正选波振荡电路的分析方法

1、第九章第九章波形发生器波形发生器9.1正弦波振荡电路的分析方法正弦波振荡电路的分析方法9.2RC 正弦波振荡电路正弦波振荡电路9.3LC 正弦波振荡电路正弦波振荡电路9.4石英晶体振荡器石英晶体振荡器9.5非正弦波发生电路非正弦波发生电路第九章第九章 波形发生电路波形发生电路信号产生电路：信号产生电路：( (振荡器振荡器Oscillators) )分类：分类：正弦波振荡正弦波振荡:非正弦波振荡：非正弦波振荡：RC 振荡器振荡器( (1 kHz 数百数百 kHz) )LC 振荡器振荡器( (几百几百 kHz 几百几百 MHz) )石英晶体振荡器石英晶体振荡器( (频率稳定度高频率稳定度高) )方

2、波、方波、三角波、三角波、 锯齿波等锯齿波等主要性主要性能要求能要求输出信号的输出信号的幅度幅度准确稳定准确稳定输出信号的输出信号的频率频率准确稳定准确稳定第九章第九章 波形发生电路波形发生电路9.1正弦波振荡电路的分析方法正弦波振荡电路的分析方法产生正弦波振荡的条件产生正弦波振荡的条件iU放大电路放大电路AioUAU 反馈网络反馈网络FtUU sin2ii 如果反馈电压如果反馈电压 uf 与原输入信号与原输入信号 ui 完全相等，则即使无外完全相等，则即使无外输入信号，放大电路输出端也有一个输入信号，放大电路输出端也有一个一定频率一定幅值的一定频率一定幅值的正正弦波信号弦波信号自激振荡自激振

3、荡。 与负反馈放大电路的振荡的不同之处：在正弦波振荡电与负反馈放大电路的振荡的不同之处：在正弦波振荡电路中引入的是正反馈，且振荡频率可控。路中引入的是正反馈，且振荡频率可控。OfUFU 第九章第九章 波形发生电路波形发生电路 211FAnFAFA 一旦产生稳定的振荡，则电路的输出量自维持，即一旦产生稳定的振荡，则电路的输出量自维持，即ooXFAX 幅值平衡条件幅值平衡条件相位平衡条件相位平衡条件1 FA起振条件：起振条件： 要产生正弦波振荡，必须有满足相位条件的要产生正弦波振荡，必须有满足相位条件的f0，且在合闸通电，且在合闸通电时对于时对于f= f0信号有从小到大直至稳幅的过程，即满足起振条

4、件。信号有从小到大直至稳幅的过程，即满足起振条件。在电扰动下，对于某一特定频率在电扰动下，对于某一特定频率f0的的信号形成正反馈：信号形成正反馈： ooXXXi由于半导体器件的非线性特性及供电电源的限由于半导体器件的非线性特性及供电电源的限制，最终达到动态平衡，稳定在一定的幅值。制，最终达到动态平衡，稳定在一定的幅值。第九章第九章 波形发生电路波形发生电路 一个振荡器，只在振荡频一个振荡器，只在振荡频率率f0时时满足相位平衡条件。满足相位平衡条件。平衡条件讨论平衡条件讨论a. 相位平衡条件相位平衡条件在电路中应包含选频网络在电路中应包含选频网络放大环节放大环节A正正反馈网络反馈网络F.Xf.X

5、id.Xob. 幅度平衡条件幅度平衡条件若若 , ,则电路减幅振荡，最后停止振荡。则电路减幅振荡，最后停止振荡。1 AF若若 ，电路增幅振荡。，电路增幅振荡。1 AFAF=1是是维持等幅振荡的唯一条件维持等幅振荡的唯一条件第九章第九章 波形发生电路波形发生电路2振荡的建立与稳定振荡的建立与稳定 振荡电路的起振条件：振荡电路的起振条件：AF 1AF 1, 2102 ，nnFA AF=1只能只能维持振荡，但不能建立振荡。维持振荡，但不能建立振荡。AF 1输出幅值越来越大，最后出现非线性失真。输出幅值越来越大，最后出现非线性失真。放大电路中还应包含稳幅环节放大电路中还应包含稳幅环节第九章第九章 波形

6、发生电路波形发生电路起振条件起振条件 iouuAu ofuuFu 2AFn 放大器放大器Au反馈网络反馈网络FuUoUfUi 1/FuAu = 1/FuOuiuoAuuoAu Fu 1Au Fu 1AF = 1AFAF非线性环节非线性环节的必要性！的必要性！第九章第九章 波形发生电路波形发生电路振荡电路初始信号的由来：振荡电路初始信号的由来： 电路中出现微小的扰动例如电路中出现微小的扰动例如接通电源所产生的电流冲接通电源所产生的电流冲击击，或者，或者电子元件内部产生的噪声电压电子元件内部产生的噪声电压，都可以成为振荡，都可以成为振荡电路的初始信号。电路的初始信号。 这些扰动信号包含有限宽的频率

7、成分，但只有这些扰动信号包含有限宽的频率成分，但只有f =f0的的频率满足相位平衡条件。频率满足相位平衡条件。 振荡电路具有振荡电路具有“选择频率选择频率”的特性。振荡电路的组成的特性。振荡电路的组成除了必须有放大，反馈两部分外，还必须有除了必须有放大，反馈两部分外，还必须有“选频网络选频网络”。第九章第九章 波形发生电路波形发生电路1. 基本组成部分基本组成部分常合二常合二为一为一正弦波振荡电路的组成和分析步骤正弦波振荡电路的组成和分析步骤（1）放大电路放大电路：保证放大信号，并向电路提供能量。：保证放大信号，并向电路提供能量。（2）反馈网络反馈网络：引入正反馈，使之满足相位和幅度：引入正反

8、馈，使之满足相位和幅度平衡条件。平衡条件。（3）选频网络选频网络：选择某一单一频率：选择某一单一频率f0，满足起振条件，满足起振条件，保证输出为单一频率的正弦波信号。保证输出为单一频率的正弦波信号。（4）非线性环节（稳幅环节）非线性环节（稳幅环节）：保证正弦波振荡器保证正弦波振荡器输出具有稳定幅度的正弦波信号。输出具有稳定幅度的正弦波信号。第九章第九章 波形发生电路波形发生电路(4) 是否满足幅值条件，即是否一定振荡。是否满足幅值条件，即是否一定振荡。2 2、分析方法、分析方法(1)是否具有正弦波振荡电路的几个基本组成部分。是否具有正弦波振荡电路的几个基本组成部分。(2) 放大电路能否正常工作

9、，即是否有合适的放大电路能否正常工作，即是否有合适的Q点，信号是否点，信号是否可能正常传递，没有被短路或断路可能正常传递，没有被短路或断路；(3) 是否满足相位条件，即是否存在是否满足相位条件，即是否存在 f0，是否可能振荡，是否可能振荡 ； 能振荡，但输出波形明显失真。能振荡，但输出波形明显失真。1 FA 不可能振荡不可能振荡1 FA 能振荡，加上稳幅措施稳定后能振荡，加上稳幅措施稳定后 ，振荡稳定，振荡稳定，输出波形失真小。输出波形失真小。1 FA1 FA第九章第九章 波形发生电路波形发生电路相位条件的判断方法：相位条件的判断方法：瞬时极性法瞬时极性法断开反馈，在断开处给放大电路加断开反馈，在断开处给放大电路加 ff0的信号的信号Ui，且规且规定其定其瞬时瞬时极性，然后根据极性，然后根据 Ui的极性的极性 Uo的极性的极性 Uf的