电子线路模拟电路.第四章

1、第四章第四章正弦波振荡电路正弦波振荡电路 4-1 正弦波振荡电路的基本原理正弦波振荡电路的基本原理 4-2 LC正弦波振荡电路正弦波振荡电路 4-3 RC振荡电路振荡电路 4-4 石英晶体振荡电路石英晶体振荡电路 4-1 正弦波振荡电路的基本原理正弦波振荡电路的基本原理 一、自激振荡电路的基本组成一、自激振荡电路的基本组成 二、自激振荡的条件二、自激振荡的条件 一、自激振荡电路的基本组成一、自激振荡电路的基本组成 基本放大电路 A 反馈网络 F ui uo uf 1. 放大电路放大电路 A 2. 反馈网络反馈网络 F 组成组成: : 3. 选频网络选频网络实现单一频率的振荡实现单一频率的振荡

2、由上述讨论可知：由上述讨论可知： 正弦波振荡电路应由以下部分组成：正弦波振荡电路应由以下部分组成： 放大电路放大电路 正反馈电路正反馈电路 选频电路选频电路 基基 本本 组组 成成 部部 分分 二、自激振荡的条件二、自激振荡的条件 幅度平衡条件幅度平衡条件 相位平衡条件相位平衡条件 A+ F = 2n （n=0,1,2） uo=Aui uf=Fuo ui=uf AF=1 ui与与uf相位相同相位相同 判断判断: : 1. 检查电路组成检查电路组成 2. 静态工作点静态工作点Q是否合适是否合适 3. 是否满足自激振荡的条件是否满足自激振荡的条件 放大器在接通电源的瞬间放大器在接通电源的瞬间,随着

3、电源电压由零突然增大随着电源电压由零突然增大,在放大在放大 器的输入端产生一个微弱的扰动电压，经放大器放大，选频电路从器的输入端产生一个微弱的扰动电压，经放大器放大，选频电路从 中中选出某一频率的信号经反馈电路又送回放大器输入端，再经放大、选出某一频率的信号经反馈电路又送回放大器输入端，再经放大、 选频，重新又送回放大器输入端，如此重复。选频，重新又送回放大器输入端，如此重复。 自激振荡的建立及稳定过程自激振荡的建立及稳定过程 （1 1）起振）起振: : 通过不断地通过不断地放大放大正反馈正反馈再再放大放大再反馈，再反馈，使使Uom不断增大。不断增大。 为了使输出信号在接通电源后能够产生从小到

4、大的信号，为了使输出信号在接通电源后能够产生从小到大的信号，在振荡在振荡建建 立的初期立的初期, 反馈信号必须大于原输入信号反馈信号必须大于原输入信号，电路的起振条件为：电路的起振条件为： |AF|1 （2 2）稳定过程：）稳定过程： 当振荡建立起来之后当振荡建立起来之后, ,由于基本放大器中由于基本放大器中 的三极管器件本身的非线性或反馈支路本身的三极管器件本身的非线性或反馈支路本身 与输入关系的非线性，放大倍数或反馈系数与输入关系的非线性，放大倍数或反馈系数 在振幅增大到一定程度时就会降低，在振幅增大到一定程度时就会降低， 当当反馈反馈 信号等于原输入信号信号等于原输入信号, ,即即| |

5、AFAF|=1|=1，振荡维持到，振荡维持到 一定幅度不再变化。一定幅度不再变化。 电路由电路由 电路变为等幅振荡电路变为等幅振荡 |AF| = 1|AF| 1 uf 起振起振稳幅稳幅 可见，起振后产生增幅振荡，需要稳幅电路稳定输出幅度。可见，起振后产生增幅振荡，需要稳幅电路稳定输出幅度。 一、一、LC并联谐振电路的选频特性并联谐振电路的选频特性 二、变压器反馈式二、变压器反馈式LC振荡电路振荡电路 三、电感三点式振荡电路三、电感三点式振荡电路 四、电容三点式振荡电路四、电容三点式振荡电路 4-2 LC正弦波振荡电路正弦波振荡电路 一、一、LC并联谐振电路的选频特性并联谐振电路的选频特性 LC

6、LC并联电路并联电路 当当f = fo时时 ，电路发生谐振，谐振频率，电路发生谐振，谐振频率 等效等效阻抗最大阻抗最大，相移为相移为0。 当当f fo时时 ，等效阻抗，等效阻抗减小减小，电路呈，电路呈容性容性。 LC f 2 1 0 LCLC并联电路幅频特性并联电路幅频特性 LCLC并联电路相频特性并联电路相频特性 二、变压器反馈式振荡电路二、变压器反馈式振荡电路 LC +VCC V RE RB1 RB2 CE CB 满足相位平衡条件满足相位平衡条件 LC f 2 1 0 3、振荡频率为：、振荡频率为： 变压器反馈式振荡电路变压器反馈式振荡电路 振荡条件的判断主要是相 位平衡条件的判断 正反馈

7、正反馈 用瞬时极性法：用瞬时极性法： 1、电路组成、电路组成 2、振荡条件的判断、振荡条件的判断 4、电路特点：、电路特点： （1）易起振）易起振 （2）调频方便）调频方便 （3）输出波形不好）输出波形不好 （4）振荡频率不高）振荡频率不高 三、三、电感三点式振荡电路电感三点式振荡电路 C +VCC V RE RB1 RB2 CE CB L1 L2 C1 LC f 2 1 0 优点：优点： 缺点：缺点： 易起振易起振（L 间耦合紧间耦合紧） 易调节易调节（C 可调可调） 输出波形差输出波形差 M 1 2 3 3、振荡频率为：、振荡频率为： 满足相位平衡条件满足相位平衡条件 用瞬时极性法：用瞬时

8、极性法： 1、电路组成、电路组成 2、振荡条件的判断、振荡条件的判断 电路特点：电路特点： 四、四、 电容三点式振荡电路电容三点式振荡电路 L CC CCLC f 21 21 0 2 1 2 1 优点：波形较好优点：波形较好 缺点：缺点： 2） 三极管极间电容影三极管极间电容影 响响 f0 1） 调频不方便调频不方便 LC f 2 1 0 L C3 改进改进 3、振荡频率为：、振荡频率为： +VCC V RE RB1 RB2 CE CB L C1 C2 1 2 3 RC 满足相位平衡条件满足相位平衡条件 用瞬时极性法：用瞬时极性法： 1、电路组成、电路组成 2、振荡条件的判断、振荡条件的判断

9、电路特点：电路特点： 3）振荡频率高，可达）振荡频率高，可达 100MHz以上以上 LC振荡电路的应用电路振荡电路的应用电路LJ1-24型半导体接近开关型半导体接近开关 LJ1-24型半导体接近开关电路原理图型半导体接近开关电路原理图 LJ1-24型半导体接近开关感应头型半导体接近开关感应头 LC振荡电路开关电路 射极输出器 正常振荡正常振荡停止振荡停止振荡 开关电路断开开关电路断开 KA得电得电KA断电断电 通过金属体靠近感应头时，振荡电路停振，输出继电器得电动作；当金属体移开后，通过金属体靠近感应头时，振荡电路停振，输出继电器得电动作；当金属体移开后， 振荡电路恢复振荡，输出继电器断电不动

10、作，从而达到控制电路工作的目的。振荡电路恢复振荡，输出继电器断电不动作，从而达到控制电路工作的目的。 一、一、 RC 串并联选频网络串并联选频网络 当当 f = f0 时时 = 0 当当R1=R2=R，C1=C2=C时时 RC f 2 1 0 Fmax=1/3 RCRC串并联网络串并联网络 幅幅 频频 特特 性性 相相 频频 特特 性性 由幅频特性和相频特性可知：由幅频特性和相频特性可知： 当当 f f0 时时 F 3，稳幅后，稳幅后 Au = 3。 )/1( 1fuff RRART 起振时信号小，起振时信号小， f R 起振后，起振后， f R 当当Au时，时， 输出幅度稳定。输出幅度稳定。

11、 R RC C RC f 2 1 0 负温度系数负温度系数 电阻大电阻大 电阻逐渐减小，电阻逐渐减小， 一、石英晶体谐振器一、石英晶体谐振器 1. 结构和符号结构和符号化学成分化学成分 SiO2 结构结构 晶片晶片 涂银层涂银层 焊点焊点 符号符号 2. 压电效应压电效应 形变形变形变形变机械振动机械振动 压电谐振压电谐振 外加交变电压外加交变电压 的频率等于晶体固的频率等于晶体固 有频率时，机械振有频率时，机械振 动幅度急剧加大的动幅度急剧加大的 现象。现象。 4-4 石英晶体振荡电路石英晶体振荡电路 3. 等效电路等效电路 rq C0 Cq Lq Co 晶片静态电容晶片静态电容（几至几十皮法几至几十皮法） Lq 晶体的动态电感晶体的动态电感（10- -3 102 H）（大大） Cq 晶体的动态电容晶体的动态电容（小于小于0.1 pF）（小小） rq 等效摩擦损耗电阻等效摩擦损耗电阻（小小） 1 q q q C L r Q 4. 频率特性和谐振频率频率特性和谐振频率 f X fPfS 容性容性 容性容性 感性感性 2 1 qq S