正弦波发生电路(第22讲)2010

第六章波形产生与整形电路§6.1正弦波振荡电路的基本概念

6.1.1正弦波振荡器的振荡条件

6.1.2正弦波振荡器的组成及分类

§6.2正弦波振荡电路

6.2.1RC文氏电桥振荡电路

6.2.2LC三点式振荡电路

6.2.3变压器反馈式振荡电路

6.2.4石英晶体振荡电路1第六章波形产生与整形电路§6.3波形整形电路

6.3.1电压比较器

6.3.2555集成定时器

6.3.3施密特触发器电路

6.3.4单稳态触发器电路

§6.4非正弦波振荡电路

6.4.1矩形波振荡电路

6.4.2三角波振荡电路2自激振荡的条件：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。3正弦波发生电路是由放大电路、正反馈网络、选频网络和稳幅电路四部分组成的。正弦波振荡器的选频网络由R、C和L、C等电抗性元件组成。正弦波振荡器的名称一般由选频网络来命名。4§6.2.2LC三点式振荡电路LC振荡振荡器的振荡频率通常在几十千赫到几十兆赫，主要用来产生高频振荡信号。LC振荡电路的选频电路由电感和电容构成，可以产生高频振荡。由于高频运放价格较高，所以一般用分立元件组成放大电路。本节只对LC振荡电路做一简单介绍，重点掌握相位条件的判别。首先介绍一下LC选频网络。5CLRR为电感线圈中的电阻1.LC并联回路的频率特性导纳并联谐振角频率并联谐振频率6谐振时回路电流比总电流大的多，外界对谐振回路的影响可以忽略！

Q称为谐振回路的品质因数，反映谐振回路损耗大小的一项指标。R愈小，Q值愈大。一般Q值在几十至几百的范围内。CLRR为电感线圈中的电阻7

可绘出不同Q时LC并联谐振回路的频率响应曲线。在谐振频率附近，即当ω≈ω0时，有8由图(a)见，Q值越大，相应的幅频特性曲线越尖锐，回路的选频特性越好。由图(b)见，Q值越大，相频曲线越陡，频率的相对失谐量减小，频率的稳定性提高。9谐振时LC回路中电流的情况：谐振时：则：谐振时：谐振时回路电流比总电流大的多，外界对谐振回路的影响可以忽略！10CLRuiLici例:

LC并联谐振电路中,L=1mH,C=0.1

F,R=1

，U=1V。求谐振时的f0、I0、IC、IL。=15915Hz=10K

I0=U/Z0=1/10=0.1mAIC=U/ZC≈10mA1

CZC≈=100

IL=U/ZLR≈10mA结论:并联谐振电路中

IC

IL>>I0谐振信号通过互感线圈引出112.电容三点式振荡电路电容三点式振荡电路如图所示。基本放大电路由分压式偏置电路构成，反馈网络（兼选频网络）由C1，C2，L构成。由于整个LC回路分别引出3个端子和放大器中三极管的3个电极e、b、c端子交流相接，三点式由此得名，又反馈信号取自电容，所以叫电容三点式或电容反馈式振荡器。12正反馈设uB

uC

uC1

uC2

uB

频率由L、

C1、

C2组成的谐振网络决定。+UCCC1LC2ABC+––+uLuC1

uC1减小时,uC2如何变化？设L、

C1、

C2组成的谐振网络中的电流为i，则ii相位分析：13频率计算：振荡角频率:14起振条件：通常选C1/C2=0.01～0.5在谐振频率:幅值计算：15为保证既有较高的振荡频率，又能保证频率稳定，可采用图示电路，其中C0<<C1，C0<<C2。此时近似有：该电路的频率稳定性可达10-4。因电容对高次谐波分量的滤波作用，使电路振荡波形失真小，波形好。电路改进：振荡频率:163.电感三点式振荡电路和电容三点式振荡电路类似，如图所示，都具有LC并联回路，差别在于LC回路中电容和电感作了对偶互换。此外还增加了耦合电容CC，以避免LC回路影响放大器的静态偏置。17互感线圈的极性判别1234磁棒初级线圈次级线圈同极性端1234+–+–18+UCCCC1L1L2+––+

+正反馈–反相+振荡频率:M为两线圈的互感(L+L+2M)Cfp210»12uo因电感对高次谐波的阻抗较高，故高频时高次谐波分量较大，输出波形变差。19206.2.3变压器反馈式振荡电路变压器反馈式振荡电路如图所示，变压器初级绕组的电感L1和电容C构成一个LC并联回路，三极管的集电极负载。电路中的正反馈是通过L1和L2之间的变压器耦合来实现的。谐振频率：21起振条件其中，N是变比，Q是品质因素。226.2.4石英晶体振荡电路正弦波振荡电路的质量高低常用频率的稳定度来衡量，用Δf/f0来表示。在LC振荡电路中，其频率的稳定度很难突破10-5，而影响频率稳定度的主要因素是LC并联谐振回路的品质因素Q。石英晶体元件的Q值一般为数万到数十万，振荡频率的稳定性极好，可达10-8左右的数量级。可用于高频率稳定度的场合。231.石英晶体压电效应和等效电路石英晶体又称水晶，是一种二氧化硅结晶体，其硬度大、弹性高。将石英晶体按一定方向切割成片并经过研磨制成几何尺寸一定的石英晶片，再经过真空镀膜形成两个极板，然后在极板上点上银膏并引出一对电极，烘干后封装在金属或玻璃外壳内，便制成了石英晶体元件。其结构及电路符号如图所示：241.石英晶体压电效应和等效电路(续)石英晶体元件的重要特点之一是具有压电效应(电压和机械变形的相互转换)。在晶片的两个电极间加上交变电压时，晶片便因反复的机械变形而产生机械振动，机械振动的固有频率由晶片的几何尺寸决定。这种机械振动反过来又会产生交变电压，当外加交变电压的频率与晶体的固有振动频率一致时，机械振动与交变电压的振幅会突然增加，这种现象称为压电谐振。石英晶体振荡器正是利用这种压电谐振特性来产生振荡信号的。251.石英晶体压电效应和等效电路(续)石英晶体元件的等效电路如图所示。其中L等效为石英晶片机械振动的惯性；C等效为晶片的弹性；R等效为因摩擦而造成的损耗。此外，当晶片不振动时，可以看成为一个平板电容器C0。261.石英晶体压电效应和等效电路(续)等效电路有两个谐振频率：(串联和并联)串联：并联：272.石英晶体振荡器电路基本的石英晶体振荡器电路有两类：并联谐振型和串联谐振型。并联谐振型振荡电路中，石英晶体元件工作在fp和fs之间，其作用相当于一个高值电感。串联谐振型振荡电路中，石英晶体元件工作在串联谐振频率fs处，利用阻抗最小的特性来组成振荡电路。28(1)并联型石英晶体振荡器电路电路原理与电容三点式振荡器相同，C1、C2仅起反馈作用。CS用于在fs和f