信号处理与信号产生电路ppt课件.ppt

9.1正弦波振荡电路的振荡条件9.2RC正弦波振荡电路9.3LC正弦波振荡电路9.4非正弦信号产生电路9.5集成函数发生器简介,第9章信号产生电路,1,信号产生电路,(振荡器Oscillators),分类：,正弦波振荡:,非正弦波振荡：,RC振荡器(1kHz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,主要性能：,输出信号的幅度准确稳定,输出信号的频率准确稳定,引言,2,1.产生自激振荡的条件,只有正反馈电路才能产生自激振荡。,9.1正弦波振荡器的振荡条件,3,反馈信号代替了放大电路的输入信号。,4,Xd=Xf,所以，自激振荡条件也可以写成：,自激振荡的条件：,（1）振幅条件：,5,产生正弦波的条件：正反馈,6,起振条件,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？,电路器件内部噪声以及电源接通扰动,当输出信号幅值增加到一定程度时，就要限制它继续增加（稳幅），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的噪声信号被放大，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,7,起振过程,起振条件,1/Fu,Au=1/Fu,O,ui,uo,Au,uo,AuFu1,AuFu1,Ui1,Uo1,Uf1,Ui2,Uo2,Uf2,Ui3,Uo3,Uf2,Ui4,Uo4,uf,起振,稳幅,2.起振和稳幅,8,12/4/2019,如何得到正弦波：必须在放大电路里加入正反馈，因此放大电路和正反馈网络是振荡电路的最主要部分。但是，这样两部分构成的振荡器一般得不到正弦波，这是由于很难控制正反馈的量。,如果正反馈量大，则增幅，输出幅度越来越大，最后由三极管的非线性限幅，这必然产生非线性失真。,反之，如果正反馈量不足，则减幅，可能停振，为此振荡电路要有一个稳幅电路。,2.起振和稳幅,9,为了获得单一频率的正弦波输出，应该有选频网络，选频网络（就是滤波器）往往和正反馈网络或放大电路合而为一。选频网络由R、C和L、C等电抗性元件组成。正弦波振荡器的名称一般由选频网络来命名。,2.起振和稳幅,“噪声中，满足相位平衡条件的某一频率0的噪声信号被放大，成为振荡电路的输出信号。”,如何做到：,10,3.电路的组成和起振的判断,1.放大电路Au,2.正反馈网络Fu,3.选频网络实现单一频率的振荡,4.稳幅环节使振荡稳定、波形好,组成:,11,判断:,1.检查电路组成,2.“Q”是否合适,3.是否满足起振条件,3.电路的组成和起振的判断,12,起振过程,稳定振荡,13,9.2RC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,14,1.电路组成,反馈网络兼做选频网络,RC桥式振荡电路,注意：有两个反馈通路,15,1.电路组成,RC桥式振荡电路,注意：有两个反馈通路,一个是负反馈,一个是正反馈,16,反馈系数,2.RC串并联选频网络的选频特性,幅频响应,又,且令,则,相频响应,17,2.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,即：只有被反馈的最多，且没有相位的不同（同相-正反馈）,18,3.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1MHz的正弦波,19,采用非线性元件,4.稳幅措施,热敏元件,热敏电阻,起振时，,即,热敏电阻的作用,Rf不能太大，否则正弦波将变成方波,应使：,该热敏电阻具有负温度系数，若热敏电阻具有正温度系数，应接在何处？,20,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,21,采用非线性元件,二极管,稳幅原理,起振时,4.稳幅措施,利用二极管的正向伏安特性的非线性自动稳幅。,22,例9.6.1：RC移相式振荡电路,一节RC环节,移相90,二节RC环节,移相180,三节RC环节,移相270,满足相位平衡条件,优点：,结构简单,缺点：,选频特性差，输出波形差,end,23,作业：1、9.6.1（b）2、9.6.2,24,9.3LC正弦波振荡电路,2变压器反馈式LC振荡电路,3三点式LC振荡电路,4石英晶体振荡电路,1LC选频放大电路,25,1LC选频放大电路,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,（1）.并联谐振回路,26,1LC选频放大电路,（1）.并联谐振回路,27,1LC选频放大电路,阻抗频率响应,（a）幅频响应（b）相频响应,（1）.并联谐振回路,28,2变压器反馈式LC振荡电路,虽然波形出现了失真，但由于LC谐振电路的Q值很高，选频特性好，所以仍能选出0的正弦波信号。,（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）,29,3三点式LC振荡电路,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。,（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。,30,M,3三点式LC振荡电路,（2）.电感三点式振荡电路,31,优点：,缺点：,易起振(L间耦合紧)；,易调节(C可调)。,输出取自电感，对高次谐波阻抗大，输出波形差。,3三点式LC振荡电路,（2）.电感三点式振荡电路,32,C3,3三点式LC振荡电路,（3）.电容三点式振荡电路,33,优点