正弦波振荡器.ppt

5.1谐振放大器，第5章谐振放大器和正弦波振荡器，5.2正弦波振荡器电路的基本工作原理，5.3常用正弦波振荡器，5.1.2常用谐振放大器，5.1.1LC并联电路的频率选择特性，5.1.3主要性能指标，5.2.1正弦波振荡器电路框图，5.2.3正弦波振荡器建立和稳定过程(补充)，5.2.2正弦波振荡器的振荡条件，5.3.3石英晶体振荡器，5.3.1LC振荡器，5 . 3 . 1它利用LC并联电路的频率选择特性，从一个频带中选择某个频率进行放大，同时抑制其他频率。5.1谐振放大器，谐振放大器，宽带放大器，电路组成特征：作为放大器负载的LC并联谐振回路。应用：无线电发射和接收设备。当信号频率f等于谐振频率时，液相色谱并联电路以最大阻抗z谐振。(1)液相色谱并联电路的阻抗频率特性，液相色谱并联电路的5 . 1 . 1液相色谱频率选择特性，(2)液相色谱并联电路的相频特性，当f=f0，v与I之间的相位差=0o时，电路是纯电阻性的。电阻频率特性和相位频率特性统称为LC并联电路的频率特性。表明LC并联电路具有区分不同频率信号的能力，即具有选频特性。(3)电阻频率特性与品质因数Q值的关系，品质因数Q代表了电容并联电路的频率选择特性。实验和理论证明：r越小，q值越大，曲线越陡，电路的选频能力越强；R越大，Q值越小，曲线越平坦，电路的选频能力越差。LC并联电路的Q值通常在10到1200之间。5.1.2常用谐振放大器，(1)电路结构特点：放大管的集电极负载由一个LC并联电路组成，电源通过电感线圈的抽头连接。目的是使谐振电路具有高q值并提高放大器的选择性。1。单回路谐振放大器，(2)工作原理：输入信号vi通过T1耦合到放大器管V的基极。信号f=f0被放大V后，从谐振电路中选择，并通过T2耦合输出。(3)电路的通带和选择性：主要取决于谐振曲线，这与理想的矩形谐振曲线相差甚远。因此，该电路只能用于通带和选择性要求不高的场合。双环调谐放大器，电路组成特点：集电极负载采用两个谐振电路，利用它们之间的耦合强度来提高通带和选择性。(1)互感耦合双环调谐放大器，电路特性：放大器管的集电极负载由两个LC并联电路组成，它们之间采用互感耦合。调整L1和L2之间的距离或磁芯的位置可以改变耦合度，从而改善电路的通带和选择性。工作原理：假设L1C1和L2C2被调谐到信号频率，当输入信号vi被发送到v到T1时，v放大的信号首先被L1C1并联电路选择，然后被耦合到L2C2并联电路用于进一步的频率选择。最后，在电感器L2的抽头处产生最大输出电压vo。该电路的特点是通过外部电容Ck实现两个调谐回路之间的耦合，通过改变Ck的大小可以改变耦合程度，从而提高电路的通带和选择性。(2)电容耦合双环调谐放大器，(3)选择性与通带和耦合度的关系。当发生临界耦合时，谐振曲线也呈现单峰，但中心频率f0处的曲线相对平坦，非常接近理想的矩形谐振曲线。当耦合较弱时，共振曲线有一个单峰。当耦合强时，共振曲线出现双峰，中心频率f0处的凹陷程度与耦合强度成正比。双环调谐放大器具有良好的工作稳定性：指当放大器电路的工作状态和元件参数发生变化时，放大器主要性能的稳定程度。5.2正弦波振荡电路自激振荡现象：扩音系统在使用中有时会发出刺耳的尖叫，其形成过程如图所示。自由运行的电容通过电感充放电，电路转换电能和磁能。在振荡过程中，阻尼振荡由于将一些电能转换成热能的等效电阻R的损失而发生。恒定振幅振荡使用电源给电容器充电，以补充电容器对电感器放电过程中的能量损失。V，V，V，5.2.1正弦波振荡器框图1。振荡器，振荡器是一种电路，它能自动将DC能量转换成一定频率的交流信号，而不需要额外的信号。振荡器和电压放大器的框图比较：振荡器部件：放大器和正反馈电路。正弦波振荡器：具有单一工作频率的自激振荡器电路。正弦波振荡器由放大电路、选频电路和正反馈网络组成。正弦波振荡器，放大器保持振荡器连续工作。频率选择电路确保该电路仅对特定(单一)频率信号谐振。正反馈网络使电路产生自激振荡。正弦波振荡器与谐振放大器电路比较：开关S:投“1”端，电路为谐振放大器；抛出“2”端，电路是正弦波振荡器。(1)相位平衡条件：反馈信号的相位与输入信号的相位相同，即正反馈，即=2n (n是自然数)，其中是vf和vi之间的相位差，n是整数。(2)振幅平衡条件：反馈信号的振幅等于原始输入信号的振幅，即5.2.2正弦波振荡器的振荡条件，(2)振荡开始条件，(1)振幅开始条件：反馈信号的振幅大于原始输入信号的振幅，即1。振荡平衡条件，(2)相位起始条件：=2n (n是自然数)，5.2.3正弦波振荡器的建立和稳定过程，当振荡信号的幅度很小时，放大管处于线性放大区，振荡信号由于AVF1而被连续放大，直到信号的幅度增大，使振荡管超过线性放大区，即当AVF=1时，电路变为等幅振荡。5.3公共正弦波振荡器，5 . 3 . 1时钟振荡器，1。变压器耦合液晶振荡器。电路组成特点：反馈信号通过变压器耦合发送到输入端。(1)共发射极变压器耦合的液晶振荡器，液晶振荡器：使用液晶频率选择环路进行频率选择的振荡器。液晶振荡器用于产生频率范围从几千赫兹到十兆赫以上的高频信号。液晶振荡器分为变压器耦合振荡器和三点振荡器。(2)共基变压器耦合液晶振荡器，(1)振荡条件：电路能满足相位平衡条件和幅度平衡条件。(1)共发射极变压器耦合液晶振荡器，(2)工作原理：初始信号通过液晶选频环产生频率为F0的振荡信号，部分信号通过L3-4正反馈反馈到振荡管的基极。经放大器放大后，进行选频、放大和连续循环。振荡是从弱到强逐渐建立起来的。当信号幅度增大，使振荡管超过线性放大区域时，电路自动满足幅度平衡条件AVF=1，电路进行恒幅振荡。(3)振荡频率。电路的振荡频率是LC并联电路的自然振荡频率，即电路的振荡频率F0可以通过调节LC并联电路中的电感l或电容c来改变。(2)电路不满足相位平衡条件。根据图中所示瞬时电压的极性，电路为负反馈。例判断下面的电路是否会产生自激振荡。(1)电路不满足幅度启动条件。B(2)共基变压器耦合的液晶振荡器，(1)电路结构特征：l和c构成频率选择环路；C1是一个旁路电容，用于将基极交流接地。C2是一个直接耦合电容器，它将频率选择回路中的一部分振荡信号反馈给振荡管的发射极；L1是一个反馈线圈，它将放大的信号发送回频率选择环路，以补充环路中的能量损耗。(2)振荡条件：电路满足幅度平衡和相位平衡条件，能产生自激振荡。(3)振荡频率，电路满足相位条件；如果适当选择L2与L1的比值，使得AVF1和电路满足振幅条件，则电路可以产生振荡频率为：2的振荡。三点液晶振荡电路。电路特点：液晶振荡电路的三个端子与三极管的三个电极相连。(1)电感三点振荡器，其中m是L1和L2之间的互感。优点：振荡频率很高，一般可以达到几十兆赫。缺点：波形失真大。(2)电容式三点振荡器，相位条件：当振荡器管座极为“-”时，线圈1的电位为“”，线圈3的电位为“-”，电路形成正反馈以满足相位条件。振幅条件：适当选择C1和C2的值，使电路有足够大的放大系数，电路能产生振荡。电路的振荡频率是，电路的特点：频率比较高，达到100兆赫兹以上。优点：良好的输出波形。缺点：频率调节不方便。VCC，频率选择特性为1。RC串并联网络，5.3.2RC正弦波振荡器，RC正弦波振荡器是利用电阻和电容构成选频电路的振荡器。通常用于产生频率低于200赫兹的低频正弦信号。(1)电路组成：图中为钢筋混凝土串并联电路。(2)频率选择特性幅频特性：当输入信号频率为0时，C1和C2开路，输出电压vo为0。随着输入信号频率F的增加，C1和C2的容抗逐渐减小，电流出现在电路中，输出电压vo逐渐增大。当输入信号频率为无穷大时，C1和C2短路，输出电压vo为0。当输入信号频率f=fo时，输出电压最大，即其幅频特性曲线描述了这一变化过程。(2)相频特性：当输入信号频率为0时，输出电压v0领先于输入电压vi90o；当输入信号频率为F0时，输出电压与输入电压同相；当输入信号的频率为无穷大时，输出电压低于输入电压90o。总而言之，只有当f=fo，f=0，并且输出电压达到最大值时。可见，RC串并联网络具有频率选择特性。2。RC桥式振荡器，电路如图所示，其中RC串并联电路起正反馈和选频作用，放大部分由同相放大电路组成。R3和R9是该级的电流串联负反馈电阻。Rf是级间电压的串联负反馈电阻。它们的功能是减少失真和稳定输出。由于钢筋混凝土串并联网络和Rf、R3构成一个桥式电路，该电路也称为钢筋混凝土桥式振荡电路。(1)由分立元件组成的RC桥式振荡器。电路如图所示。其中，放大元件由集成运算放大器LM741承担，与R1、RP、R2、R3、V1和V2构成同相放大器，V1和V2起到稳定作用。R4、C1、R5和C2组成一个RC串并联选频网络，在电路中起正反馈作用。(2)集成运算放大器构成的RC桥式振荡器，(4)振荡频率，(5)电路的优缺点该电路频率调节方便，调节范围宽。由于负反馈的引入，电路工作稳定，波形良好。目前，音频(低频)振荡器大多使用这种电路。在RC串并联选频网络中，如果R1=R2=r，C1=C2=c，则振荡频率为，(3)电路的振荡条件为同相放大器的放大系数av3，即A压电谐振：当施加的交流电压的频率等于晶体的固有频率时，环路串联谐