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文档简介
1、第9章 波形的发生与变换电路,9.1 正弦波振荡电路,9.2.1 矩形波发生电路,9.1 正弦波振荡电路,9.1.1 概述,一、产生正弦波振荡的条件,正弦波振荡:指不加任何输入信号的情况下,由电路自身产生一定频率和幅值的正弦波电压输出。,产生自激振荡的条件:,(1) 相位条件:,(振荡电路必须是正反馈),振荡产生的首要条件,(2) 幅度条件:,必须有足够的反馈量(可以通过调整A或F 达到) 。,二、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,(3) 选频网络: 保证输出为单一频率的正弦波,(4) 稳幅环节: 使电路能从 ,过渡到 ,从而达到稳幅振荡。,
2、三、正弦波振荡电路的分类,常用的有:,LC振荡电路:输出功率大、频率高。,RC 振荡电路:输出功率小、频率低。,石英晶体振荡电路:频率稳定度高。,9.1.2 RC正弦波振荡电路,一、RC串并联网络的频率特性,令:,幅频特性:,相频特性:,当 = o时, 达最大值,且 = 0 , 与 同相。即网络具有选频特性。,二、RC正弦波振荡电路的结构,放大电路,(同相比例运算电路),选频网络,反馈网络,稳幅环节,三、振荡条件,起振时,,即:R2 2R1,达到稳定时:R2 = 2R1,振荡频率:,改变R、C 可调节振荡频率,uo,四、工作原理,电路中微小的起始扰动信号经正反馈反馈到输入端,反馈电压经放大电路
3、后有更大的输出,最后利用稳幅环节稳定下来。,热敏电阻,稳幅原理,具有负温度系数的热敏电阻,利用它的非线性可以 自动稳幅。,起振时,由于 uo 很小,流过R2的电流也很小,阻值高,使R2 2R1,使,uo,当R2=2R1时, , 振荡稳定。,思考:,若热敏电阻具有正温度系数,应接在何处?,9.1.3 LC正弦波振荡电路,LC 振荡电路可以产生1000MHz以上的正弦波信号。 由于高频运放价格较高,所以一般用分立元件组成放大电路。,常用的有:,电感反馈式,变压器反馈式,电容反馈式,一、LC并联网络的频率特性,谐振时有:,谐振角频率:,因为LR,所以,并联谐振的特点:,(1) 回路的等效阻抗为纯电阻
4、,电路中阻抗模为最大。,称电路的品质因数,R越小,Q值越大,谐振时的阻抗值越大。,令:,(2) 谐振时电路中的电流,当Q1时,有0LR。,谐振时,LC并联回路电流比输入电流大得多。,(3) 阻抗的频率特性,Q值越大,曲线越尖锐,选择性越好。,二、LC选频放大电路,当f=f0时,电压放大倍数最大,且集电极动态电位和输入电压反相。,根据反馈引入的方法不同分,电感反馈式,变压器反馈式,电容反馈式,三、变压器反馈式LC正弦波振荡电路,(1) 电路结构,放大电路,选频电路,反馈网络,(2) 振荡频率:,稳幅措施, 利用晶体管的非线性性。,正反馈,四、电感三点式LC正弦波振荡电路,(1) 电路结构,由于L
5、C回路向外引出三个端子,分别接至晶体管的e、b、c极上,故称三点式振荡电路。,交流通路,正反馈,四、电感三点式LC正弦波振荡电路,(2) 振荡频率:,M为线圈的互感。,五、电容三点式LC正弦波振荡电路,(1) 电路结构,正反馈,(2) 振荡频率:,改进的电容反馈式振荡电路,(1) 电路结构,(2) 振荡频率:,若CC1, CC2,例1,在图中标明变压器副边的同名端,使电路满足正弦波振荡的相位条件。,共基极放大电路,9.1.4 石英晶体正弦波振荡电路,一、石英晶体简介,1、符号,2、等效电路,C0表示晶体不振动时的等效静电电容。 它的大小与晶片的几何尺寸、电极面积有关,一般为几pF几十pF;,机
6、械振荡的惯性用L等效,一般为几十mH几百mH;,晶片的弹性用 C等效,其值很小,一般只有0.00020.1pF;,因摩擦造成的损耗用 R等效,约为100。,3、石英晶体的频率特性,有两个谐振频率:,(1)串联谐振频率fs:,(2)并联谐振频率fp:,因CC0,所以,3、石英晶体的频率特性,当f = fs时,C0R,所以电路呈阻性;,当f fs时,L、C、R支路呈容性,当fs f fp时,L、C、R支路呈感性,当f = fp时,发生并联谐振,电路呈阻性;,当f fp时,电路呈容性。,感性,容性,容性,二、石英晶体正弦波振荡电路,石英晶体振荡电路有两种:,(1) 把振荡频率选在f s和fp之间,使
7、石英晶体呈感性;,(2) 把振荡频率选在f s处,使石英晶体呈电阻性,把石英晶体设在反馈网络中。,1、并联型石英晶体振荡电路,电感性,振荡频率:,总电容:,2、串联型石英晶体振荡电路,电阻性,正反馈,电路的振荡频率为石英晶体的fs。,Rf用来调节正反馈的反馈量。,Rf过大,反馈量太小不能振荡; Rf过小,反馈量太大使输出波形失真。,9.2.1 矩形波发生电路,一、方波发生电路,1、电路组成,反相输入滞回比较器,RC充放电电路,滞回比较器的输出:,阈值电压为:,uo=UZ,滞回比较器的电压传输特性:,2、工作原理,设电源接通时,uo=+UZ ,uC = 0,uo 通过 R3 对电容C充电, uC 按指数规律增长。,当uC 稍大于+UT 时,uo=-UZ,电容通过 R3 放电, uC 按指数规律衰减。,当uC 稍小于-UT 时,uo=+UZ,3、波形图,4、振荡周期,占空比:,改变R1、R2、R3、C就可改变振荡频率。,补:周期的求法,uC 的响应利用“三要素”公式求,在充电过程
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