第九章 信号产生电路.ppt

1、9.1 正弦波振荡电路的振荡条件,9.2 RC正弦波振荡电路,9.3 LC正弦波振荡电路,*9.4 非正弦波振荡电路,9 信号产生电路,9.1 正弦波振荡电路的振荡条件,1. 振荡条件,2. 起振和稳幅,3. 振荡电路基本结论,正弦波振荡器（或称正弦波信号发生器）分RC、LC和石英晶体正弦波振荡电路三种类型: RC：输出频率较低 1HZ1MHZ 低频信号; LC：输出频率较高 一般产生1MHZ以上高频信号; 石英晶体正弦波振荡电路f非常稳定;,1. 振荡条件,自激振荡放大电路输入端不接外接信号，而在输出端仍有一定频率和幅度的信号输出的现象。,自激振荡在放大电路中并非好事，它将使放大电路不能正常

2、工作，因此要采用消振电路来破坏产生自激振荡的条件 但在振荡电路中则不然，它正是利用自激振荡而工作。 振荡器与放大器的区别：前者不加输入信号就有输出信号，而后者的输入端要接信号源。,正反馈放大电路如图示。（注意与负反馈方框图的差别）,又,则称电路发生自激振荡,2. 起振和稳幅,# 振荡电路是单口网络，无须输入信号就能起振，起振的信号源来自何处？,当输出信号幅值增加到一定程度时，就要限制它继续增加，否则波形将出现失真。,噪声中，满足相位平衡条件的某一频率0的信号被放大，成为振荡电路的输出信号。,稳幅的作用就是，当输出信号幅值增加到一定程度时， 使振幅平衡条件从 回到,3. 基本结论,欲使振荡电路自

3、行建立振荡，则必需满足,到,的条件,9.2 RC正弦波振荡电路,1. 电路组成,2. RC串并联选频网络的选频特性,3. 振荡电路工作原理,4. 稳幅措施,1. 电路组成,反馈网络兼做选频网络,2. RC串并联选频网络的选频特性,反馈系数,幅频响应,相频响应,2. RC串并联选频网络的选频特性,当,幅频响应有最大值,相频响应,3. 振荡电路工作原理,此时若放大电路的电压增益为,用瞬时极性法判断可知，电路满足相位平衡条件,则振荡电路满足振幅平衡条件,(+),(+),(+),(+),电路可以输出频率为 的正弦波,RC正弦波振荡电路一般用于产生频率低于 1 MHz 的正弦波,采用非线性元件,4. 稳

4、幅措施,热敏元件,热敏电阻,起振时，,即,热敏电阻的作用,具有负温度系数,采用非线性元件,4. 稳幅措施,场效应管（JFET）,稳幅原理,整流滤波,T 压控电阻,（3）采用非线性元件二极管,end,9.3 LC正弦波振荡电路,9.3.1 LC并联谐振回路选频特性,9.3.2 变压器反馈式LC振荡电路,9.3.3 三点式LC振荡电路,9.3.4 石英晶体振荡电路,1. 等效阻抗,9.3.1 LC并联谐振回路选频特性,等效损耗电阻,当 时，,电路谐振。,为谐振频率,谐振时,阻抗最大，且为纯阻性,同时有,即,2. 频率响应,9.3.1 LC并联谐振回路选频特性,虽然波形出现了失真，但由于LC谐振电路

5、的Q值很高，选频特性好，所以仍能选出0的正弦波信号。,9.3.2 变压器反馈式LC振荡电路,1. 电路结构,2. 相位平衡条件,3. 幅值平衡条件,4. 稳幅,5. 选频,（定性分析）,(+),(-),(+),(+),(-),(-),(+),(+),9.3.2 变压器反馈式LC振荡电路,反馈,满足相位平衡条件,满足相位平衡条件,反馈,(-),仍然由LC并联谐振电路构成选频网络,A. 若中间点交流接地，则首端与尾端 相位相反。,9.3.3 三点式LC振荡电路,1. 三点式LC并联电路,中间端的瞬时电位一定在首、尾端电位之间。,三点的相位关系,B. 若首端或尾端交流接地，则其他两 端相位相同。,9

6、.3.3 三点式LC振荡电路,2. 电感三点式振荡电路,9.3.3 三点式LC振荡电路,3. 电容三点式振荡电路,Q值越高，选频特性越好，频率越稳定。,9.3.4 石英晶体振荡电路,1. 频率稳定问题,频率稳定度一般由 来衡量,频率偏移量。,振荡频率。,LC振荡电路 Q 数百,石英晶体振荡电路 Q 10000 500000,9.3.4 石英晶体振荡电路,2. 石英晶体的基本特性与等效电路,结构,极板间加电场,极板间加机械力,压电效应,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。,压电谐振,9.3.4 石英晶体振荡电路,2. 石英晶体的基本特性

7、与等效电路,等效电路,A. 串联谐振,特性,晶体等效阻抗为纯阻性,B. 并联谐振,通常,所以,9.3.4 石英晶体振荡电路,2. 石英晶体的基本特性与等效电路,实际使用时外接一小电容Cs,则新的谐振频率为,由于,由此看出,调整,9.3.4 石英晶体振荡电路,3. 石英晶体振荡电路,end,相当于电容三点式LC振荡电路,*9.4 非正弦波振荡电路,9.4.1 比较器,9.4.3 锯齿波产生电路,9.4.2 方波产生电路,a.单门限电压比较器,b.迟滞比较器,9.4.1 比较器,特点：,1. 单门限电压比较器,（1）过零比较器,开环，虚短和虚断不成立,增益A0大于105,可以认为,vI 0 时，

8、vOmax = +VCC,vI 0 时， vOmax = -VEE,（过零比较器）,运算放大器工作在非线性状态下,（1）过零比较器,输入为正负对称的正弦波时，输出为方波。,电压传输特性,（2）门限电压不为零的比较器,电压传输特性,输入为正负对称的正弦波时，输出波形如图所示。,（门限电压为VREF）,解：,（1）A 构成过零比较器,（2）RC 为微分电路， RCT/2,例,电路如图9.4.2a所示，当输入信号如图c所示的正弦波时，定性画出,（3）D 削波（限幅、检波）,单门限比较器的抗干扰能力,2. 迟滞比较器 (滞回比较器、施密特触发器),（1）电路组成,（2）门限电压,门限电压,上门限电压,

9、下门限电压,回差电压,（叠加原理）,2. 迟滞比较器（施密特触发器）,（3）传输特性,(VOH),解：,（3）输出电压波形,例,电路如图9.4.6a所示，试求门限电压，画出传输特性和图c所示输入信号下的输出电压波形。,（2）传输特性,（1）门限电压,9.4.2 方波产生电路,1. 电路组成（多谐振荡电路）,能否不串入该电阻？,9.4.2 方波产生电路,2. 工作原理,由于迟滞比较器中正反馈的作用，电源接通后瞬间，输出便进入饱和状态。,假设为正向饱和状态,RC 放电,RC 充电,VTFVz VTFVz,9.4.2 方波产生电路,3. 占空比可变的方波产生电路,矩形波发生电路另一种画法,占空比可调的矩形波发生电路,采用波形变换的方法得到三角波,返回,9.4.3 锯齿波产生电路,同相输入迟滞比较器,积分电路,充放电时间常数不同,锯齿波发生电路的另一种画法,end,作业：9.2.19.2.59.2.6 9.3.1 9.3.2 9.4.19.4.8,(+),(-),(-),(-),(-),(a),负反馈，不能振荡,习题 9.2.1,(+),(+),(+),(b),正反馈，能振荡,习题 9.2.1,（1）放大电路增益,RP在05k内可调。稳幅后rd=500 ，求（1）RP的值；（2）振荡频率。,解：,稳幅时,得,（2）振荡频率,习题 9.2.5,（1）极