振荡器的基本原理.ppt

,第八章波形的发生与信号的转换,8.1正弦波振荡器的基本原理,本章目录,总目录,点击即可进入学习,8.2RC正弦波振荡电路,8.3LC正弦波振荡电路,8.4石英晶体振荡电路,8.5电压比较器,8.6非正弦波发生电路,习题解答,一.产生自激振荡的条件,只有正反馈电路才能产生自激振荡。,8.1正弦波振荡器的基本原理,反馈信号代替了放大电路的输入信号。,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：,二.起振条件和稳幅原理,起振条件：,结果：产生增幅振荡,（略大于）,1、被动稳幅：器件非线性2、主动稳幅：在反馈网络中加入非线性稳幅环节，用以调节放大电路的增益。,稳幅过程：,起振时，,稳定振荡时，,稳幅措施：,1.放大电路实现能量控制。2.正反馈网络满足起振条件。3.选频网络只有一个频率满足振荡条件，从而获得单一频率的正弦波输出。常用的选频网络有RC选频和LC选频4.稳幅环节使电路易于起振又能稳定振荡，波形失真小。,三.正弦波振荡器的一般组成,8.2RC正弦波振荡电路,一.RC串并联网络的选频特性,R1C1串联阻抗：,R2C2并联阻抗：,选频特性：,1.定性分析,（1）当信号的频率很低时。,R1,R2,其低频等效电路为：,其频率特性为：,当=0时，uf=0，F=0=+90,当时，uf=，F,（2）当信号的频率很高时。,R1,R2,其高频等效电路为：,其频率特性为：,当=时，uf=0，F=0=-90,当时，uf=，F,0=？Fmax=？,由以上分析知：一定有一个频率0存在，当=0时，F最大，且=0,频率很低,频率很高,2.定量分析,R1C1串联阻抗：,R2C2并联阻抗：,通常，取R1R2R，C1C2C，则有：,式中：,可见：当时，F最大，且=0,Fmax=1/3,RC串并联网络完整的频率特性曲线：,当时，F=Fmax=1/3,二.RC桥式振荡器的工作原理,在f0处,满足相位条件：,因为：,AF=1,只需：A=3,振幅条件：,引入负反馈：,选：,RC桥式正弦波振荡电路,反馈网络构成桥路,EWB仿真,例题:R=1k，C=0.1F，R1=10k。Rf为多大时才能起振？振荡频率f0=？,AF=1，,A=3,Rf=2R1=210=20k,=1592Hz,起振条件：,能自动稳幅的振荡电路,起振时Rt较大使A3,易起振当uo幅度自激增长时，Rt减小，A减小。当uo幅度达某一值时，A3当uo进一步增大时，RT再减小,使AUREF时,uo=+Uom当ui0时,uo=+UZ当ui0时,uo=-UZ当uiUT+,就有u-u+,uo立即由UZ变成UZ。,在ucUT+时，,u-u+,设uC初始值uC(0+)=0,方波发生器,uo保持+UZ不变,此时，C向uO放电,再反向充电,(2)当uo=-UZ时，,u+=UT-,uc达到UT-时，uo上跳。,当uo重新回到UZ后，电路又进入另一个周期性的变化。,完整的波形：,如何计算振荡周期T？,周期与频率的计算：,T=T1+T2=2T2,T2阶段uc(t)的过渡过程方程为:,令t=0,t=T/2,周期与频率的计算：,令t=0,t=T/2,代如可推出:,f=1/T,3、占空比可调的方波发生器,改变电位器RW的滑动端，就改变了冲放电的时间，从而使方波的占空比可调。,可见：调节电位器可改变占空比，不可改变周期。,二、三角波及锯齿波信号发生器,电路结构：迟滞比较器+反相积分器,1.三角波发生器,工作原理：,对输出有上下限电压：,EWB仿真,若uo1=+UZ，uo2。,当u02-UT时，uo1由+UZ翻转为-UZ,若uo1=-UZ，uo2。,当u02+UT时，uo1由-UZ翻转为+UZ,同相滞回,波形图,同相滞回,当u02-UT时,uo1由+UZ翻转为-UZ,当u02+UT时,uo1由-UZ翻转为+UZ,若uo1=-UZ，uo2。,若uo1=+UZ，uo2。,波形图,振荡周期：,振荡频率：,2.锯齿波发生器,改变积分器的正反向充电时间常数，从而改变占空比。,uo1=+UZ，D截止，充电时间常数：R4C。,uo1=-UZ，D导通，充电时间常数：(R6R4)CR6C。,R6R4,R6R4,波形图,T1,同相滞回,当u02-UT时,uo1由+UZ翻转为-UZ,当u02+UT时,uo1由-UZ翻转为+UZ,若uo1=-UZ，uo2。,若uo1=+UZ，uo2。,三、单片集成多功能函数发生器,一、单片集成ICL8038型多功能函数发生器,特点：有正弦波、矩形波、三角波（锯齿波）三种波形输出；矩形波的占空比任意调节，频率范围为0.001Hz1MHz，失真度0.1%。,ICL8038的引脚图,电路外形为双列直插式14引脚封装，内部有两个电压比较器，二个参考电压（,),二个电流源，二个缓冲器，还有一个正弦函数转换器（三角波转换成正弦波电路）。,其原理是由触发器控制开关实现恒流充电还是恒流放电，产生方波和三角波，三角波再转换成正弦波输出。,ICL8038函数发生器原理