模拟电子技术教学课件PPT正弦波振荡电路.ppt

2020年4月12日星期日 模拟电子技术 1 第十章正弦波振荡电路 1 掌握正弦波振荡电路的组成和振荡原理 2 掌握rc桥式正弦波振荡电路的组成 工作原理 3 了解lc正弦波振荡电路和石英晶体正弦波振荡电路的组成 工作原理和性能特点 2020年4月12日星期日 模拟电子技术 2 10 1振荡的基本原理 一 反馈放大器的基本方程 二 起振过程和平衡条件 10 2rc正弦波振荡器 10 2 1rc移相振荡器 10 2 2rc选频振荡器 2020年4月12日星期日 模拟电子技术 3 10 3lc正弦波振荡器 10 3 1变压器耦合反馈式振荡器 10 3 2电容反馈式振荡电路 10 3 3电感反馈式振荡电路 2020年4月12日星期日 模拟电子技术 4 10 4石英晶体振荡器 10 4 1关于振荡频率的几个指标 10 4 2石英晶体的物理特性和电特性 10 4 4并联型石英晶体振荡器 10 4 3串联型石英晶体振荡器 2020年4月12日星期日 模拟电子技术 5 文氏电桥振荡电路 lc并联谐振回路的特性 lc正弦波振荡电路分析 稳频措施 串联晶体振荡器举例 附录 2020年4月12日星期日 模拟电子技术 6 振荡电路是指在没有输入信号的条件下 能够自行产生一定幅度 一定频率的输出信号的电路 张弛振荡电路 产生方波 锯齿波形等 正弦振荡电路 反馈型 负阻型 rc振荡器 lc振荡器 晶体振荡器 2020年4月12日星期日 模拟电子技术 7 一 反馈放大器的基本方程 图10 1反馈放大器 10 1振荡的基本原理 2020年4月12日星期日 模拟电子技术 8 2020年4月12日星期日 模拟电子技术 9 二 起振过程和平衡条件 图10 1 反馈型振荡器组成方框图 2020年4月12日星期日 模拟电子技术 10 1 起振过程及起振条件 相位起振条件 幅度起振条件 2020年4月12日星期日 模拟电子技术 11 2 平衡条件 振幅平衡条件 相位平衡条件 2020年4月12日星期日 模拟电子技术 12 取n 0 令 则 2020年4月12日星期日 模拟电子技术 13 图10 5lc并联回路负载相角与频率的关系 2020年4月12日星期日 模拟电子技术 14 起振 平衡 反馈振荡器的振荡过程 2020年4月12日星期日 模拟电子技术 15 10 2rc正弦波振荡器 rc电路作为选频网络的振荡器 振荡频率较低 一般在几十khz以下 rc移相振荡器 rc选频振荡器 选频网络采用rc超前或滞后移相网络 选频网络采用rc串并联谐振网络 2020年4月12日星期日 模拟电子技术 16 10 2 1rc移相振荡器 图10 17rc串联移相网络 超前移相网络 滞后移相网络 2020年4月12日星期日 模拟电子技术 17 图10 18rc串联超前网络的频率特性曲线 截止频率 rc 2020年4月12日星期日 模拟电子技术 18 图10 19rc超前移相网络振荡器 2020年4月12日星期日 模拟电子技术 19 10 2 2rc选频振荡器 图10 20rc串并联网络 2020年4月12日星期日 模拟电子技术 20 图10 21rc串并联网络的频率特性曲线 2020年4月12日星期日 模拟电子技术 21 图10 22文氏电桥振荡器 2020年4月12日星期日 模拟电子技术 22 10 3lc正弦波振荡器 采用lc谐振回路作为选频网络的反馈式振荡器称为lc正弦波振荡器 可以产生几十兆赫以上的正弦波信号 变压器耦合反馈式 电感或电容反馈式 2020年4月12日星期日 模拟电子技术 23 10 3 1变压器耦合反馈式振荡器 图10 23三种不同接法的变压器耦合反馈式振荡器 是否满足正反馈判断方法 射基 集 同名 规则 ce cb cb ce 射基同名 cb 射集同名 cc 射基同名 2020年4月12日星期日 模拟电子技术 24 l c 2 c b e c i c i l u b u f u o 10 3 2 电容反馈式振荡电路 图10 24电容反馈式振荡器的交流通路 ce 1 2020年4月12日星期日 模拟电子技术 25 10 25电容反馈式振荡器电矢量关系 2020年4月12日星期日 模拟电子技术 26 2020年4月12日星期日 模拟电子技术 27 图10 25电容三点式振荡器及其交流通路 cb 2020年4月12日星期日 模拟电子技术 28 图10 25电容三点式振荡器及其交流通路 cb 2020年4月12日星期日 模拟电子技术 29 10 3 3电感反馈式振荡电路 2020年4月12日星期日 模拟电子技术 30 b u f u b u o i l i c r b r l c l 1 l 2 c b e 图10 26电感反馈式振荡电路及其交流通路 2020年4月12日星期日 模拟电子技术 31 注 l1与l2之间无互感 b u f u b u o i l i c r b r l c l 1 l 2 c b e 2020年4月12日星期日 模拟电子技术 32 电感或电容反馈式振荡器是否满足正反馈判断方法 射同基反 规则 e b e c 同性质电抗元件 b e b c 异性质电抗元件 2020年4月12日星期日 模拟电子技术 33 例1在振幅条件已满足的前提下 用相位条件去判断如下振荡器是否能震荡 b a 2020年4月12日星期日 模拟电子技术 34 10 4石英晶体振荡器 10 4 1关于振荡频率的几个指标 1 频率的准确性 2 频率的稳定性 中波广播发射机 10 5 电视发射机 10 7 测量值 设计值 2020年4月12日星期日 模拟电子技术 35 10 4 2石英晶体的物理特性和电特性 1 石英谐振器的物理特性 1 正压电效应 正压电效应 把机械能转化成电能 2 反压电效应 反压电效应 把电能转化成机械能 2020年4月12日星期日 模拟电子技术 36 交变电场机械形变振动 通常机械振动振幅和外加交变电场的振幅都非常微小 只有在外加交变电压的频率为某一特定频率时 振幅才突然增加 机械振动最强 电路里高频电流最大 此现象称为压电谐振 通常说石英晶体就是指石英谐振器 谐振在晶体的基音 fundamental 或奇次泛音 overtone 3 5 7次泛音 2020年4月12日星期日 模拟电子技术 37 图10 30石英晶体的等效电路和电抗特性 a 晶体符号 b 某振动模式的电等效电路 2 石英谐振器的电特性 a b 频率丰富的谐振系统 支架电容 几个pf 亨利 0 001pf 百欧 2020年4月12日星期日 模拟电子技术 38 图10 30 c 某一频率等效电路 d 电抗特性 其它支路失谐 近似开路 2020年4月12日星期日 模拟电子技术 39 2020年4月12日星期日 模拟电子技术 40 其值约为10 3量级 2020年4月12日星期日 模拟电子技术 41 10 4 3串联型石英晶体振荡器 图10 31串联型晶体振荡器 串联型石英晶体振荡器把石英晶体用作选频短路线 2020年4月12日星期日 模拟电子技术 42 10 4 4并联型石英晶体振荡器 图10 32并联型石英晶体振荡器 a 原理电路 b 交流通路 并联型石英晶体振荡器把石英晶体用作电感元件 2020年4月12日星期日 模拟电子技术 43 2020年4月12日星期日 模拟电子技术 44 图10 32并联型晶体振荡器振荡频率的图解确定 x e w w p w g 1 w c 1 c 2 c 1 c 2 w s 晶体的标称频率 cl 2020年4月12日星期日 模拟电子技术 45 文氏电桥振荡电路 a r r c c 2020年4月12日星期日 模拟电子技术 46 a r r c c 文氏电桥多用于产生20hz 200khz的低频信号发生器中 2020年4月12日星期日 模拟电子技术 47 1 振荡频率 因为振荡电路的相位条件为 图中 所以 2 起振条件 即 3 引入 构成的串联电压负反馈电路 能起到 稳定输出幅度的作用 提高了输入电阻 减小了输出 电阻 2020年4月12日星期日 模拟电子技术 48 a r r c c 2020年4月12日星期日 模拟电子技术 49 lc并联谐振回路的特性 c r l 电路图 z 2020年4月12日星期日 模拟电子技术 50 令 2020年4月12日星期日 模拟电子技术 51 一谐振时回路参数 1 谐振角频率 固有角频率 2 品质因数 3 谐振阻抗 2020年4月12日星期日 模拟电子技术 52 二lc并联回路的频率特性 并令 则 2020年4月12日星期日 模拟电子技术 53 z b 幅频特性 感性 容性 c 相频特性 2020年4月12日星期日 模拟电子技术 54 考察不同的 值时频率特性 q越大 幅频特性越尖锐 说明选频特性越好 时 纯阻性 时 z显容性 时 z显感性 2020年4月12日星期日 模拟电子技术 55 lc正弦波振荡电路分析 一电感反馈式 电感三点式 图1电感反馈式振荡器 2 3 1 2020年4月12日星期日 模拟电子技术 56 b 交流电路 2020年4月12日星期日 模拟电子技术 57 1 相位平衡条件 lc回路呈纯阻性 即满足该条件 同名端设置正确 2020年4月12日星期日 模拟电子技术 58 2 起振条件和振荡频率 为折合到l1两端的等效并联总电阻 其中 为互感 2020年4月12日星期日 模拟电子技术 59 3 缺点 波形较差 因为反馈取自电感 越高 反馈越强 反馈和输出信号中含高次谐波 2020年4月12日星期日 模拟电子技术 60 二 电容反馈式振荡电路 电容三点式 图10 14smb 10示波器中lc振荡器 原理图 2020年4月12日星期日 模拟电子技术 61 b 交流通路 2020年4月12日星期日 模拟电子技术 62 优点 波形较好 因为反馈取自电容 反馈和输出信号中谐波分量小 2020年4月12日星期日 模拟电子技术 63 一影响频率稳定度的主要因素 1 电源电压或温度变化 使振荡管的工作点变化 导致谐振回路等效电阻值变化 另外使管子的发射结和集电结等效电容改变 它们都引起振荡频率的变化 2 回路l c元件的老化 引起振荡频率的变化 3 负载变化引起振荡频率的变化 稳频措施 2020年4月12日星期日 模拟电子技术 64 二稳频措施 1 采用稳定电源 稳定直流工作点 以减小极间电容变化 2 在负载和振荡电路间加缓冲级 隔离负载对振荡的影响 3 对决定振荡频率的元件要保证其精确度和稳定性 4 采用高q值lc振荡电路 q越高 选频特性越好 实际lc回路的q值最高仅达数百 频率稳定度很难突破数量级 石英晶体振荡电路频率稳定度可达左右 甚至 2020年4月12日星期日 模拟电子技术 65 例题 对图10 19晶体振荡器 已知晶体串联谐振频率为10mhz 1 说明该电路属于哪种形式的晶体振荡电路 2 求所需l值 3 求等幅振荡时的值 2020年4月12日星期日 模拟电子技术 66 2020年4月12日星期日 模拟电子技术 67 解 1 该电路为串联型晶体振荡器 晶