正弦波发生器基本原理PPT课件

. 1，目录，8.1正弦波发生器的基本原理，8.1.1振荡器的框图，8.1.2振荡条件，8.1.3振荡和稳定，8.2RC桥正弦波振荡电路，8.1.4正弦波振荡电路的分类，8.2.1RC串联并联选择频率网络，8.2.2RC 8.3LC正弦波振荡电路8.3.1LC并联电路的频率特性，8.3.2LC正弦波振荡器的基本形式，第8章波形发生电路，2， 8.4晶体振荡器，8.4.1晶体晶体的基本特性，8.4.2晶体振荡电路的基本形式，8.5非正弦波信号发生器，8.5.1矩形波发生器，8.5.2三角波发生器，8.5.3锯齿波发生器8.5.4555定时电路，8.5.5压控振荡器，8.5 本章包括：1，1 .正弦波发生器的构成，振荡条件和工作原理，2 .正弦波发生器的类型，3 .非正弦波发生器的构成，工作原理和类型，4 .集成型波形发生器的工作原理和应用，第8章波形发生电路，4章难点：1，1 .理想的输送非线性特性的应用，本章有两个一种是输出正弦波形的正弦波发生器，另一种是不输出正弦波形的正弦波发生器。 正弦波发生器电路主要介绍了振荡器的结构、振荡条件和各种振荡器，非正弦波发生器电路主要介绍了非正弦波发生器的结构和工作原理。 第8章波形发生电路，5，8.1正弦波发生器的基本原理，正弦波发生器是不需要输入信号，可以自动输出一定幅度、一定频率的正弦波信号的电路，从能量的角度来看，是把直流能量转换成交流能量的电路。 它广泛应用于通信、无线等多个领域。6，6，8.1.1振荡器的框图，在结构上进行分析，正弦波振荡器由正反馈网络和放大器构成，其结构框图如图所示。为正弦波交流电压源，开关s位于位置1时，正弦波信号作为放大器的输入信号，用放大器放大生成输出信号。 作为反馈网络的输入信号，在反馈网络的输出侧发生反馈信号时，如果开关s朝向位置2，大小相等、极性相同，则该电路可以维持稳定的输出电压。 只有7、7、7,8.1.2振荡条件、正反馈电路才能产生自激振荡。 、8、反馈信号代替放大电路的输入信号。 因为.9，Xd=Xf，所以自激振荡条件也是：自激振荡的条件：(1)振幅条件：10，8.1.3振荡条件和稳定幅度原理，振荡条件：结果：产生放大振荡，(稍大)，1，无源：器件非线性2，有源：反馈网络非线性稳定幅度链路振荡时、稳定幅度对策：11，1 .放大电路2 .正反馈网络3 .选择频率网络仅满足一个频率的振荡条件，得到单一频率的正弦波输出。 常用的频率选择性网络有RC频率选择性和LC频率选择性。4 .幅度稳定环可以容易振荡电路，并且可以稳定地振荡，具有小的波形失真。 正弦波振荡器的一般配置12、8.1.4正弦波振荡器的分类，根据选择频率网络元件，正弦波振荡器被分成RC振荡器、LC振荡器、晶体振荡器三种。 RC振荡器一般输出数百千赫以下的低频信号，LC振荡器主要输出数百千赫的高频信号，晶体振荡器主要产生高稳定度高频信号。13、8.2RC桥正弦波振荡电路，RC桥正弦波振荡电路的原理如图8-2所示，图中集成运算放大器a构成放大器，RC串联并联网络构成选择频率网络，同时作为振荡器的正反馈网络，R1、Rf起到了输出波形的稳定和改善的作用可看出，RC串联分支电路、RC并联分支电路、R1分支电路和Rf分支电路是恰好构成温桥的四个臂，其中该振荡器被称为RC桥正弦波振荡器，如图8-3中所示。14、8.2.1RC串联并联选择网络，在RC网桥正弦波振荡电路中，RC串联并联电路作为选择网络和正反馈网络，该电路的频率特性非常重要。在、(8-8)，15，8.2.1 RC串联并行选择网络中，通过上式得到的反馈系数的振幅特性和相频率特性分别是，(8-11 )，(8-12 )，16，振幅特性曲线和相频率特性曲线，此时，反馈系数的振幅为、17、8.2.2rc桥式振荡电路的振荡频率和振荡条件、振荡频率为、振荡角频率，RC振荡器仅可自振。 18，8.3.1LC正弦波振荡器，8.3.1 LC并联电路的频率特性，LC并联谐振的特征：谐振时，总电路电流小，旁路电流大，电感和电容器的无功功率互相补偿，电路表现出电阻性。 r是电感和电路中的损耗电阻，当时是并联谐振的。 谐振时，电路显示出电阻性：19，q为谐振电路的质量系数，q值越大，曲线越陡，频率选择特性越好。 谐振时LC并联谐振电路相当于大电阻。 在LC并联谐振电路的振幅特性曲线、20、初级线圈、次级线圈、LC振荡器中，反馈信号通过互感线圈引出，同名端：互感线圈的极性判别，8.3.2LC正弦波振荡器的基本形式，21，1 .变压器反馈利用互感线圈的同名端：满足相位条件。 确定相位平衡法是否满足振荡频率：22、和相位条件 :假定关断放大器的输入端，并且在输入端输入正极性信号，用瞬时极性法来确定反馈信号的极性。 反馈信号与输入信号同相，若不满足相位条件则不满足。 由于LC正弦波振荡器满足相位平衡条件，24，)，()，(-)，()，LC正弦波振荡器满足振荡频率：-，相位平衡条件，25，LC并联谐振电路构成了选择频率网络， 2.3点式LC振荡电路，原理：uf和uo为反相，uf和uo为同相，电感三点式：电容三点式：uf和uo为反相，uf和uo为同相，26，振荡频率：(1)电感三点式LC振荡电路，27，(2)电容三点式LC振荡电路，振荡频率：29、8.4水晶振动电路，q值越高，选择频率特性越好，频率越稳定。稳频问题、稳频度通常测量，移频量。 振荡频率。 LC振荡电路Q数百， 水晶晶体振荡电路q 33545352525352525352525352535252535252535252535252525352525352525253525252525352525352525352525253525252535252535253525252535253525252525352525352535252525253525252535253525 喀喀喀喀卡卡卡卡卡卡卡卡653，交流电压频率=固有频率时，振幅最大，31，3 .等效电路，等效电路：(1)串联谐振，4 .电抗频率特性：晶体等效纯电阻，电阻值0，(2)并联谐振，通常，32，8.4.2晶体晶体振荡电路1、并联型晶体振荡器、晶体在fs和fp之间动作，具有大的电感，与C1、C2构成了电容的3点式振荡器。 水晶结晶的q值高，达到数千以上，所以电路可以获得高振荡频率稳定性。 33，2 .串联型晶体振荡器，晶体在fs下工作，呈电阻性，且阻抗最小，正反馈最强，相移为零，满足振动相位平衡条件。 在fs以外的频率下，水晶的结晶阻抗变大，相移不为零，不满足振荡条件，电路不振荡。 34，例：分析下图的振荡电路是否振荡，振荡后水晶结晶会变成什么样的状态？ 35，8.5.1方波发生器，1 .电路结构由滞后比较电路和RC定时电路构成，上下限：8.5非正弦波信号发生器，36，2 .工作原理：(uO=UZ时，uO对c充电，UC，u=UT，ucu，uO 、37、此时c向uO放电，进一步向相反方向充电，(在uO=-UZ时，u=UT-，uc达到UT-时，uO跳起来。 当uo再次返回UZ时，电路进入另一个周期性变化。计算.38，完整的波形：动画演示，振动周期t。39，周期和频率的计算：T=T1 T2=2T2，T2阶段uc(t )的转移过程方程式为：f=1/T，40，3，可以发出占空比可调整的方波发生器，改变电位器RW的滑动端，就可以使放电时间、41、电路结构：滞后比较器反转积分器，8.5.2三角波发生器，工作原理：uo1=UZ，UO2下箭头，u下箭头。 如果u0，则uo1反转为-UZ。 uo1=-UZ、uso 2、u的情况。 u0时，uo1反转为UZ。42，波形图，振荡周期：43，8.5.3锯齿波发生器改变积分器的正反充电时间常数，uo1=UZ，d断开，充电时间常数： R4C。 uo1=-UZ，d接通，充电时间常数： (R6R4)C。 R6R4，44，8.5.4555时序电路，1 .电路框图，555时序电路由分压器、两个比较器、触发器、缓冲器、复位电路、放电管等构成。 其中分压器由高精度电阻值为5k的3个电阻构成。 如从555时序电路框图、45、2 .操作原理、图8-24可以看出的，这两个比较器分别由设定到由电阻R1、R2、R3构成的分压器的VCC和VCC的基准电压规定。 有三个由5k的电阻构成的分压器，两个比较器构成一个电平触发器，上触发电平为VCC，下触发电平为VCC。 5脚的控制端连接参照电源v，可以变更上下触发电平的值。 比较器a的输出和比较器b的输出被连接到触发器的输入。 施加到比较器a同相端6脚的触发信号，仅在电位比反相端5脚的电位高的情况下，触发反转，另一方面，施加到比较器b的反转端的2脚的触发信号，仅在电位比b的反转端的电位VCC低的情况下，触发反转。46，8.5.5压控振荡器，1 .电路结构，u是直流控制电压，A1是积分电路，A2是滞后比较器，场效应晶体管t在开关状态下动作，控制积分电容器c的充放电，二极管d是绝缘二极管。 2、工作原理、滞后比较器A2的两个阈值电压为，压控振荡器，47是开始时uC=0V，uo1=0V，uo2=-UZ， 若使d导通而使t截止，则I1=I2=U/4，由于u是直流电压，所以电容器c被恒流充电，uC随时间线性上升，uo1线性下降，当uo1=UTH2时，比较器A2反转，uoo2=uz、d截止、t 电容恒流放电，uoo1上升，uoo1上升到UTH1后，比较器A2再次反转，uo2=-UZ，此时再次重复刚开始的过程，反复发生振动。 振荡器的振荡频率和周期，振荡波形图，48，8.5.6综合通信发生器8038，1.8038的内部框图，8038的内部框图如图8-29所示，由电压比较器，触发器，电子开关，波形转换电路，缓冲器，电流源等构成集成函数发生器8038是能够产生正弦波、方形波、三角波、锯齿波的单片多用途的发生器。 另外，图中，比较器a的阈值电压为：2/3(VCC VEE )，比较器b的阈值电压为：1/3(VCC VEE )，电流源IS1和IS2负责外置电容器c的充放电电路，IS2IS1，电容器c的充放电切换由电子开关s控制： 开关s的状态由触发器的输出电平控制，当触发器输出低电平时，s成为断开的触发器输出为高电平时，s闭合。 8038内部结构框图.49，8.5.6集成通信发生器8038，2 .工作原理，开始时，触发输出为低电平，电子开关s断开，电流源IS1对电容器c进行恒流充电，uc随时间线性上升，uc=2/3(VCC VEE )时，比较如果uc下降到1/3(VCC VEE )，则比较器b跳跃，触发器将输出再次反转到低电平，若开关s再次断开，则重复开始时的过程，发生抖动。 在电容器c中形成的线性三角波经由缓冲器来产生三角波输出信号，而另一方经由三角波正弦波电路来产生正弦波输出信号。触发器的输出电平除了控制电子开关s之外，还用于生成方波输出信号。50、4.8038的外部引脚排列，典型地是4.8038，在8038上构成的信号发生器，如图8-31所示，定时电容器c、RP1、R3、R4确定发生器的振荡频率，RP2确定方波占空比与锯齿波的上升沿和上升沿8038函数发生器，8038的外部端子排列，51，本章总结为2 .正弦波振荡电路主要有RC振荡电路和LC振荡电路两种。 RC振荡电路主要用于中低频的情况，而LC振荡电路主要