模拟电子技术：第九章 信号产生电路

1、9 信号产生电路重点难点重点：信号电路的组成。难点：理解正弦波发生器的工作原理 理解迟滞比较器的工作原理 理解方波和三角波发生器的工作原理 9.1 正弦波振荡电路的振荡条件 9.2 RC正弦波振荡电路 9.3 LC正弦波振荡电路*9.4 非正弦波振荡电路9 信号产生电路9.1 正弦波振荡电路的振荡条件1. 振荡条件2. 起振和稳幅3. 振荡电路基本组成部分正弦波振荡器的定义：它是不需外接输入信号就能将直流能源转化成具有一定振幅和一定频率的正弦波电路。 正反馈放大电路如图示。（注意与负反馈方框图的差别）1. 振荡条件若环路增益则去掉仍有稳定的输出又所以振荡条件为振幅平衡条件相位平衡条件自激振荡的

2、条件：因为：所以，自激振荡条件也可以写成：（1）振幅条件：（2）相位条件：n是整数相位条件意味着振荡电路必须是正反馈；振幅条件可以通过调整放大电路的放大倍数达到。起振条件2. 起振和稳幅 # 振荡电路是单口网络，无须输入信号就能起振，起振的信号源来自何处？电路器件内部噪声 当输出信号幅值增加到一定程度时，就要限制它继续增加，否则波形将出现失真。 噪声中，满足相位平衡条件的某一频率0的噪声信号被放大，成为振荡电路的输出信号。 稳幅的作用就是，当输出信号幅值增加到一定程度时，使振幅平衡条件从 回到放大电路（包括负反馈放大电路）3. 基本组成部分反馈网络（构成正反馈的）选频网络（选择满足相位平衡条件

3、的一个频率。经常与反馈 网络合二为一。）稳幅环节起振后，输出将逐渐增大，若不采取稳幅，这时若|AF|仍大于1，则输出将会饱和失真。达到需要的幅值后，将参数调整为AF=1，即可稳幅。9.2 RC正弦波振荡电路1. 电路组成2. RC串并联选频网络的选频特性3. 振荡电路工作原理4. 稳幅措施1. 电路组成反馈网络兼做选频网络反馈系数2. RC串并联选频网络的选频特性幅频响应又且令则相频响应2. RC串并联选频网络的选频特性当幅频响应有最大值相频响应3. 振荡电路工作原理此时若放大电路的电压增益为 用瞬时极性法判断可知，电路满足相位平衡条件则振荡电路满足振幅平衡条件当时，(+)(+)(+)(+)A

4、v电路可以输出频率为 的正弦波RC正弦波振荡电路一般用于产生频率低于 1 MHz 的正弦波采用非线性元件4. 稳幅措施热敏元件热敏电阻起振时，即热敏电阻的作用稳幅能自行启动的电路R22为一小电阻，使(R21+R22)略大于2R1，|AF|1，以便起振；_+R21RCCR1R22D1D2随着uo的增加，R22逐渐被短接，A自动下降到使|AF|=1，使得输出uo稳定在某值。输出频率的调整：通过调整R或/和C来调整频率。_+RFuoRCCRKKR1R1R2R2R3R3C：双联可调电容，改变C，用于细调振荡频率。K：双联波段开关，切换R，用于粗调振荡频率。用分立元件组成的RC振荡器RCRC+UCCR1

5、C2C3R3R2RE2C1RC2T1RE1CET2RC1RF+ubeRC网络正反馈，RF、RE1组成负反馈，调整到合适的参数则可产生振荡。 练习、试将下图所示电路合理连线，组成RC桥式正弦波振荡电路， 并求出振荡频率f0。解：、与相连，与相连，与相连，与相连。9.3 LC正弦波振荡电路9.3.1 LC并联谐振回路选频特性9.3.2 变压器反馈式LC振荡电路9.3.3 三点式LC振荡电路9.3.4 石英晶体振荡电路1. 等效阻抗9.3.1 LC并联谐振回路选频特性等效损耗电阻一般有则当 时，电路谐振。为谐振频率谐振时阻抗最大，且为纯阻性其中为品质因数同时有即2. 频率响应9.3.1 LC并联谐振

6、回路选频特性仍然由LC并联谐振电路构成选频网络A. 若中间点交流接地，则首端与尾端 相位相反。9.3.3 三点式LC振荡电路1. 三点式LC并联电路电容三点式电感三点式 中间端的瞬时电位一定在首、尾端电位之间。三点的相位关系B. 若首端或尾端交流接地，则其他两 端相位相同。9.3.3 三点式LC振荡电路2. 电感三点式振荡电路9.3.3 三点式LC振荡电路3. 电容三点式振荡电路*9.4 非正弦波振荡电路9.4.1 比较器9.4.3 锯齿波产生电路9.4.2 方波产生电路单门限电压比较器迟滞比较器，由于|vO |不可能超过VM ，9.4.1 比较器特点：1. 单门限电压比较器（1）过零比较器开

7、环，虚短不成立增益A0大于105（忽略了放大器输出级的饱和压降）所以当 |+VCC | = |-VEE | =VM = 15V，A0=105 时，可以认为vI 0 时， vOmax = +VCCvI 0 时， vOmax = -VEE（过零比较器） 运算放大器工作在非线性状态下9.4.1 比较器特点：1. 单门限电压比较器（1）过零比较器开环，虚短和虚地不成立增益A0大于105 输入为正负对称的正弦波时，输出为方波。电压传输特性思考 1. 若过零比较器如图所示，则它的电压传输特性将是怎样的？ 2. 输入为正负对称的正弦波时，输出波形是怎样的？9.4.1 比较器1. 单门限电压比较器（2）门限电

8、压不为零的比较器电压传输特性 输入为正负对称的正弦波时，输出波形如图所示。（门限电压为VREF）解：（1）A 构成过零比较器（2）RC 为微分电路， RC u- =0 时, uo= +UOM当u+ UH , 就有 u- u+ ,在 uc UH 时，u- u+ , uo 保持 + UOM 不变；uo 立即由UOM 变成UOM +RR1R2C+ucuo此时，C 经输出端放电。2. 当uo = -UOM 时，u+=ULuc降到UL时，uo上翻。UHuctUL当uo 重新回到UOM 以后，电路又进入另一个周期性的变化。+RR1R2C+ucuo0UHuctULUOMuo0t- UOMT输出波形：+RR1

9、R2C+ucuo三、周期与频率的计算f=1/Tuc上升阶段表示式:uc下降阶段表示式:uc0UHtULT1T2方波发生器电路的改进：+RR1R2C+ucuo+RR1R2C+ucuoUZ反向积分电路方波发生器电路一：方波发生器 矩形波积分电路三角波+RR1R2C+uc-+RR2Cuo此电路要求前后电路的时间常数配合好，不能让积分器饱和。三角波发生器+RR1R2C+uc-+RR2Cuouo1uo三角波的周期由方波发生器确定，其幅值也由周期T和参数R、C决定。0uo1tUom-UomtuoT1T2-+R2R1+RR2CuoR+T1 时间段，电容 C 通过 R 放电T2 时间段，电容 C 通过 R 充电充放电的