第八章 波形的发生和信号的转换1.ppt

1、第八章 波形的发生和信号的转换,8.1 正弦波振荡的基本原理,8.2 RC正弦波振荡电路,8.3 LC正弦波振荡电路,8.4 石英晶体振荡电路,8.5 比较器,8.6 方波发生器,8.7 三角波及锯齿波发生器,一. 产生自激振荡的条件,只有正反馈电路才能产生自激振荡。,8.1 正弦波振荡器的基本原理,反馈信号代替了放大 电路的输入信号。,Xd=Xf,所以，自激振荡条件也可以写成：,自激振荡的条件：,（1）振幅条件：,二.起振条件和稳幅原理,起振条件：,结果：产生增幅振荡,（略大于）,1、被动：器件非线性 2、主动：在反馈网络中加入非线性稳幅环节，用以调节放大电路的增益,稳幅过程：,起振时，,稳

2、定振荡时，,稳幅措施：,1.放大电路 2.正反馈网络 3.选频网络只对一个频率满足振荡条件，从而获得单一频率的正弦波输出。 常用的选频网络有RC选频和LC选频 4.稳幅环节使电路易于起振又能稳定振荡，波形失真小。,三.正弦波振荡器的组成及分类,正弦波振荡电路的分类：,四.判断电路是否可能产生正弦波振荡的方法和步骤,（1）观察电路是否包含了放大电路、选频网络、 正反馈网络和稳幅环节四个组成部分。,（2）判断放大电路是否能正常工作。,（3）利用瞬时极性法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。,正弦波振荡电路的分类：,8 . 2 RC正弦波振荡电路,一

3、. RC 串并联网络的选频特性,R1C1 串联阻抗：,R2C2 并联阻抗：,选频特性：,通常，取R1R2R，C1C2C，则有：,令：,幅频特性,相频特性,可见：当 时， F最大，且 =0,Fmax=1/3,RC串并联网络完整的频率特性曲线：,当 时， F= Fmax=1/3,二.RC桥式振荡器的工作原理：,只需：A=3,振幅条件：,引入负反馈：,选：,例题:R=1k，C=0.1F，R1=10k。Rf为多大时才能起振？振荡频率f0=？,AF=1，,A=3,Rf=2R1=210=20k,=1592 Hz,起振条件：,能自动稳幅的振荡电路,K：双联波段开关， 切换R，用于 粗调振荡频率。,C：双联可

4、调电容，改变C，用于细调振荡频率。,振荡频率的调节：,图8.1.9 振荡频率连续可调的RC 串并联选频网络,1. LC并联谐振回路的选频特性,(阻性),R为电感和回路中的损耗电阻,8.3 LC正弦波振荡器,当 时，,并联谐振。,谐振时，电路呈阻性：,Q为谐振回路的品质因数，Q值越大，曲线越陡越窄，选频特性越好。,谐振时LC并联谐振电路 相当一个大电阻。,LC并联谐振回路的幅频特性曲线,互感线圈的极性判别,初级线圈,次级线圈,同名端,在LC振荡器中，反馈信号通过互感线圈引出,同名端：,二. 变压器反馈式LC振荡电路,工作原理：,满足相位条件。,振荡频率:,+,-,+,+,+,(+),(-),(+

5、),(+),(+),(+),(+),(+),LC正弦波振荡器举例,满足相位平衡条件,(-),(+),（+）,（+）,（）,（+）,LC正弦波振荡器举例,振荡频率:,（）,满足相位平衡条件,振荡频率：,三. 电感反馈式LC振荡电路,uf与uo反相,uf与uo同相,（+）,（-）,（+）,（+）,振荡频率：,四、 电容反馈式LC振荡电路,振荡频率：,uf与uo反相,uf与uo同相,振荡频率：,图8.1.22 电容反馈式振荡电路的改进,例：试判断下图所示三点式振荡电路是否满足相位平衡条件。,例8.1.2,为使电路产生正弦波振荡，试说明变压器 原边线圈和副边线圈的同名端。,例8.1.3,改正图示电路中

6、的错误，使之有可能产生正弦 波振荡。要求不改变放大电路的基本接法。,Q值越高，选频特性越好，频率越稳定。,8.4 石英晶体正弦波振荡电路,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 500000,一. 石英晶体,2. 基本特性,1. 结构：,极板间加电场,极板间加机械力,压电效应：,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,3. 石英晶体的等效电路与频率特性,等效电路：,（1）串联谐振,频率特性：,晶体等效纯阻且阻值=R,（2）并联谐振,通常,所以,二.

7、 石英晶体振荡电路,利用石英晶体的高品质因数的特点，构成LC振荡电路。,1. 并联型石英晶体振荡器,2. 串联型石英晶体振荡器,石英晶体工作在fs处，呈电阻性，而且阻抗最小，正反馈最强，相移为零,满足振荡的相位平衡条件。 对于fs以外的频率，石英晶体阻抗增大,且相移不为零，不满足振荡条件，电路不振荡。,例：分析下图的振荡电路能否产生振荡，若产生振荡,石英晶体处于何种状态？,c,c,b,b,e,e,第8章 作业,8.7 8.9 8.11 8.12 8.13 8.15 8.16 8.20,本章小结,2正弦波振荡电路主要有RC振荡电路和LC振荡电路两种。RC振荡电路主要用于中低频场合，LC振荡电路主要用于高频场合。石英晶体振荡电路是一种特殊的LC振荡电路，其特点是具有很高的频率稳定性。 3当运放开环工作或引入正反馈时，运放工作在非线性状态。其分析方法为： 若U+U- 则UO=+UOM； 若U+U- 则UO=-UOM。 虚断（运放输入