波形发生电路课件2

波形發生電路

8.1正弦波振盪電路的分析方法。

8.1.1產生正弦波振盪的條件。基本原理：利用正回饋使放大電路產生“自激振盪”。（1）在一個回饋電路中，首先斷開回饋回路，開關S擲向1。輸入正弦波：放大器的輸出為：回饋信號為：（2）如果回饋信號和輸入信號相等有：。則此時將開關S擲向2端，回饋信號正好代替輸入信號，可以使電路繼續維持放大輸出。此時雖然沒有外部輸入，但是也有輸出，電路產生了“角頻率為的自激振盪”。

此時電路產生自激振盪的條件為：，即。幅度的條件：。相位條件：理解:（1）環路增益必須等於1（或大於1)，回饋的信號才能使電路維持振盪。

（2）相位條件表明，電路無論是何種連接方式，必須保證回饋是正回饋。8.1.2正弦波振盪電路的組成和分析步驟。在放大電路中必須包含穩幅的部分。在回饋回路中必須包含選頻的部分。選頻網路可以由電阻R，電感L，和電容C組成，其中由RC組成時稱RC正弦波振盪電路，由LC組成時稱LC正弦波振盪電路。一、判斷能否產生正弦波振盪。

1）檢測電路是否具有回饋，放大，選頻和穩幅環節。

2）電路是否具有合理的靜態工作點和放大能力。

3）分析電路是否滿足自激振盪的幅度和相位條件。其中要滿足自激振盪的幅度條件較為容易，可以通過調節放大器的放大倍數來達到。相位條件的判別：假設斷開放大器和回饋信號的連接點，在放大器的輸入端加入信號Ui，分析回饋信號Uf，看是否在某一頻率下時，Ui和Uf的相位差為2n

，即是否回饋為正回饋。二、估算振盪頻率和起振條件。假設斷開放大器和回饋信號的連接點，在放大器的輸入端加入信號Ui，寫出環路增益AF的運算式，計算環路增益AF的移相角度argAF，在argAF

＝2n

的條件下，計算出相應的角頻率，則此時的即是振盪頻率

0。在角頻率為0的條件下，相應地令AF

1，既可以計算出振盪地起振條件。注：環路增益的移相角度由主放大器和回饋環路兩部分組成，有：argAF

＝argA

＋argF

。在一般的情況下，放大器的移相角度遠比回饋環路小，即有：argA<<argF，故實際分析中通常只考慮回饋環路本身的移相作用，認為argAF

＝argF

。8.2RC正弦波振盪器。8.2.1RC串並聯網路振盪電路。（文氏振盪電路）回饋網路為一個RC串並聯的網路，回饋信號接入運放的同相端。主放大器為一個同相比例放大器，放大倍數為：能否產生正弦波振盪的定性分析。當輸入信號的頻率很低時，電容的容抗大，回饋網路等效於高通濾波器的結構，移相：argF

＝＋90

。當輸入信號的頻率很高時，電容的容抗小，回饋網路等效於低通濾波器的結構，移相：argF

＝－90

。因此可以判斷出，在某一頻率處，回饋網路的移相角度必然為零，可以滿足產生自激振盪的相位條件。另外，當時，回饋信號Uf

；當時，回饋信號Uf

。因此在某一頻率處，回饋信號可能較大，可以滿足產生自激振盪的幅度條件。一、RC串並聯網路的選頻特性。其中：幅頻特性：回饋係數：相頻特性：可見，當時，回饋網路的移相角度，滿足自激振盪產生的相位條件。此時，回饋係數。二、振盪頻率。忽略掉運放同相比例放大器的移相作用，整個環路增益的移相作用完全取決於回饋網路，則振盪頻率為：三、起振條件。根據自激振盪的振幅條件

AF

1，當時：故放大器的放大倍數必須有：放大器為同相比例放大器，即：可得起振條件：8.5非正弦波發生器。其中最為基本的是方波（矩形波）發生器。8.5.1矩形波發生電路：一、電路的基本結構。

（1）利用一個滯回比較器實現兩個門限電平。（2）利用一個RC充放電回路來控制週期。當滯回比較器分別輸出高電平和低電平時，相應地控制RC回路充放電，RC回路的輸出電壓在兩個門限電平之間來回變化，使比較器來回翻轉，實現方波輸出。二、實際電路及工作原理分析。1、當同相端的電位高於反相端電位時，輸出電壓Uo=VCC，比較器的門限電平為：此時電容C充電，反相端電位逐漸上升。

2、當反相端電位上升到VT1時，比較器翻轉，輸出電壓Uo

＝－VCC，此時比較器的門限電平為：此時電容C放電，反相端電位逐漸下降。

3、當反相端電位下降到到VT2時，比較器再次翻轉，輸出電壓Uo

＝VCC，電路再重複（1）的動作。三、振盪週期（取決於門限寬度和RC充放電速率）補充：RC充放電回路的基本方程：基本方程：若t

＝0時刻有UC

＝0，則任意t時刻：電容電壓從UC1上升到UC2的時間為：對於矩形波發生電路，輸出為高電平的時間內，電容電壓由VT2上升到VT1，外加電壓為VCC，時間為：同理，輸出為低電平的時間內，電容電壓由VT1下降到VT2，外加電壓為－VCC，時間為：故振盪週期為：四、占空比可調的矩形波發生器。基本原理：利用二極體的單向導電性，使電路的充電和放電的不同，從而控制電路輸出的占空比。輸出高電平時，電容充電時間由R’控制：輸出低電平時，電容放電時間由R控制：