模电课件10波形电信

1、模电课件10波形电信模电课件10波形电信 正反馈框图如图示。（注意与负反馈方框图的差别）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思考？ 与自激振荡条件有何异同？更关键常据相位平衡条件，利用瞬时极性法判断电路可否振荡。 10.1 正弦波振荡器的基本概念 正反馈框图如图示。（注意与负反馈方框图的差别）若环要使电路自行振荡，需满足起振条件思考？ 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 首先，电路满足起振条件，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。振幅平衡条件相位平衡条件是平衡条件，电路处于

2、稳态振荡波形产生过程： 然后，当输出信号幅值增加到一定程度时，就要限制它继续增加(稳幅)，否则波形将出现失真。 10.1 正弦波振荡器的基本概念要使电路自行振荡，需满足起振条件思考？ 振荡电路是单口网络 所以，振荡电路中存在一个振荡频率f0正弦波振荡器只在一个频率下满足相位平衡条件，即f0。(2)反馈网络（构成正反馈的）(3)选频网络（选择满足相位平衡条件的一个频率（由RC、LC晶振等器件构成），经常与反馈网络合二为一。）(4)稳幅环节(1)放大电路（包括负反馈放大电路） 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 回到正弦波振荡电路的基本组成： 10.1 正弦波振荡器的

3、基本概念 所以，振荡电路中存在一个振荡频率f0正弦 10.2 RC正弦波振荡器(P267)1. 电路原理图2. RC串并联选频网络的选频特性3. 振荡的建立与稳定4. 振荡频率与振荡波形5. 稳幅措施 10.2 RC正弦波振荡器(P267)1. 电路原理图反馈网络兼做选频网络,为正反馈。Z1、Z2、R1、Rf构成一个四臂电桥放大电路Av为电压串联负反馈，具有Ri高，Ro低的特点Av为同相比例运算电路1. RC文氏桥振荡器 10.2 RC正弦波振荡器反馈网络兼做选频网络,为正反馈。Z1、Z2、R1、Rf构成一2. RC串并联选频网络的选频特性反馈系数幅频响应又且令则相频响应 10.2 RC正弦波

4、振荡器2. RC串并联选频网络的选频特性反馈系数幅频响应又且令则相当幅频响应有最大值相频响应 10.2 RC正弦波振荡器当幅频响应有最大值相频响应 10.2 RC正弦波振荡器此时若放大电路的电压增益为用瞬时极性法判断可知，则振荡电路满足振幅平衡条件当时，(+)(+)(+)(+)Av3. 振荡的建立与稳定电路满足相位平衡条件 10.2 RC正弦波振荡器此时若放大电路的电压增益为用瞬时极性法判断可知，则振荡电路满电路满足相位平衡条件因时，(+)(+)(+)(+)Av 所以，振荡频率为 RC正弦波振荡电路一般用于产生频率低于 1 MHz 的正弦波4. 振荡频率与振荡波形 若适当调整负反馈的强弱，使A

5、v的值在起振时略大于3，达到稳幅时Av=3，则，输出频率为 的正弦波。 10.2 RC正弦波振荡器电路满足相位平衡条件因时，(+)(+)(+)(+)Av 5. 稳幅措施 采用非线性元件自动调整反馈的强弱从而稳幅。热敏元件热敏电阻起振时，即负温度系数热敏电阻的作用稳幅思考？ 可否采用正温度系数的热敏电阻？应怎样连接？ 10.2 RC正弦波振荡器5. 稳幅措施 采用非线性元件自动调热敏元件热敏电阻起振时采用非线性元件工作在可变电阻区的场效应管(JFET)稳幅原理稳幅整流滤波T 压控电阻一般只要调节RP3、RP4 10.2 RC正弦波振荡器采用非线性元件工作在可变电阻区的场效应管(JFET)稳幅原采

6、用非线性元件正反并联二极管输出电压的幅值：当vo很小，D1、D2截止起振当vo较大，D1、D2之一导通，R3变小，且vo增大RD减小，直至Vom，Av趋于3当Av3时 10.2 RC正弦波振荡器采用非线性元件正反并联二极管输出电压的幅值：当vo很小，DT2例如文氏桥典型电路+-+ 10.2 RC正弦波振荡器T2例如文氏桥典型电路+-+ 10.2 RC正弦波振【例10.2.1】图为简化的音频信号发生器。1）R1大致调到多大才能起振？2）Rp为双联电位器014.4K，试求振荡频率的调节范围。 10.2 RC正弦波振荡器- A+R1.6KR1.6K Rp14.4KRp14.4KRm 1KR13.3K

7、C0.1uFC0.1uFRm 2KDD+Vo-解：1）Rm2R1，R11.5K2）Rp最小fo最大，Rp最大fo最小。fo为1KHz100KHz【例10.2.1】图为简化的音频信号发生器。1）R1大致调到【例10.2.2】图为移相式RC正弦波信号发生电路，设运放为理想的。1）分析工作原理；2）试求振荡频率和产生振荡的条件。+-+X 10.2 RC正弦波振荡器【例10.2.2】图为移相式RC正弦波信号发生电路，设运放为+VccCeCRe1RC2Rb1T1RC1Re2RT2RC例：根据相位平衡条件，利用瞬时极性法判断以下电路能否振荡+-+-不满足相位平衡条件，不能振荡 10.2 RC正弦波振荡器+

8、VccCeCRe1RC2Rb1T1RC1Re2RT2RC例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，容抗等于感抗，其中为品质因数(几十几百)同时有即10.3.1 LC并联谐振回路的频率特性 10.3 LC正弦波振荡电路等效损耗电阻一般有则当 当Z仅局限于0附近时，近似有=0, -0=相对失谐量偏离0的程度Z0为谐振阻抗感性容性 10.3 LC正弦波振荡电路当Z仅局限于0附近时，近似有=0, -0=相对1. 电路结构2. 相位平衡条件3. 幅值平衡条件4. 稳幅5. 选频 通过选择高值/gm和R的BJT、FET和调整变压器的匝数比，可以满足，电路可以起振。 BJ

9、T/FET进入非线性区，波形出现失真，从而幅值不再增加，达到稳幅目的。 虽然波形出现了失真，但由于LC谐振电路的Q值很高，选频特性好，所以仍能选出0= 的正弦波信号。即振荡频率为10.3.2 变压器耦合LC振荡电路VDDdsTggCgR1. 电路结构2. 相位平衡条件3. 幅值平衡条件4. 稳幅(+)(-)(+)(+)(+)(+)(+)(+)反馈满足相位平衡条件满足相位平衡条件反馈10.3.2 变压器耦合LC振荡电路(+)(-)(+)(+)(+)(+)(+)(+)反馈满足相位 10.3.3 LC三点式振荡电路仍然由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。1.

10、 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。适当选取L2/L1可起振对高次谐波阻抗大，输出谐波分量大，波形不理想适当选取C2/C1可起振对高次谐波阻抗小，输出波形好 10.3.3 LC三点式振荡电路仍然由LC并联谐振电路构2. 电感三点式振荡电路振荡频率:中间点交流接地，首端与尾端相位相反 10.3.3 LC三点式振荡电路2. 电感三点式振荡电路振荡频率:中间点交流接地，首端与尾端3. 电容三点式振荡电路谐振频率 10.3.3 LC三点式振荡电路3. 电容三点式振荡电路谐振频率 10.3.3

11、LC三点式例9-2：根据相位平衡条件，利用瞬时极性法判断以下电路能否振荡?若能，写出振荡频率表达式谐振频率+-+ 10.3 LC正弦波振荡电路例9-2：根据相位平衡条件，利用瞬时极性法判断以下电路能否振满足相位平衡条件满足相位平衡条件+ 10.3 LC正弦波振荡电路满足相位平衡条件满足相位平衡条件+ 10.3 L例：根据相位平衡条件，利用瞬时极性法判断以下电路能否振荡满足相位平衡条件满足相位平衡条件例：根据相位平衡条件，利用瞬时极性法判断以下电路能否振荡满足分析三种LC正弦波振荡电路能否正常工作的步骤可归纳如下：（1）检查电路是否具备正弦波振荡器的基本组成部分，即基本放大器和反馈网络，并且有选

12、频环节。（2）检查放大器的偏置电路，看静态工作点是否能确保放大器正常工作。（3）分析振荡器是否满足振幅平衡条件和相位平衡条件(主要看是否满足相位平衡条件，即用瞬时极性法判别是否存在正反馈) 。 10.3 LC正弦波振荡电路分析三种LC正弦波振荡电路能否正常工作的步骤可归纳如下： +VCCC2C1ReRb2Rb1CeCbLT例9-3：根据相位平衡条件，利用瞬时极性法判断以下电路能否振荡不满足相位平衡条件+- 10.3 LC正弦波振荡电路+VCCC2C1ReRb2Rb1CeCbLT例9-3：不满足例：改正所示各电路图中的错误，使电路可能产生正弦波振荡。要求不能改变放大电路的基本接法（共射、共基、共

13、集）。 10.3 LC正弦波振荡电路例：改正所示各电路图中的错误，使电路可能产生正弦波振荡。要求10.4 石英晶体正弦波振荡器Q值越高，选频特性越好，频率越稳定。1. 频率稳定问题频率稳定度一般由 来衡量频率偏移量。振荡频率。LC振荡电路 Q 数百石英晶体振荡电路 Q 10000 50000010.4 石英晶体正弦波振荡器Q值越高，选频特性越好，频率越2. 石英晶体的基本特性与等效电路结构：极板间加电场极板间加机械力晶体机械变形晶体产生电场压电效应：交变电压机械振动交变电压机械振动的固有频率与晶片尺寸有关，稳定性高当交变电压频率 = 固有频率时，振幅最大压电谐振10.4 石英晶体正弦波振荡器2

14、. 石英晶体的基本特性与等效电路结构：极板间加电场极板间加L机械振荡的惯性10-3102H C晶片的弹性10-410-1PF R晶片振动时因摩擦而造成的损耗 102 2. 石英晶体的基本特性与等效电路等效电路A. 串联谐振特性:2个谐振频率 晶体等效阻抗为纯阻性B. 并联谐振通常所以当f高于fs，R、L、C支路呈感性，与Co并联谐振R、L、C支路串联谐振C0静态电容(两极板之间的电容，几PF几十PF)10.4 石英晶体正弦波振荡器L机械振荡的惯性10-3102H 2. 石英晶体的基本2. 石英晶体的基本特性与等效电路实际使用时外接一小电容Cs则新的谐振频率(标称频率)为由于由此看出调整一般Cs

15、C10.4 石英晶体正弦波振荡器2. 石英晶体的基本特性与等效电路实际使用时外接一小电容Cs3. 石英晶体振荡电路(1)并联晶体振荡电路工作在并联谐振状态，晶振作为三点式LC选频网络中的一个元件。 (2)串联晶体振荡电路工作在串联谐振状态，石英晶体作为一个正反馈通路元件。 10.4 石英晶体正弦波振荡器3. 石英晶体振荡电路(1)并联晶体振荡电路工作在并联谐 串联型晶体振荡器 石英晶体接在T1、T2组成的两极放大器的正反馈网络中，起到选频和正反馈作用。当电路调谐到石英晶体的串联谐振频率s时，石英晶体阻抗最小(相当于短路)，电路的正反馈最强，且相移为零，满足振荡条件。而对其它频率的信号，晶体阻抗很大，正反馈很弱，电路不能起振。可见这种电路的振荡频率0是由石英晶体的串联谐振频率s所决定的，即： 0 = s而不取决于振荡回路。 由晶体电