波形发生电路课件2

波形发生电路

8.1正弦波振荡电路的分析方法。

8.1.1产生正弦波振荡的条件。基本原理：利用正反馈使放大电路产生“自激振荡”。（1）在一个反馈电路中，首先断开反馈回路，开关S掷向1。输入正弦波：放大器的输出为：反馈信号为：（2）如果反馈信号和输入信号相等有：。则此时将开关S掷向2端，反馈信号正好代替输入信号，可以使电路继续维持放大输出。此时虽然没有外部输入，但是也有输出，电路产生了“角频率为的自激振荡”。

此时电路产生自激振荡的条件为：，即。幅度的条件：。相位条件：理解:（1）环路增益必须等于1（或大于1)，反馈的信号才能使电路维持振荡。

（2）相位条件表明，电路无论是何种连接方式，必须保证反馈是正反馈。8.1.2正弦波振荡电路的组成和分析步骤。在放大电路中必须包含稳幅的部分。在反馈回路中必须包含选频的部分。选频网络可以由电阻R，电感L，和电容C组成，其中由RC组成时称RC正弦波振荡电路，由LC组成时称LC正弦波振荡电路。一、判断能否产生正弦波振荡。

1）检测电路是否具有反馈，放大，选频和稳幅环节。

2）电路是否具有合理的静态工作点和放大能力。

3）分析电路是否满足自激振荡的幅度和相位条件。其中要满足自激振荡的幅度条件较为容易，可以通过调节放大器的放大倍数来达到。相位条件的判别：假设断开放大器和反馈信号的连接点，在放大器的输入端加入信号Ui，分析反馈信号Uf，看是否在某一频率下时，Ui和Uf的相位差为2n

，即是否反馈为正反馈。二、估算振荡频率和起振条件。假设断开放大器和反馈信号的连接点，在放大器的输入端加入信号Ui，写出环路增益AF的表达式，计算环路增益AF的移相角度argAF，在argAF

＝2n

的条件下，计算出相应的角频率，则此时的即是振荡频率

0。在角频率为0的条件下，相应地令AF

1，既可以计算出振荡地起振条件。注：环路增益的移相角度由主放大器和反馈环路两部分组成，有：argAF

＝argA

＋argF

。在一般的情况下，放大器的移相角度远比反馈环路小，即有：argA<<argF，故实际分析中通常只考虑反馈环路本身的移相作用，认为argAF

＝argF

。8.2RC正弦波振荡器。8.2.1RC串并联网络振荡电路。（文氏振荡电路）反馈网络为一个RC串并联的网络，反馈信号接入运放的同相端。主放大器为一个同相比例放大器，放大倍数为：能否产生正弦波振荡的定性分析。当输入信号的频率很低时，电容的容抗大，反馈网络等效于高通滤波器的结构，移相：argF

＝＋90

。当输入信号的频率很高时，电容的容抗小，反馈网络等效于低通滤波器的结构，移相：argF

＝－90

。因此可以判断出，在某一频率处，反馈网络的移相角度必然为零，可以满足产生自激振荡的相位条件。另外，当时，反馈信号Uf

；当时，反馈信号Uf

。因此在某一频率处，反馈信号可能较大，可以满足产生自激振荡的幅度条件。一、RC串并联网络的选频特性。其中：幅频特性：反馈系数：相频特性：可见，当时，反馈网络的移相角度，满足自激振荡产生的相位条件。此时，反馈系数。二、振荡频率。忽略掉运放同相比例放大器的移相作用，整个环路增益的移相作用完全取决于反馈网络，则振荡频率为：三、起振条件。根据自激振荡的振幅条件

AF

1，当时：故放大器的放大倍数必须有：放大器为同相比例放大器，即：可得起振条件：8.5非正弦波发生器。其中最为基本的是方波（矩形波）发生器。8.5.1矩形波发生电路：一、电路的基本结构。

（1）利用一个滞回比较器实现两个门限电平。（2）利用一个RC充放电回路来控制周期。当滞回比较器分别输出高电平和低电平时，相应地控制RC回路充放电，RC回路的输出电压在两个门限电平之间来回变化，使比较器来回翻转，实现方波输出。二、实际电路及工作原理分析。1、当同相端的电位高于反相端电位时，输出电压Uo=VCC，比较器的门限电平为：此时电容C充电，反相端电位逐渐上升。

2、当反相端电位上升到VT1时，比较器翻转，输出电压Uo

＝－VCC，此时比较器的门限电平为：此时电容C放电，反相端电位逐渐下降。

3、当反相端电位下降到到VT2时，比较器再次翻转，输出电压Uo

＝VCC，电路再重复（1）的动作。三、振荡周期（取决于门限宽度和RC充放电速率）补充：RC充放电回路的基本方程：基本方程：若t

＝0时刻有UC

＝0，则任意t时刻：电容电压从UC1上升到UC2的时间为：对于矩形波发生电路，输出为高电平的时间内，电容电压由VT2上升到VT1，外加电压为VCC，时间为：同理，输出为低电平的时间内，电容电压由VT1下降到VT2，外加电压为－VCC，时间为：故振荡周期为：四、占空比可调的矩形波发生器。基本原理：利用二极管的单向导电性，使电路的充电和放电的不同，从而控制电路输出的占空比。输出高电平时，电容充电时间由R’控制：输出低电平时，电容放电时间由R控制：