17 正弦波电路(修改)

1、(17-1),第十七章 电子电路中的反馈,(17-2),第17章 正弦波振荡器,17.1 反馈的基本概念,17.2 放大电路中的负反馈,17.3 振荡电路中的正反馈,(17-3),第17章 正弦波振荡电路,本章要求： 1.能判别电子电路中的直流反馈和交流反馈、 正反馈和负反馈以及负反馈的四种类型; 2. 了解负反馈对放大电路工作性能的影响； 3. 了解正弦波振荡电路自激振荡的条件； 4. 了解RC振荡电路和LC振荡电路的工作原理。,(17-4),17.1 负反馈放大器,17.1.1 反馈的基本概念 凡是将放大电路(或系统)输出端信号(电压或电流)的一部分或全部，通过某种电路(反馈电路或称反馈网

2、络)引回放大器的输入回路，就称为反馈。,若引入的反馈信号削弱输入信号，使放大电路的放大倍数下降，则称这种反馈是负反馈；,若反馈信号增强输入信号，则这种反馈称为正反馈。,(17-5),本节主要讨论负反馈，如图所示。,A表示基本放大器，它可以是单级或多级的放大电路。F表示反馈电路，它是联系放大电路输出和输入电路的环节，多数情况下由电阻元件构成。,17.1.2 正、负反馈的判别方法,(17-6),若 与 同相，则Xd=Xi-Xf， 则 Xd Xi， 为负反馈。,若 与 反相，则Xd=Xi+Xf， 则Xd Xi，为正反馈。,反馈电路的特点： 1、连接输出回路和输入回路； 2、不经过“地”。,(17-7

3、),17.2.1 反馈放大器的类型及其判别,有的反馈只对交流信号起作用，称为交流反馈。有的反馈只对直流起作用，称为直流反馈。有的反馈对交直流均起作用。,在反馈网络中串接隔直电容，可以隔断直流，此时反馈只对交流起作用。,在起反馈作用的电阻两端并联旁路电容，可以使其只对直流起作用。,(17-8),对于负反馈放大器， 根据反馈信号与输入信号在放大器输入端连接方式的不同，可分为串联反馈和并联反馈； 根据反馈信号所取自于输出信号是电压还是电流，可分为电压反馈和电流反馈。 所以，负反馈放大器有下列四种类型：电压串联负反馈、电压并联负反馈、电流串联负反馈和电流并联负反馈。,(17-9),正负反馈的判别，可用

4、瞬时极性法： 在某一瞬时，如果电路中某点的交流电位比交流“地”高，称该点极性为正，图中(+)号所示；否则，该点极性为负。 假设在放大器的输入端加入一个极性为正的信号，并由此从输入到输出依次确定各级输出的极性，再由有电路的输出极性确定反馈信号的极性。,(17-10),(17-11),提示：根据集成运放电路具有两个输入端，一个输出端的特点，以及反馈类型的判别方法，运用数学中的排列组合，可以得到以下结论。,1 输入级 (1)反馈信号与输入信号都连接在集成运放的同一输入端，若两者极性相反，则该电路中的反馈为并联负反馈；若两者极性相同，则为正反馈。 (2)反馈信号与输入信号分别连接在集成运放的不同输入端

5、，若两者极性相同，则该电路中的反馈为串联负反馈；若两者极性相反，则为正反馈。,(17-12),2 输出级 若输出负载的一端接运放的输出端，另一端直接接地，则为电压反馈；若负载的一端接运放的输出端，另一端悬浮(通过其他电路接地)，则为电流反馈。如图所示。图(b)中不论反馈取自于A点或B点，均为电流反馈。,(17-13),1. 电压串联负反馈,如图所示的电路中，基本放大器是集成运放，反馈电路是由RF和R1组成的分压电路。,(17-14),2. 电压并联负反馈,(17-15),3. 电流串联负反馈,(17-16),4. 电流并联负反馈,(17-17),例8.1 试判断图中各电路级间的交流反馈,是正反

6、馈还是负反馈，若存在交流负反馈，试判断其反馈类型。,(17-18),(17-19),(17-20),(17-21),(17-22),(17-23),对于晶体管放大电路,首先，假设输入信号加在基极，运用瞬时极性法确定 输入极性和各级输出极性、反馈信号极性；,1、若反馈信号加在基极，且输入信号与反馈信号 极性相同，是正反馈；极性相反，则为并联负反馈。,2、若反馈信号加在发射极，且输入信号与反馈信号 极性相同，是串联负反馈；极性相反，则为正反馈。,在输入级,(17-24),在输出级,1、共发射极电路，反馈信号取自于集电极，为电压反馈；取自于发射极，是电流反馈。,2、共集电极电路，反馈信号取自于集电极

7、，为电流反馈；取自于发射极，是电压反馈。,(17-25),(17-26),(17-27),+UCC,(a),RE1,+,R1,RF1,RF2,C2,RC2,RC1,CE2,RE2,R2,+,C,+,+,+,+,RF,(17-28),+,+,电流并联负反馈,正反馈,(17-29),17.2.2 负反馈对放大器性能的影响,1. 降低放大倍数 反馈信号与输出信号之比，称为反馈系数F。,(17-30),负反馈放大器的放大倍数(又称为闭环放大倍数),AfA，即放大倍数下降。 1+AF称为反馈深度。该值越大，负反馈作用越强。,(17-31),当|AF|1时，称为深度负反馈，此时闭环放大倍数为,(17-32

8、),2. 提高放大倍数的稳定性,引入负反馈之后，提高了电路放大倍数的稳定性，而且负反馈越深，放大倍数越稳定。,(17-33),3. 扩展通频带,(17-34),4. 改善波形失真,注：只能改善放大电路内部引起的波形失真， 对于输入信号的失真没有作用。,(17-35),5. 对输入、输出电阻的影响,串联负反馈可提高放大器的输入电阻。 并联负反馈使放大器的输入电阻减小。 电流负反馈使放大器的输出电阻增加。 电压负反馈使输出电阻减小。,(17-36),1. 自激振荡,放大电路在无输入信号的情况下，就能输出一定频率和幅值的交流信号的现象。,开关合在“1”为无反馈放大电路。,开关合在“2”为有反馈放大电

9、路，,开关合在“2”时,，去掉ui 仍有稳定的输出。反馈信号代替了放大电路的输入信号。,自激振荡状态,17.3 振荡电路中的正反馈,(17-37),2. 自激振荡的条件,(1)幅度条件：,(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； 幅度条件表明反馈放大器要产生自激振荡，还必须有足够的反馈量(可以通过调整放大倍数A 或反馈系数F 达到) 。,自激振荡的维持振荡条件,(17-38),iC,t,0,电路接同电源时，有一个电冲击， Uo不为0。,3. 起振及稳幅振荡的过程,(17-39),这就是起振条件。,起振时Uo 0,(17-40),设：Uo 是振荡电路输出电压的幅度， B

10、 是要求达到的输出电压幅度。 起振时Uo 0，达到稳定振荡时Uo =B。,起振过程中 Uo 1，,稳定振荡时 Uo = B，要求AuF = 1，,从AuF 1 到AuF = 1，就是自激振荡建立的过程。,可使输出电压的幅度不断增大。,使输出电压的幅度得以稳定。,起始信号的产生：在电源接通时，会在电路中激起一个微小的扰动信号，它是个非正弦信号，含有一系列频率不同的正弦分量。,起振条件：AuF 1,(17-41),4. 正弦波振荡电路的组成,(1) 放大电路: 放大信号,(2) 反馈网络: 必须是正反馈，反馈信号即是 放大电路的输入信号,(3) 选频网络: 保证输出为单一频率的正弦波 即使电路只在

11、某一特定频率下满 足自激振 荡条件,(4) 稳幅环节: 使电路能从AuF 1 ，过渡到 AuF =1，从而达到稳幅振荡。 可以由放大环节的非线性实现。,(17-42),18. 2 RC振荡电路,RC选频网络 正反馈网络,同相比例电路,放大信号,用正反馈信号uf 作为输入信号,选出单一频率的信号,1. 电路结构,(17-43),时相移为0。,2. RC串并联选频网 络的选频特性,(17-44),结论：,(17-45),频率特性：,幅频特性,相频特性,(17-46),(1) 起振过程,(17-47),(2) 稳定振荡,A = 0，仅在 f 0处 F = 0 满足相位平衡条件，所以振荡频率 f 0=

12、 1 2RC。,改变R、C可改变振荡频率,RC振荡电路的振荡频率一般在200KHz以下。,(3) 振荡频率 振荡频率由相位平衡条件决定。,(17-48),用运放组成的RC振荡器：,所以只有在f0 处,才满足相位条件.,因为：,AF=1,(17-49),能自行启动的电路（1）,起振时RT2R1, uo越大则RT越小。,(17-50),能自行启动的电路（2）,R21、R22略大于2R1,随着uo的增加，R22逐渐被短接，A自动下降。,(17-51),输出频率的调整：,(17-52),电子琴的振荡电路电路：,(17-53),(17-54),(17-55),18.3 LC振荡电路,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，所以一般用分离元件组成放大电路。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。,(17-56),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！,(17-57),+