波形的产生课件

波形的產生

根據自激振盪的原理，將電晶體放大器、運算放大器、電阻、電感、電容、變壓器及石英晶體等元器件相組合，可以構成不同種類的信號發生器（或振盪器）

信號發生器是一種不需要外加輸入信號即能產生一定頻率和幅度的信號波形的電路。

振盪器一般分為正弦波振盪器和非正弦波振盪器

本章主要介紹正弦波振盪器

§4-1自激振蕩一、自激振盪如果在電路的輸入端不外加信號，在輸出端仍有一定頻率和幅度的信號產生，這種現象稱為自激振盪一個放大電路通常是在有輸入信號的情況下才有信號輸出自激振盪在放大電路中並非好事，它使放大電路不能正常工作。然而，振盪電路（信號發生電路）則是利用自激振盪而工作的。下圖中，當開關S接於2時，為一般的放大電路當開關接於2且放大電路有了穩定的輸出以後，再將S轉到位置“1”，此時如果，則回饋電壓可取代原先的輸入電壓，同時輸出電壓保持不變FAu12S放大電路的開環電壓放大倍數回饋電路的回饋係數FAu12S由以上知，放大電路產生自激振盪的條件是則FAu12S總結出自激振盪的條件：（1）相位平衡條件回饋電壓與輸入電壓同相位，形成正回饋（2）幅值平衡條件回饋電壓與輸入電壓大小相等：

只有（1），（2）同時滿足，才能使振盪電路維持一定頻率的正弦波等幅振盪。

若相位平衡條件滿足，而幅值條件，則振盪幅度逐漸減小，以致停振；FAu12S

若，則振盪會逐漸增大，以至發生輸出電壓波形的非線性失真。FAu12S此時電路便穩定在某一振盪幅度下工作

從到，這是自激振盪建立的過程但輸出電壓不會無限增大，由於回饋元件或電晶體的非線性，將隨著振盪幅度的增大而自動減小，最後達到FAu12S二、振盪的建立實際上，振盪電路在接通電源時，在電路的輸入端會產生一個微小的擾動信號，從而激起一個微小的輸出信號，並由回饋網路加到輸入端，這就是輸入信號的由來。自激振盪最初是如何產生的？FAu12S

另外，起振時電路中的擾動信號是非正弦的，含有各種頻率的諧波分量。為了得到單一頻率的正弦輸出電壓，振盪電路必須具有選頻性。FAu12S正弦波振盪電路都包含放大電路，正回饋電路和選頻電路三部分放大電路：由三極管、場效應管和集成運放等器件為核心構成放大器。選頻電路：由LC，RC電路和石英晶體等不同的電路形式構成，並依靠其選頻特性，使振盪器輸出單一頻率的正弦波。正回饋電路：由變壓器，R，L，C及其組合電路構成，它與放大網路一起組成閉合回路，形成正回饋，將最初的微小擾動逐步放大到所需要的幅度。

根據選頻電路的不同，分為LC振盪電路和RC振盪電路§4-2RC振盪電路

適用於較低頻率（幾Hz—幾十kHz）的振盪電路中RC正弦波振盪器的選頻網路常採用RC串並聯電路，RC移相電路，雙T型RC電路等形式。RC串並聯電路振盪器如果輸入信號ui為正弦波信號，則輸出uO為正弦波信號如前所述，如果能用一個回饋信號來取代輸入信號，且滿足AuF=1

則輸出就能在沒有輸入的情況下持續下去_++放大環節的電壓放大倍數即實現自激振盪則回饋係數令C+_+_C幅頻特性曲線相頻特性曲線

達到幅頻特性曲線的最大值，相移為零，輸出電壓與回饋電壓同相位_++而對於同相比例放大電路而言，輸入和輸出是同相位的滿足正回饋的條件RC串並聯電路作為振盪器的選頻網路和正回饋網路C+_+_C_++C+_C（+）+正回饋（+）要滿足_++C+_C在振盪建立期間，電路應滿足起振條件AuF>1即其次分析幅值平衡條件：在通電的瞬間產生一個

uo

信號，則經過選頻電路後的uf是一個特定頻率的正弦波信號，其頻率是§4-3LC振盪電路LC正弦波振盪電路主要用來產生高頻信號。常見的LC振盪電路有變壓器回饋式，電感三點式和電容三點式三種電路形式。

它們的共同特點是採用LC諧振回路作為選頻網路，而且較多採用LC並聯諧振回路。一、LC並聯諧振回路的選頻特性LC並聯諧振回路如圖所示，圖中電阻R表示回路的等效損耗電阻。+_RLC在一般情況下電路參數滿足，由上冊可知LC並聯諧振回路的等效阻抗為+_RLC當LC並聯回路發生諧振時，端電壓與總電流同相，即阻抗Z表現為純電阻性。諧振頻率+_RLC諧振時回路阻抗為最大，且為純電阻諧振時，對於相同大小的電流I，U達到最大，這也就是信號的選頻+_RLC此時輸出電壓信號的頻率即為回饋是通過電感和之間的變壓器耦合來實現的。一、變壓器回饋式正弦波振盪器振盪電路的放大環節為三極管T選頻環節為接於集電極回路中的LC並聯諧振回路+首先討論該電路是否滿足自激振盪的相位條件。利用暫態極性法來分析電路的回饋極性，如圖所示+(+)(-)(-)(+)(+)(-)(+)(-)(+)+顯然與同相位，即滿足振盪器的相位平衡條件因此由變壓器耦合形成的回饋為正回饋。++

變壓器回饋式LC振盪器的幅值平衡條件是由變壓器的匝數比和共同決定的，只要這兩個參數選擇得合適，即可使回饋電壓與輸入電壓相等，從而滿足AF=1的幅度平衡條件。

LC振盪器也是靠電路中的擾動電壓而起振的。在的情況下產生自激振盪，輸出電壓的幅值越來越大，使三極管工作在非線性區，電壓放大倍數Au下降，使AuF=1的幅度條件得到滿足，從而可維持電路的等幅振盪。二、電感三點式正弦波振盪器電感線圈的兩個端子和中間抽頭分別（或通過電容）接於T的三個極上，故將此電路稱為電感三點式正弦波振盪器振盪器由三部分組成

和C組成LC並聯諧振回路作為選頻網路T及其偏置電路作為放大環節回饋電壓取自相位條件，如圖示出暫態極性。++++

電感三點式振盪電路的振盪頻率基本上等於LC並聯回路的諧振頻率，即式中為回路等效電感，M為的互感。

該種電路一般用於產生幾十以下的正弦波，但輸出波形不是很好。三、電容三點式正弦波振盪電路++++首先判斷相位平衡條件，見暫態極性+++++適當選擇