波形发生与信号转换-正弦波振荡电路.ppt

模拟电子技术基础,北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院,主讲 ：赵建辉,第八章 波形的发生与信号转换 (1.正弦波振荡电路),8.1 正弦波振荡电路 8.2 电压比较器 8.3 非正弦波发生电路 8.4 利用集成运放实现波形转换 8.5 锁相环及其应用(X),第8章 波形发生与转换,本节课内容,8. 波形发生与转换电路,8.1 正弦波形振荡电路 重点：正弦振荡判断与频率估算 难点：1.正弦振荡工作原理 2.正弦振荡判断方法 3.正弦振荡电路分析方法(振荡频率计算),本节重点难点,？,问题提出,1.正弦波的作用(测试信号与控制输入)? 2.如何产生(自激振荡)? 3.自激振荡的条件？ 4.正弦振荡电路有那些类型?工作原理如何? 5.分析方法(振荡频率的计算)?,基础知识：周期振荡信号的应用,正弦波：发射/接收电路中调制/解调 、 摆动扫描控制、放大电路测试（Au） 滤波器性能测试(频率扫描) 三角波：扫描控制（电视行扫，场扫描） 方 波：开关控制（电子开关/PWM） 其它波形： 本 质：周期振荡信号（f/T） 相互联系/转换。,8.1 正弦波振荡电路,正弦波（正弦振荡）： 无外加输入，产生频率（周期）、幅度可调的正弦波形。 特点：信号频率单一的周期信号。 电路：正反馈。,？,具体电路？ 工作原理 如何分析？,8.1.1概述,负反馈放大电路的稳定性,负反馈可改善放大电路性能,改善程度与反馈深度(1+AF)有关。引入负反馈时，应防止自激振荡（正反馈）,自激振荡平衡条件：,负反馈,8.1.1概述,一、产生正弦波振荡条件正反馈,振荡条件：,正反馈,起振条件：,正弦振荡与放大电路自激的区别人为形成,振荡过程：,稳定！,(1),(2),(3)=(1),二、正弦波振荡电路组成四大环节，缺一不可,（1）放大电路 起振到平衡，维持能量（电源提供）。 （2）选频网络 确定振荡频率(高Q值)。 （3）正反馈网络 反馈取代输入，维持振荡。 （4）稳幅环节（非线性环节） 稳定输出信号幅度。,选频与正反馈，放大与稳幅环节常常合二为一。,三、正弦波振荡电路是否工作判断方法,（1）是否包含放大/选频/正反馈/稳幅四个环节。 （2）放大电路是否正常工作（静态工作点/动态放大） （3）是否满足正反馈相位条件瞬时极性法 （4）是否起振/稳幅。AF 略大于1 以上条件，缺一不可！,正弦波振荡电路分类,分类方法：选频网络 （1）RC 正弦波振荡电路 （2）LC 正弦波振荡电路 （3）石英晶体振荡电路,？,如何分析,8.1.2 RC正弦波振荡电路,一、RC串/并联选频网络,RC串/并联电路,令,低频等效电路及相移（HPF）,高频等效电路及相移（LPF）,谐振，Fmax=1/3,输入输出 相移为0，阻性。,选频特性（f0）：,二、RC桥式正弦波振荡电路,电流增大，rD减小 温度升高，Rt增加,基本振荡电路,稳幅措施,标准接法,三、输出频率调整,通过调整R或/和C来调整频率。,C：双联可调电容，改变C，用于细调振荡频率。,K：双联波段开关，切换R，用于粗调振荡频率。,电子琴的振荡电路原理：,1234对应哪个键盘,？,分立元件组成的RC正弦振荡器,ube,RC网络正反馈，RF、RE1组成负反馈，调整到合适的参数则可产生正弦振荡。,8.1.3 LC正弦波振荡电路,选频采用LC电路,理想LC网络,具有损耗的LC网络,谐振时，Z最大（阻性）,品质因素Q（决定于R、L、C）,谐振频率（固有频率决定于L、C）,复导纳,选频放大电路LC并联谐振负载,谐振放大: 只对谐振频率f0的信号放大,其它信号不放大,适当引入正反馈可组成正弦波振荡电路,+,+,+,正反馈,频率由LC谐振网络决定。,二、变压器反馈式振荡电路,正反馈,频率由C 、 L1 、 L2谐振网络决定。,设uB ,uC ,uD ,uB ,uL2 ,ube ,uL1 ,D,三、电感反馈式振荡电路,电感反馈,耦合电容,Uf,耦合电容,正反馈,设uB ,uC ,uC1 ,uC2 ,uB ,频率由 L 、 C1 、 C2 组成的谐振网络决定。,uC1 ,uC1减小时， uC2如何变化？,设L 、 C1 、 C2 组成的谐振网络中的电流为i ，则,四、电容反馈式振荡电路,电容反馈,耦合电容,Uf,例: 判断振荡是否工作？,正反馈,设uB ,uC ,uE ,ube ,uA ,ube ,+,uC1 ,频率由 L 、 C1 、 C2 组成的谐振网络决定。,电容反馈,8.1.4 石英晶体振荡电路,利用：石英晶体的压电效应，振荡频率更稳定,总结：,1.RC振荡电路：1-1M Hz,运放(分立元件)实现。 2.LC振荡电路：几K-几十M 1Hz,分立元件实现。 3.石英晶体振荡电路，1