波形发生和变换电路《模拟电子技术基础》课件(全集).pps

第八章第八章 波形发生和变换电路波形发生和变换电路 模拟电子技术基础 波形发生电路和波形变换电路在测量、自 动控制、通讯、无线电广播和遥测、遥感等许 多技术领域中有着广泛的应用。 收音机、电视机和电子钟表等日常生活 用品也离不开它。 波形发生电路包括正弦波振荡电路和非 正弦波振荡电路，它们不需要外加输入信号就 能产生各种同期性的连续波形，例如正弦波、 方波、三角波和锯齿波等。 信号产生电路 (振荡器) 分类： 正弦波振荡: 非正弦波振荡： RC 振荡器(1 kHz 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 一、正弦波振荡电路 1、正弦波振荡电路的基本概念 产生振荡的基本条件是反馈信号与输入信号大小相等、相 位相同。 正弦波振荡电路的框图 起振：微小 的噪声或扰 动信号 振荡电路的组成 根据振荡电路对起振、稳幅和 振荡频率的要求，一般振荡电路由以下部分组成： (1) 放大电路：具有放大信号作用，并将直流电源转换 成振荡的能量。 (2) 反馈网络：它形成正反馈，能满足相位平衡条件。 (3) 选频网络：在正弦波振荡电路中，它的作用是选择 某一频率fo，使之满足振荡条件，形成单一频率的振 荡。 (4) 稳幅电路：用于稳定振幅，改善波形。 振荡电路的分析 对于一个振荡电路，首 先要判断它能否产生振荡。通常可采用下列步 骤来判断： (1)检查振荡电路是否具有以上的几个基本环节， 特别是前三项。 (2)检查放大电路的静态工作点是否合适。 (3)分析振荡电路是否满足自激振荡的条件。 振荡电路的分类 为了保证振荡电路产生单一 频率的正弦波，电路必须有选频电路（又称选 频网络） 根据选频网络组成的元件，通常可分为RC、LC 和石英晶体正弦波振荡电路。 RC正弦波振荡电路又称为文氏电桥，它 一般用来产生零点几赫兹到数百千赫兹的低 频信号。它的电路结构简单，目前常用的低 频信号源大多采用这种形式的振荡电路等。 2、RC正弦波振荡电路 RC串并联正弦波振荡电路 频率较低时： 低频等效电路 RC串并联网络 f较低 频率较高时： 高频等效电路 RC串并联网络 f较高 RC串并联网络的频率特性 a）幅频特性 b）相频特性 取R1=R2=R，C1=C2=C 相移=0，F=1/3达最大值 RC串并联正弦波振荡电路 AF1 RF2R1 利用二极管稳幅的RC串并联正弦波振荡电路 模拟模拟电子技术基础习题电子技术基础习题 3、 LC正弦波振荡电路 LC并联回路 并联谐振时阻抗最大 LC并联回路的频率特性（Q1Q2） a) 幅频特性 b)相频特性 品质因数 变压器反馈式LC正弦波振荡电路 变压器反馈LC振荡电路容易起振，若用 可变电容器代替固定电容C，则调频比较方便 ，缺点是振荡频率不太高，通常为几兆赫十 几兆赫。 电感三点式振荡电路 电路特点： 电感三点式振荡电路简单， 容易起振，调频方便。由于反馈信号取自电感 L2，电感对高次谐波感抗大，所以高次谐波的 正反馈比基波强，使输出波形含有较多的高次 谐波成分，波形较差。常用于对波形要求不高 的设备中，其振荡频率通常在几十兆赫以下。 电容三电式振荡电路 电路特点：由于反馈电压取自电容两端， 电容对高次谐波容抗小，对高次谐波的正反馈 比基波弱，使输出波形中的高次谐波成分小， 波形较好。振荡频率较高，可达100MHZ以上 。常在电感L两端并联可变电容器，调节频率， 但调节范围较小。 模拟模拟电子技术基础习题电子技术基础习题 4、石英晶体振荡电路 石英晶体振荡电路简称为“晶振”。和一 般LC振荡电路比较，晶振具有极高的频率稳 定性，其值用频率的相对变化量表示, f/f 可达10-7109。而一般LC振荡电路的频率 稳定度无法达到104。所以在要求频率稳定 度高的场合，常采用石英晶体振荡电路，例 如，它广泛应用于标准频率发生器，频率计 、电话、电视、计算机等设备中。 石英晶体谐振器 a) 石英晶体的外形 b) 石英晶体的结构 c) 石英晶体的符号 石英晶体的压电效应： 如果在石英晶片 上加一个交变电压（电场），晶片就会产生与 该交变电压频率相似的机械变形振动。 而晶片的机械振动，又会在其两个电极之 间产生一个交变电场，这种现象称为压电效应 。在一般情况下，这种机械振动和交变电场的 幅度是极其微小的，只有在外加交变电压的频 率等于石英晶片的固有振动频率时，振幅才会 急剧增大，这种现象称为压电谐振。 石英晶片的谐振频率取决于晶片的几何形状 和切片方向，体积越小，一般谐振频率越高。 石英晶体的等效电路 石英晶片的电抗频率特性 并联型石英晶体振荡电路 串联型晶体振荡电路 二、 非正弦信号发生器 把正弦波以外的波形统称为非正弦波。 方波、三角波、锯齿波的产生电路电路通常 由迟滞电压比较器和RC充放电电路组成，工 作过程有一张一弛的变化，所以又将这些电 路称为张弛振荡器。 方波发生器的基本电路 a)基本电路 b)电路波形 无选频电路 三角波发生器 A1过零迟滞电压比较器 A2积分器 uP0 uP0