电子技术课件：低频振荡电路的装调

信号发生电路的装调信号产生电路是用来产生具有一定频率、幅度和变化特性的交流信号电路，在测量、自动控制、通讯、广播等领域有着广泛的应用。信号产生电路也叫做振荡器，与放大电路的主要区别是没有外加激励，电路能自行产生一定频率和幅值的交流振荡信号。本模块主要介绍正弦波信号的产生电路与非正弦波信号产生电路。它们作为信号源广泛应用于无线电通讯和自动检测、自动控制系统中，大功率的正弦波振荡器还可以直接为工业加工和医疗提供能源，如高频感应加热电源、超声波探伤等。主要技术指标是输出功率和效率。低频振荡电路的装调四、巩固与拓展

一、任务目标二、任务描述

三、程序与方法

理解振荡产生的条件掌握RC正弦波振荡电路的工作原理掌握低频振荡电路的装配与调试方法低频振荡电路的装调一、任务目标教学难点：正弦波振荡的基本条件RC振荡器的基本原理低频振荡电路的装配与调试低频振荡电路的装配与调试教学重点：低频振荡电路的装调正弦波低频振荡电路的应用非常广泛，低频振荡如文氏电桥振荡器、正弦波振荡器、信号发生器。高频振荡如工业上的高频感应炉、超声波发生器、正弦波信号发生器、半导体接近开关等。本次任务要求利用电阻和电容器等器件装调频率为1KHZ的正弦波低频振荡器电路。低频振荡电路的装调二、任务描述程序与方法一、正弦波振荡的基本条件二、正弦波振荡器的组成及特点三、判断电路能否起振的步骤一、RC串并联网络的选频特性二、RC正弦波振荡器的组成三、RC振荡器的起振条件和振荡频率一、元器件的选择与检测二、电路的装配三、电路的调试步骤一、了解正弦波振荡器步骤二、认识RC振荡器步骤三、低频振荡电路的装配与调试低频振荡电路的装调三、程序与方法基本放大电路反馈回路＋+–产生正弦波振荡的条件++正反馈放大电路方块图低频振荡电路的装调起振条件自激条件低频振荡电路的装调起振的振幅条件起振的相位条件正弦波振荡电路的组成正反馈稳幅环节选频网络反馈信号即是放大电路的输入信号选出单一频率的正弦波RC正弦波振荡电路LC正弦波振荡电路石英晶体正弦波振荡电路电路从

过渡到

，稳幅低频振荡电路的装调放大电路放大信号，起振判断电路是否可能产生正弦波振荡的方法和步骤（1）判断电路是否包含四个环节（2）判断放大电路是否能够正常工作：（3）判断电路是否满足正弦波振荡的相位条件。（4）判断电路是否满足正弦波振荡的幅值条件。利用瞬时极性法是否有合适的静态工作点动态信号是否能够输入、输出低频振荡电路的装调RC正弦波振荡电路反馈网络放大电路1+–选频网络稳幅环节低频振荡电路的装调1.RC串并联选频网络式中

：。。RCRC。+–+–。低频振荡电路的装调幅频特性：相频特性：fof+90

–90

f只有当f=fo时，达最大值，且与同相谐振频率低频振荡电路的装调2.放大电路在fo

处满足相位条件(正反馈)满足幅值条件通常取大于2且接近2，太大将使输出波形失真。1－－同相比例运算电路低频振荡电路的装调13.反馈网络正反馈②

应用瞬时极性法①在反馈输入端加频率为f0的输入电压。判断反馈类型验证相位平衡条件：低频振荡电路的装调使放大倍数随输出电压的上升而下降，即负反馈加强。选用R1为正温度系统的热敏电阻。选用Rf为负温度系统的热敏电阻。在Rf回路串联两个并联的二极管。4.

稳幅环节－－非线性环节低频振荡电路的装调通过调整R或/和C来调整频率。双层波段开关：切换C，用于粗调振荡频率。同轴电位器Rw：可调电阻，用于细调振荡频率。5.振荡频率可调的RC桥式正弦波振荡电路低频振荡电路的装调优点：振荡频率稳定，带负载能力强，输出电压失真小。缺点：频率范围不大于1MHz，容易受温度影响。组成：放大电路：选频网络：正反馈网络：稳幅环节：电压串联负反馈放大电路RC串并联网络RC串并联网络热敏电阻或二极管RC正弦波振荡电路小结低频振荡电路的装调1.变压器反馈式LC振荡电路电路结构uf+–LC+VCCRLC1RB1RB2RECE放大电路选频电路反馈网络非线性元件LC正弦波振荡电路低频振荡电路的装调R为电感线圈中的电阻(1)LC并联选频网络CLR+-低频振荡电路的装调(1)LC并联选频网络谐振频率纯阻性，且阻抗最大Q

选频特性愈好低频振荡电路的装调当f=f0时：最大，且无附加相移。其他频率时：减小，且有附加相移。放大电路组态：共射、共基。(2)LC选频放大电路LC+VCCC1RB1RB2RECE+_低频振荡电路的装调

uf+–－－

(3)反馈网络正反馈----满足相位条件选择合适的电路参数及变压器原、副边匝数比----满足幅值条件LC+VCCRLC1RB1RB2RECE特点：电路容易起振，改变电容C,即可调整振荡频率。缺点：输出波形差，常用于对波形要求不高的设备中。低频振荡电路的装调2.电感反馈式振荡电路

正反馈放大电路选频电路反馈网络+VCCC1RB1RB2RECEL1CL2RC－－

反馈电压取自L2①组成②能否振荡③振荡频率特点：电路容易起振，频率调节范围宽（几百千赫~几十兆赫）。输出波形差。低频振荡电路的装调3.电容三点式振荡电路

放大电路反馈网络－－

反馈电压取自C2+VCCC1RB1RB2RECEC1LC2RC选频电路正反馈①组成②能否振荡③振荡频率特点：振荡频率较高（一般可达100兆赫以上），反馈电压中谐波含量少，输出波形较好。低频振荡电路的装调

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)。低频振荡电路的装调Q值越高，选频特性越好，频率越稳定。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——10000500000石英晶体振荡电路低频振荡电路的装调1.石英晶体的基本特性和等效电路天然的石英是六菱形晶体，其化学成分是二氧化硅(SiO2)。石英晶体具有非常稳定的物理和化学性能。从一块石英晶体上按一定的方位角切割，得到的薄片称“晶片”。晶片通常是矩形，也有正方形。在晶片两个对应的表面用真空喷涂或用其他方法涂敷上一层银膜，在两层银膜上分别引出两个电极，再用金属壳或玻璃壳封装起来，就构成了一个石英晶体谐振器。它是晶体振荡器的核心元件。低频振荡电路的装调

石英晶体的压电效应若在晶片的两极板间加一电场，会使晶体产生机械变形；反之若在极板间施加机械力，又会在相应的方向上产生电场，这种现象称为压电效应。

若在极板间所加的是交变电场，就会产生机械变形振动，同时机械变形振动又会产生交变电场。当然这种机械振动在一般情形下的振幅是很小的，但振动频率却很稳定。石英晶体的符号金属片金属片晶体石英晶体的结构石英晶体实物图片低频振荡电路的装调

石英晶体的压电谐振当外加交变电压的频率与晶片的固有频率(决定于晶体的尺寸)相等时，机械振动的幅度将急剧增加，这种现象称为压电谐振，因此石英晶体又称为石英晶体谐振器。利用石英晶体作振荡用，可以得到稳定度非常高的频率，因为其谐振频率由晶体的几何尺寸决定，而其几何尺寸几乎不随温度而变。低频振荡电路的装调2、石英晶体的等效电路及特性

(1)

石英晶体的等效电路

石英晶体的符号

(1)石英晶体的等效电路。金属片金属片晶体石英晶体的结构

(2)石英晶体的频率特性。石英晶体等效电路等效电路的总阻抗X为：XC0XCXL

X

———————XC01+———XL+XC111=———————jC0-j————1

L

-——

C1石英晶体的等效电路及特性C0CLR

C、L和R串联后再与C0并联，得出总阻抗Z。通常R<<XL，所以R可忽略。Z可用总电抗X替代。C0—两金属片间电容

C—振动弹性，等效于电容

L—晶体等效质量惯性，等

效于电感

R—振动的磨擦损耗，等效

于电阻R根据上式可作出X与的关系曲线(亦称为谐振曲线)低频振荡电路的装调①串联谐振石英晶体近似纯阻性L、C、R支路呈容性，晶体呈容性L、C、R支路呈感性频率特性低频振荡电路的装调②并联谐振石英晶体呈阻性晶体呈容性晶体呈感性低频振荡电路的装调①并联型石英晶体正弦波振荡电路石英晶体在fs与fp之间呈感性，与C1、C2组成电容三点式振荡器。石英晶体Q值很高，可达到几千以上，电路振荡频率稳定性很高。石英晶体正弦波振荡电路低频振荡电路的装调②串联型石英晶体正弦波振荡电路石英晶体工作在fs处，呈电阻性，且阻抗最小，正反馈最强。低频振荡电路的装调R3CR1R4R2UZuoA充非正弦波发生电路----矩形波R3CR1R4R2UZuoA放非正弦波发生电路----矩形波非正弦波发生电路----三角波矩形波发生器R3CR1R4R2UZA1积分器R4R5CuoA2uo0uo1tUom-Uom-+

-+

D

在方波-三角波电路基础上附加很少的元件，使正、反两个方向的积分时间常数不等，就可得到锯齿波。方波-三角波发生电路锯齿波发生器当uO1为负时，二级管不导通，此支路如同开路。A2正方向积分时间常数为Rf1Cf当uO1为正时，D导通，Rf2与Rf1并联。A2反方向积分时间常数为(Rf2//Rf1)·Cf

正向积分时的时间常数大，uO2上升很慢，形成了锯齿波的正程；反向积分时的时间常数很小（Rf2<<Rf1），uO2快速下降，形成了锯齿波的回程。从uO1可取得矩形脉冲波。0非正弦波发生电路----锯齿波1.知识巩固2.知识拓展1.根据任务