波形的发生与变换电路.ppt

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