课件-第9章波形发生电路

1、1第第9章章 波形发生电路波形发生电路9.1 正弦波发生器正弦波发生器 波形发生电路包括正弦波振荡电路和非正弦波发生电路，它们不需要输入信号波形发生电路包括正弦波振荡电路和非正弦波发生电路，它们不需要输入信号便能产生各种周期性的波形便能产生各种周期性的波形 有有正弦波、方波、三角波和锯齿波正弦波、方波、三角波和锯齿波等。等。 9.1.1 自激振荡自激振荡1自激振荡现象自激振荡现象2图图9-1 正反馈框图正反馈框图图图9-2 自激振荡示意图自激振荡示意图2产生自激振荡的条件产生自激振荡的条件FAAXFXXXXXXXXXAoododdofdoioF1/ )(/这与前面讲的负这与前面讲的负反馈差一符

2、号，反馈差一符号，负反馈为负反馈为“-”。33正弦波发生器的分析内容正弦波发生器的分析内容4关于谐振频率关于谐振频率 f0 和品质因素和品质因素 Q 。 谐振条件：谐振条件：1，使电容和电感的电，使电容和电感的电抗抗大小相等。大小相等。2，任意调整交流电的频率，任意调整交流电的频率（因为当频率变化时，感抗和容抗一个变大，一个变小），当频率变大时，（因为当频率变化时，感抗和容抗一个变大，一个变小），当频率变大时，感抗变大，容抗变小。感抗变大，容抗变小。 谐振分为谐振分为串联谐振串联谐振和和并联谐振并联谐振。前者存在于。前者存在于L、C串联支路，后者存在串联支路，后者存在于于L、C并联回路。并联回

3、路。电路谐振时有：电路谐振时有：0L=1/0C 。 串联的串联的L、C的电抗值相等，那么又因为流经他们的电流相同，于是它们各自的电抗值相等，那么又因为流经他们的电流相同，于是它们各自两端的电压就正好大小相等，方向相反（即相位差两端的电压就正好大小相等，方向相反（即相位差180度），于是整条支路两端的度），于是整条支路两端的电压就为电压就为0。这时，整条支路可能有电流（取决于外电路），无电压，整体相当于。这时，整条支路可能有电流（取决于外电路），无电压，整体相当于一个一个零值阻抗零值阻抗。 并联并联L、C电抗相等，两端的电压又相同，流经各自的电流就方向相反，这看电抗相等，两端的电压又相同，流经各

4、自的电流就方向相反，这看起来就是一个电流在回路里不停的转而流不出去。这是，整个回路两端对于外电起来就是一个电流在回路里不停的转而流不出去。这是，整个回路两端对于外电路，可能有电压，无电流，相当于一个路，可能有电压，无电流，相当于一个无穷大阻抗无穷大阻抗。 串连谐振时串连谐振时，如果外加给谐振支路一个任意小的电压，按前面的分析，理论上，如果外加给谐振支路一个任意小的电压，按前面的分析，理论上支路上都将有无穷大的电流；支路上都将有无穷大的电流；并联谐振时并联谐振时，从外电路流入并联谐振回路一个任意，从外电路流入并联谐振回路一个任意小的电流，理论上都将引起回路两端无穷大的电压。这两种情况，在电力系统

5、中小的电流，理论上都将引起回路两端无穷大的电压。这两种情况，在电力系统中往往是要努力避免的。往往是要努力避免的。 品质因素品质因素Q衡量回路损耗大小。电感上的品质因素衡量回路损耗大小。电感上的品质因素Q=L/R ；电容上的品；电容上的品质因素质因素Q=1/CR 。电路的品质因素越高，电感或电容上的电压比外加电压越。电路的品质因素越高，电感或电容上的电压比外加电压越高。高。59.1.2 RC振荡电路振荡电路1 RC选频电路选频电路图图9-3 文氏桥选频电路文氏桥选频电路传递函数：传递函数： i =Uo / R2/（1/jC2） 6幅频特性：幅频特性： 相频特性：相频特性： 3/ )arctan(

6、ffffoo图图9-4 文氏桥电路的频率特性文氏桥电路的频率特性2 RC振荡器（文氏桥正弦波发生器）振荡器（文氏桥正弦波发生器）图图9-5 RC振荡器振荡器121211RRRRRUUAoo310UUF0F(1)7电路电路满足满足自激振荡的自激振荡的相位条件相位条件。 3 输出正弦波频率的调节输出正弦波频率的调节4正弦波发生器的应用举例（略）正弦波发生器的应用举例（略）9.1.3 LC振荡电路振荡电路1. LC选频网络选频网络图图9-7 LC选频网络选频网络A0=3 。(2)8谐振频率为谐振频率为 电流的关系为电流的关系为 2 LC振荡电路举例振荡电路举例【例【例9.1】 【例【例9.2】 【例

7、【例9.3】9.1.4 石英晶体正弦波振荡电路石英晶体正弦波振荡电路1. 压电效应和压电振荡压电效应和压电振荡92. 石英晶体的等效电路和振荡频率石英晶体的等效电路和振荡频率图图9-12 石英晶体的等效电路及其频率特性石英晶体的等效电路及其频率特性CLjCjZ1110C0与与L、C、R并联后的等效阻抗并联后的等效阻抗Z （1）10频率特性见图频率特性见图9-12（b） （2）（3）113. 石英晶体正弦波振荡电路石英晶体正弦波振荡电路（1）并联型石英晶体正弦波振荡电路）并联型石英晶体正弦波振荡电路如果用石英晶体取代如果用石英晶体取代LC振荡电路中的电感，就得到并联型石英晶体正弦波振荡电路振荡电

8、路中的电感，就得到并联型石英晶体正弦波振荡电路 图图9-13 并联型并联型石英晶体振荡电路石英晶体振荡电路12（2）串联型石英晶体振荡电路）串联型石英晶体振荡电路图图9-14 串联型石英晶体振荡电路串联型石英晶体振荡电路9.2 非正弦波发生器非正弦波发生器 综上三种振荡电路：产生低频正弦波一般可用综上三种振荡电路：产生低频正弦波一般可用RC 振荡电路；产生高频振荡电路；产生高频正弦波可用正弦波可用LC 振荡电路；要求频率稳定性很高，则可用石英晶体振荡电路振荡电路；要求频率稳定性很高，则可用石英晶体振荡电路 。13图图9-15 非正弦波示意图非正弦波示意图9.2.1方波发生器方波发生器1. 方波

9、发生器的电路结构和工作原理方波发生器的电路结构和工作原理图图9-16 方波发生器的电路图方波发生器的电路图图图9-17 方波发生器的波形图方波发生器的波形图14152. 方波的周期与频率的计算方波的周期与频率的计算163. 方波发生器电路的改进方波发生器电路的改进（1）调整并稳定输出方波的幅值）调整并稳定输出方波的幅值为了使方波发生器的输出为了使方波发生器的输出波形更稳定波形更稳定，并且可以，并且可以调整输出调整输出方波的方波的幅值幅值 17图图9-18 方波发生器的改进电路方波发生器的改进电路（2）方波发生器）方波发生器方波发生器的输出波形的占空比为方波发生器的输出波形的占空比为0.5 图图9-19 矩形波