率即为振荡频率f0。

RC

移相式振荡电路具有结构简单、经济方便等优点。其缺点是选频性能较差，频率调节不方便，由于输出幅度不够稳定，输出波形较差，一般只用于振荡频率固定，稳定性要求不高的场合。

三、LC振荡电路

采用LC谐振回路作为选频网络的振荡电路称为LC振荡电路，它主要用来产生高频正弦振荡信号，一般在1MHz以上。根据反馈形式的不同，LC振荡电路可分为变压器反馈式和三点式振荡电路。（一）变压器反馈式LC振荡电路

回路品质因数Q用来评价回路损耗的大小，一般在几十到几百范围。由以上分析可知，并联谐振的本质是电流谐振，并联谐振具有很好的选频作用。1.LC并联谐振电路

变压器反馈式振荡电路原理如右图所示。L、Lf组成变压器，其中L为次侧线圈电感，Lf为反馈线圈电感，用来构成正反馈。L、C构成并联谐振回路，作为放大器的负载，构成选频放大器。由于LC回路的选频作用，电路中只有等于谐振频率的信号得到足够的放大，只要变压器一、二次间有足够的耦合度，就能满足振荡的幅度条件而产生正弦波振荡，其振荡频率决定于LC并联谐振回路的谐振频率ƒ0。

2.变压器反馈式振荡电路

优点：易起振（L间耦合紧）；易调节（C可调）。缺点：输出取自电感，对高次谐波阻抗大，输出波形差。（二）三点式LC振荡电路

三点式LC振荡电路的特点是电路中LC并联谐振回路的三个端子分别与放大器的三个端子相连，故而称为三点式振荡电路。

1.电感三点式振荡电路（又称哈特莱振荡器）2.电容三点式振荡电路（又称考皮兹振荡电路）电容C1、C2和电感L构成正反馈选频网络，反馈信号取自电容C2两端，故称为电容三点式振荡电路，也称电容反馈式振荡电路。

电容三点式振荡电路的反馈信号取自电容C2两端，因为C2对高次谐波呈现较小的容抗，反馈信号中高次谐波的分量小，故振荡电路的输出信号波形较好。但当改变C1或C2来调节振荡频率时，同时回改变正反馈量的大小，因而会使输出信号幅度发生变化，甚至可能会使振荡电路停振。所以调节这种振荡电路的振荡频率很不方便。优点：波形较好。改进型电容三点式振荡电路又称克拉泼电路，如右图所示。在克拉泼电路中，当C3比C1、C2小得多时，振荡频率仅由C3和L来决定，与C1、C2基本无关，C1、C2仅构成正反馈，它们的容量相对来说可以取得很大，从而减小与之相并联的晶体管输入电容、输出电容的影响，提高了频率的稳定度。缺点：1.调频时易停振；2.V极间电容影响fo。四、石英晶体振荡电路（一）石英晶体谐振器的阻抗特性

石英晶体因其具有压电效应被用作振荡器。所谓压电效应，即当机械力作用于石英晶体使其发生机械变形时，晶片的对应面上会产生正、负电荷，形成电场；反之，在晶片的对应面上加一电场时，石英晶片会发生机械变形。当给石英晶片外加交变电压时，石英晶片将按交变电压的频率发生机械振动，同时机械振动又会在两个电极上产生交变电荷，结果在外电路中形成交变电流。当外加交变电压的频率等于石英晶片的固有机械振动频率时，晶片发生共振，此时机械振动幅度最大，晶片两面的电荷量、电路中的交变电流也最大，产生了类似于回路的谐振现象，此现象称为压电谐振。晶片的固有机械动频率称为谐振频率。1.结构和符号静态电容与晶面面积有关。动态电容等效晶体的弹性。动态电感，等效晶体的振动惯性。电阻，等效内摩擦损耗。

5.使用注意事项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。(2)并联型晶体振荡电路——图7.1.13石英晶体作为一个高Q值的电感元件，和回路中的其它元件形成并联谐振。

（二）石英晶体谐振电路(1)串联型晶体振荡电路——石英晶体作为一个正反馈通路元件，工作在串联谐振状态。6.1、试用振荡相位平衡条件判断如图所示各电路能否产生正弦波振荡，为什么？(+)(-)(-)不能（+）（+）（+）能两节RC不能产生180°的超前相移故：不能6.3、RC桥式振荡电路如图所示.已知，试分析RF的阻值分别为下列三种情况时，输出电压波形的形状。6.6、分析如图所示电路，标明二次侧线圈的同名端，使之满足相位平衡条件，并求出振荡频率。（+）（-）（+）（+）（+）（-）（+）（+）（-）（+）（+）（-）（+）6.7、根据振荡的相位条件，判断如图所示电路能否产生振荡？在能振荡的电路中，求出振荡频率的大小。6.8、振荡电路如图P7.8所示，它是什么类型的振荡电路，有何优点？计算它的振荡频率。6.9、如图所示为石英晶体振荡电路，试说明它属于哪种类型的晶体振荡电路，并说明石英晶体在电路中的作用。解：（a）并联型。石英晶体起电感作用（b）串联型，作正反馈通路元件，起电阻作用：课堂练习：P230.自测题：6.1（1,2,3,4,5,6）；6.2（1,2,3,4,5,6）

6.3(1,2,3,4)课外作业：P232.6.2，6.8，6.9预习资料：P213～P221预习作业：1、电压比较器的基本功能是什么？电压比较器中的集成