【正文】 第九章 信號產(chǎn)生電路 9 信號產(chǎn)生電路 第九章 信號產(chǎn)生電路 第 9章 信號產(chǎn)生電路 正弦波振蕩電路的振蕩條件 RC正弦波振蕩電路 LC正弦波振蕩電路 非正弦信號產(chǎn)生電路 * 集成函數(shù)發(fā)生器簡介 第九章 信號產(chǎn)生電路 主要內(nèi)容 : 正弦波振蕩電路的振蕩條件 RC正弦波振蕩電路 LC正弦波振蕩電路 非正弦信號產(chǎn)生電路 基本要求 : 掌握正弦波振蕩的相位平衡條件、幅度平衡條件 掌握 RC正弦波振蕩電路的工作原理、起振條件、穩(wěn)幅原理及振蕩頻率的計算 掌握 LC正弦波振蕩電路的工作原理、起振條件、穩(wěn)幅原理及振蕩頻率的計算 非正弦信號產(chǎn)生電路分析計算 教學(xué)要點(diǎn)： 介紹正弦波振蕩電路的振蕩條件，重點(diǎn)介紹 RC、 LC正弦波振蕩電路， 非正弦信號產(chǎn)生電路分析計算 正弦信號產(chǎn)生電路 第九章 信號產(chǎn)生電路 正弦波發(fā)生電路能產(chǎn)生正弦波輸出，它是在放大電路的基礎(chǔ)上加上正反饋而形成的，它是各類波形發(fā)生器和信號源的核心電路。正弦波發(fā)生電路也稱為 正弦波振蕩電路或正弦波振蕩器 。 正弦波振蕩電路的振蕩條件 正弦波振蕩電路 : 第九章 信號產(chǎn)生電路 一、正弦波發(fā)生電路的組成 一）組成 為了產(chǎn)生正弦波，必須在放大電路里加入正反饋，因此放大電路 和 正反饋網(wǎng)絡(luò) 是振蕩電路的最主要部分。但是，這樣兩部分構(gòu)成的振蕩器一般得不到正弦波，這是由于很難控制正反饋的量。 如果正反饋量大，則增幅，輸出幅度越來越大，最后由三極管的非線性限幅，這必然產(chǎn)生非線性失真。 反之，如果正反饋量不足，則減幅，可能停振，為此振蕩電路要有一個 穩(wěn)幅電路 。 為了獲得單一頻率的正弦波輸出，應(yīng)該有 選頻網(wǎng)絡(luò) ，選頻網(wǎng)絡(luò)往往和正反饋網(wǎng)絡(luò)或放大電路合而為一。選頻網(wǎng)絡(luò)由R、 C 和 L、 C 等電抗性元件組成。 正弦波振蕩器的名稱一般由選頻網(wǎng)絡(luò)來命名。 第九章 信號產(chǎn)生電路 一個完整的正弦波發(fā)生電路的必須包含 放大電路、正反饋網(wǎng)絡(luò)、選頻網(wǎng)絡(luò)、穩(wěn)幅電路 四部分電路。 第九章 信號產(chǎn)生電路 二）基本組成部分作用 1) 放大電路：放大作用 2) 正反饋網(wǎng)絡(luò)：滿足相位條件 3) 選頻網(wǎng)絡(luò)：確定 f0， 保證電路產(chǎn)生 正弦波振蕩 4) 非線性環(huán)節(jié)（穩(wěn)幅環(huán)節(jié)）：穩(wěn)幅 ?常合二而一 第九章 信號產(chǎn)生電路 常用選頻網(wǎng)絡(luò)所用元件分類。 1) RC正弦波振蕩電路 ：幾百 kHz以下 2) LC正弦波振蕩電路 ：幾百 kHz～ 幾百 MHz 3) 石英晶體正弦波振蕩電路 ：振蕩頻率穩(wěn)定 三） 分類 第九章 信號產(chǎn)生電路 二、 產(chǎn)生正弦波的條件 產(chǎn)生正弦波的條件與負(fù)反饋放大電路產(chǎn)生自激的條件十分類似。 負(fù)反饋放大電路中是由于信號頻率達(dá)到了通頻帶的兩端時產(chǎn)生了足夠的附加相移，從而使負(fù)反饋?zhàn)兂闪苏答仭? 在振蕩電路中加的就是正反饋，振蕩建立后只是一種頻率的信號，無所謂附加相移。 一）條件 第九章 信號產(chǎn)生電路 FAAA?????? 1f 比較圖 (a) 和 (b)就可以明顯地看出負(fù)反饋放大電 路和正反饋振蕩電路的區(qū)別了。 由于振蕩電路的輸入信號 Xi=0 ，所以 。 0i ?X?(a) 負(fù)反饋放大電路 (b) 正反饋振蕩電路 A?F?A?F?39。ifXX? 39。 39。 39。11f f foi i i oX X XX AFX X X X? ? ? ? ?第九章 信號產(chǎn)生電路 振蕩條件 幅度平衡條件 相位平衡條件 1?FA ??1?FA ???AF = ?A+? F= ?2n? 第九章 信號產(chǎn)生電路 二 ） 分析方法 1) 是否存在主要組成部分（ 放大電路、正反饋網(wǎng)絡(luò)、 選頻網(wǎng)絡(luò)、穩(wěn)幅電路） ； 2) 放大電路能否正常工作，即是否有合適的 Q點(diǎn)， 信號是否可能正常傳遞 ； 3) 是否滿足相位條件，即是否存在 f0 ； 4) 是否滿足幅值條件，即是否可能起振。 第九章 信號產(chǎn)生電路 三）相位條件的判斷方法 瞬時極性法： 斷開反饋 ，在斷開處給放大電路加 f＝ f0的信號 Ui， 且規(guī)定其極性，然后根據(jù) Ui的極性 → Uo的極性 → Uf的極性 若 Uf與 Ui極性相同，則電路可能產(chǎn)生自激振蕩； 否則電路不可能產(chǎn)生自激振蕩。 第九章 信號產(chǎn)生電路 1|| ?FA ?? 振蕩器在剛剛起振時，為了克服電路中的損耗，需要正反饋強(qiáng)一些，即要求 這稱為 起振條件 。 三、 起振條件和穩(wěn)幅原理 1. |.| ?FA 既然 ，起振后就要產(chǎn)生增幅振蕩，需要 靠三極管大信號運(yùn)用時的非線性特性去限制幅度的增加， 這樣電路必然產(chǎn)生失真。這就要靠選頻網(wǎng)絡(luò)的作用，選出失真波形的基波分量作為輸出信號，以獲得正弦波輸出。 第九章 信號產(chǎn)生電路 由于正弦波振蕩電路中的放大器件是工作在 線性區(qū) （ RC振蕩電路）或 接近線性區(qū) （ LC振蕩電路），因此在分析中，可以近似按線性電路來處理。 第九章 信號產(chǎn)生電路 一、 RC網(wǎng)絡(luò)的頻率響應(yīng) RC正弦波振蕩電路 RC正弦波振蕩電路有 橋式振蕩電路 、 雙 T網(wǎng)絡(luò)式 和 移相式振蕩電路 等類型。在這里重點(diǎn)討論 橋式振蕩電路 。 第九章 信號產(chǎn)生電路 RC串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的電路如圖所示。 RC串聯(lián)臂的阻抗用 Z1表示， RC并聯(lián)臂的阻抗用 Z2表示。 )j/1( 111 CRZ ???222222j1 )j/1/ / (CRRCRZ?????RC串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò) 第九章 信號產(chǎn)生電路 1 ) 1 2 2 C ? 1 R C R 1 j( ) 1 ( 2 1 2 1 C R C R ? ? ? ? ? ? R / j + ) C j / 1 ( 2 1 2 2 2 2 1 1 1 2 R C C R C R R R ? ? ? ? ? ? ) j 1 ]( ) C j / 1 ( [ 2 2 2 1 1 2 R C R R R ? ? ? ? ? ? 諧振頻率為 : 21210 21CCRRf π?RCω10 ?當(dāng) R1 = R2， C1 = C2時，諧振角頻率和諧振頻率分別為 : RCf π210 ?)] j 1 /( [ + ) C j / 1 ( ) j 1 /( 2 2 2 1 1 2 2 2 2 1 2 C R R R C R R Z Z Z ? ? ? ? ? ? ? ? ? ofVVF??? ?第九章 信號產(chǎn)生電路 幅頻特性 : 相頻特性 : 31?F? 當(dāng) f=f0 時的 反饋系數(shù) ,且與頻率 f0的大小無關(guān)。此時的相角 ?F=0?。即改變頻率不會影響反饋系數(shù)和相角，在調(diào)節(jié)諧振頻率的過程中，不會停振，也不會使輸出幅度改變。 ?F?20022122121221 )(31)1()1(1?????? ??????? CRCRCCRR 3a r c t g11a r c t g0012211221F???????????????CCRRCRCR第九章 信號產(chǎn)生電路 RC串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的頻率特性曲線 諧振 :當(dāng) f = f0 時 ,輸出電壓幅值最大 ,是 輸入電壓的 3倍 ,且與輸入電壓同相 . 22 001||3 ( )F???????00F a r c t g 3????? ???幅頻特性 : 相頻特性 : 第九章 信號產(chǎn)生電路 二、 RC文氏橋振蕩電路 RC文氏橋振蕩電路如圖所示， RC 串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)是正反饋網(wǎng)絡(luò)，另外還增加了 R3和 R4負(fù)反饋網(wǎng)絡(luò)。 C R1和 C R2正反饋支路與 R R4負(fù)反饋支路正好構(gòu)成一個橋路，稱為 文氏橋 。 RC文氏橋振蕩電路 第九章 信號產(chǎn)生電路