模電18(振蕩電路)

1、9.1 濾波電路的基本概念與分類濾波電路的基本概念與分類9.3 高階有源濾波電路高階有源濾波電路*9.4 開關電容濾波器開關電容濾波器9.5 正弦波振蕩電路的振蕩條件正弦波振蕩電路的振蕩條件9.2 一階有源濾波電路一階有源濾波電路9.6 RC正弦波振蕩電路正弦波振蕩電路9.7 LC正弦波振蕩電路正弦波振蕩電路9.8 非正弦信號產(chǎn)生電路非正弦信號產(chǎn)生電路9.5 正弦波振蕩電路的振蕩條件正弦波振蕩電路的振蕩條件正反饋放大電路框圖正反饋放大電路框圖（注意與負反饋方框圖的差別）（注意與負反饋方框圖的差別）1. 振蕩條件振蕩條件fiaXXX 若環(huán)路增益若環(huán)路增益1 FA則則， faXX 去掉去掉， iX

2、oX仍有穩(wěn)定的輸出。仍有穩(wěn)定的輸出。又又fafa AFFAFA所以振蕩條件為所以振蕩條件為1)()( FA振幅平衡條件振幅平衡條件2)()(fan 相位平衡條件相位平衡條件起振條件起振條件2. 起振和穩(wěn)幅起振和穩(wěn)幅電路器件內(nèi)部噪聲以及電源接通擾動電路器件內(nèi)部噪聲以及電源接通擾動1)()( FA2)()(fan 當輸出信號幅值增加到一定程度時，就要限制它繼續(xù)增當輸出信號幅值增加到一定程度時，就要限制它繼續(xù)增加，否則波形將出現(xiàn)失真。加，否則波形將出現(xiàn)失真。 噪聲中，滿足相位平衡條件的某一頻率噪聲中，滿足相位平衡條件的某一頻率 0 0的噪聲信號被的噪聲信號被放大，成為振蕩電路的輸出信號。放大，成為振

3、蕩電路的輸出信號。 穩(wěn)幅的作用就是，當輸出信號幅值增加到一定程度時，穩(wěn)幅的作用就是，當輸出信號幅值增加到一定程度時，使振幅平衡條件從使振幅平衡條件從 回到回到1 AF。 1 AF4放大電路（包括負反饋放大電路）放大電路（包括負反饋放大電路）3. 振蕩電路基本組成部分振蕩電路基本組成部分4反饋網(wǎng)絡（構成正反饋的）反饋網(wǎng)絡（構成正反饋的）4選頻網(wǎng)絡（選擇滿足相位平衡條件的一個頻率。經(jīng)常與反饋選頻網(wǎng)絡（選擇滿足相位平衡條件的一個頻率。經(jīng)常與反饋 網(wǎng)絡合二為一。）網(wǎng)絡合二為一。）4穩(wěn)幅環(huán)節(jié)穩(wěn)幅環(huán)節(jié)9.6 RC正弦波振蕩電路正弦波振蕩電路1. 電路組成電路組成2. RC串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡的選頻特性串并聯(lián)選頻

4、網(wǎng)絡的選頻特性3. 振蕩電路工作原理振蕩電路工作原理4. 穩(wěn)幅措施穩(wěn)幅措施1. 電路組成電路組成正反饋網(wǎng)絡兼做選正反饋網(wǎng)絡兼做選頻網(wǎng)絡頻網(wǎng)絡RC橋式振蕩電路橋式振蕩電路Z Z1 1、 Z Z2 2、 R R1 1、 R Rf f構成四臂電橋，四個頂點構成四臂電橋，四個頂點分別接于放大器的兩輸入端、輸出端和地。分別接于放大器的兩輸入端、輸出端和地。故又稱文式橋電路故又稱文式橋電路反饋系數(shù)反饋系數(shù)2. RC串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡的選頻特性串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡的選頻特性)()()(ofsVsVsFV 幅頻響應幅頻響應又又212ZZZ 2)(31sCRsCRsCR j s且令且令RC10 則則)( j3100 VF

5、2002)(31 VF相頻響應相頻響應3)(arctan00f 2. RC串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡的選頻特性串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡的選頻特性當當2002)(31 VF幅頻響應有最大值幅頻響應有最大值RCffRC21 100 或或 31max VF相頻響應相頻響應0f 3)(arctan00f 3. 振蕩電路工作原理振蕩電路工作原理此時若放大電路的電壓增益為此時若放大電路的電壓增益為 用瞬時極性法判斷可知，用瞬時極性法判斷可知，電路滿足相位平衡條件電路滿足相位平衡條件則振蕩電路滿足振幅平衡條件則振蕩電路滿足振幅平衡條件0f 當當RC10 時，時，2fan 311f RRAV1313 VVFA電路可以輸出頻率為電路

6、可以輸出頻率為 的正弦波的正弦波RCf210 RC正弦波振蕩電路一般用于產(chǎn)生頻率低于正弦波振蕩電路一般用于產(chǎn)生頻率低于 1 MHz 的正弦波的正弦波 一、試將圖一、試將圖T8.3所示電路合理連線，組成所示電路合理連線，組成RC橋式正弦波振蕩電路。橋式正弦波振蕩電路。解：解：、與與相連，相連，與與相連，相連，與與相連，相連，與與相連。相連。如解圖如解圖T8.3所示。所示。 二、（二、（1）為使電路產(chǎn)生正弦）為使電路產(chǎn)生正弦波振蕩，標出集成運放的波振蕩，標出集成運放的“”和和“”；并說明電路是哪種；并說明電路是哪種正弦波振蕩電路。正弦波振蕩電路。 （2）若）若R1短路，則電路將產(chǎn)短路，則電路將產(chǎn)生

7、什么現(xiàn)象？生什么現(xiàn)象？ v （3）若）若R1斷路，則電路將斷路，則電路將產(chǎn)生什么現(xiàn)象？產(chǎn)生什么現(xiàn)象？v （4）若）若RF短路，則電路將短路，則電路將產(chǎn)生什么現(xiàn)象？產(chǎn)生什么現(xiàn)象？ （5）若）若RF斷路，則電路將產(chǎn)斷路，則電路將產(chǎn)生什么現(xiàn)象？生什么現(xiàn)象？ 解 ： （解 ： （ 1 ） 上） 上 “ ” 下下“” （2）輸出嚴重失真，幾）輸出嚴重失真，幾乎為方波。乎為方波。 （3）輸出為零。）輸出為零。 （4）輸出為零。）輸出為零。 （5）輸出嚴重失真，幾）輸出嚴重失真，幾乎為方波。乎為方波。(a) a=180 f=0當當f = f0 =2 RC1時時不滿足不滿足 a+ f =360的相的相位平衡條

8、件位平衡條件 不可能振蕩不可能振蕩(b) a=0當當f = f0 =2 RC1時時 f=0滿足滿足 a+ f =0或或360的的相位平衡條件相位平衡條件 可能振蕩可能振蕩采用非線性元件采用非線性元件4. 穩(wěn)幅措施穩(wěn)幅措施4熱敏元件熱敏元件熱敏電阻熱敏電阻起振時，起振時，311f RRAV即即1 VVFA熱敏電阻的作用熱敏電阻的作用 oV oI 功功耗耗 fR 溫度溫度 fR 阻阻值值 fR3 VA1 VVFA穩(wěn)幅穩(wěn)幅 VA采用非線性元件采用非線性元件4. 穩(wěn)幅措施穩(wěn)幅措施4場效應管（場效應管（JFET）31DS3p3 RRRAV穩(wěn)幅原理穩(wěn)幅原理 oV )(GS負負值值V DSR1 VVFA穩(wěn)幅

9、穩(wěn)幅 VA34 DCR 、整流濾波整流濾波T 壓控電阻壓控電阻 vDS iD vGS=0V -1V -2V -3V 3 VA可變電阻區(qū)，可變電阻區(qū)，斜率隨斜率隨vGS不不同而變化同而變化采用非線性元件采用非線性元件4二極管二極管穩(wěn)幅原理穩(wěn)幅原理 oV3 VA1 VVFA穩(wěn)幅穩(wěn)幅 VA31132 RRRAV起振時起振時聯(lián)聯(lián)支支路路的的等等效效電電阻阻并并和和、是是其其中中2133DD RR 3R4. 穩(wěn)幅措施穩(wěn)幅措施穩(wěn)幅環(huán)節(jié)穩(wěn)幅環(huán)節(jié)(1)可振蕩可振蕩(2)C1、Rf、Re1引入級間交引入級間交流電壓串聯(lián)負反饋流電壓串聯(lián)負反饋Re1Rf當當 略略2時，時，AVF=FV1=1+Re1Rf振蕩振蕩(3

10、)Rf:負溫度系數(shù)熱敏電阻負溫度系數(shù)熱敏電阻或或Re1:正溫度系數(shù)熱敏電阻正溫度系數(shù)熱敏電阻9.7 LC正弦波振蕩電路正弦波振蕩電路9.7.2 變壓器反饋式變壓器反饋式LC振蕩電路振蕩電路9.7.3 三點式三點式LC振蕩電路振蕩電路9.7.4 石英晶體振蕩電路石英晶體振蕩電路9.7.1 LC選頻放大電路選頻放大電路9.7.1 LC選頻放大電路選頻放大電路LRCLRCZ jj1)j(j1 等效損耗電阻等效損耗電阻)1j(CLRCLZ 一般有一般有LR 則則RCLZ 0當當 時，時，LC10 電路諧振。電路諧振。LC10 為諧振頻率為諧振頻率諧振時諧振時阻抗最大，且為純阻性。阻抗最大，且為純阻性。

11、1. 并聯(lián)諧振回路并聯(lián)諧振回路此時，此時，Is所引起的所引起的Vo最大，且最大，且Is與與Vo同相位。同相位。9.7.1 LC選頻放大電路選頻放大電路CQLQZ000定義定義CLRRCRLQ1100 為品質(zhì)因數(shù)為品質(zhì)因數(shù)同時有同時有scIQI 即即sLcIII 1. 并聯(lián)諧振回路并聯(lián)諧振回路RCLZ 09.7.1 LC選頻放大電路選頻放大電路阻抗頻率響應阻抗頻率響應（a）幅頻響應）幅頻響應 （b）相頻響應）相頻響應 02為相對失諧量，表明信號角頻率偏離諧振角頻率的程度為相對失諧量，表明信號角頻率偏離諧振角頻率的程度顯然，顯然，Q越大，選頻特性越好越大，選頻特性越好9.7.1 LC選頻放大電路選

12、頻放大電路2. 選頻放大電路選頻放大電路Tr1,Tr2：兩個變壓器：兩個變壓器Rc改為改為LC并聯(lián)支路，輸出電流并聯(lián)支路，輸出電流Ic在在LC并聯(lián)支路上引起交流輸并聯(lián)支路上引起交流輸出電壓，其中出電壓，其中C不足夠大，交流情況下不能看做短路。不足夠大，交流情況下不能看做短路。根據(jù)根據(jù)LC并聯(lián)支路的幅頻特性，支路選擇性的對于頻率為并聯(lián)支路的幅頻特性，支路選擇性的對于頻率為0的的信號進行放大。信號進行放大。1. 電路結構電路結構9.7.2 變壓器反饋式變壓器反饋式LC振蕩電路振蕩電路（定性分析）（定性分析）基本放大電路：穩(wěn)基本放大電路：穩(wěn)Q電路電路Rc改為改為LC并聯(lián)支路，輸出電流并聯(lián)支路，輸出電

13、流Ic在在LC并聯(lián)支路上引起交流輸出并聯(lián)支路上引起交流輸出電壓，其中電壓，其中C不足夠大，交流情不足夠大，交流情況下不能看做短路。況下不能看做短路。去掉信號源去掉信號源Vs，利用變壓器反饋，利用變壓器反饋，從交流輸出電壓中得到反饋電壓從交流輸出電壓中得到反饋電壓Vf，送到穩(wěn)，送到穩(wěn)Q電路輸入端。電路輸入端。為保證為保證Q點不變，變壓器副邊線點不變，變壓器副邊線圈一端接基極，一端接圈一端接基極，一端接Rb之間，之間，同時為保證該端交流接地，加同時為保證該端交流接地，加C1。2. 相位平衡條件相位平衡條件:3. 幅值平衡條件幅值平衡條件 通過選擇高通過選擇高 值的值的BJT和和調(diào)整變壓器的匝數(shù)比，

14、可以調(diào)整變壓器的匝數(shù)比，可以滿足滿足1 FA，電路可以起振。，電路可以起振。注意同名端注意同名端 9.7.2 變壓器反饋式變壓器反饋式LC振蕩電路振蕩電路（定性分析）（定性分析）9.7.2 變壓器反饋式變壓器反饋式LC振蕩電路振蕩電路 雖然波形出現(xiàn)了失真，但由于雖然波形出現(xiàn)了失真，但由于LC諧振電路的諧振電路的Q值很高，值很高，選頻特性好，所以仍能選出選頻特性好，所以仍能選出 0的正弦波信號。的正弦波信號。1. 電路結構電路結構2. 相位平衡條件相位平衡條件3. 幅值平衡條件幅值平衡條件4. 穩(wěn)幅穩(wěn)幅5. 選頻選頻 通過選擇高通過選擇高增益的場效應管和調(diào)增益的場效應管和調(diào)整變壓器的匝數(shù)比，可以

15、滿足整變壓器的匝數(shù)比，可以滿足1 FA使電路可以起振。使電路可以起振。 BJT進入非線性區(qū)，波形出現(xiàn)失真，進入非線性區(qū)，波形出現(xiàn)失真，從而幅值不再增加，達到穩(wěn)幅目的。從而幅值不再增加，達到穩(wěn)幅目的。（定性分析）（定性分析）VCCRb1ReRb2C1CeMLCcbeTvo(+)(-)(+)(+)VCCRb1ReRb2C1MLCcbeT(+)(+)(+)(+)反饋反饋滿足相位平衡條件滿足相位平衡條件滿足相位平衡條件滿足相位平衡條件反饋反饋T：共射接法：共射接法T：共基接法：共基接法ViVoVFViVF同相同相與與正反饋！正反饋！ViVoVF交流交流短路短路交流交流短路短路例例1：判斷組態(tài)，分析能否

16、振蕩：判斷組態(tài)，分析能否振蕩例二、分別標出圖示各電路中變壓器的同名端，例二、分別標出圖示各電路中變壓器的同名端，使之滿足正弦波振蕩的相位條件。使之滿足正弦波振蕩的相位條件。 VFVFVFVF9.7.3 三點式三點式LC振蕩電路振蕩電路仍然由仍然由LC并聯(lián)諧振電路構成選頻網(wǎng)絡并聯(lián)諧振電路構成選頻網(wǎng)絡A. 若中間點交流接地，則首端與尾端若中間點交流接地，則首端與尾端 相位相反。相位相反。1. 三點式三點式LC并聯(lián)電路并聯(lián)電路 中間端的瞬時電位一定在首、尾端中間端的瞬時電位一定在首、尾端電位之間。電位之間。三點的相位關系三點的相位關系B. 若首端或尾端交流接地，則其他兩若首端或尾端交流接地，則其他兩

17、 端相位相同。端相位相同。9.7.3 三點式三點式LC振蕩電路振蕩電路2. 電感三點式振蕩電路電感三點式振蕩電路CM2LL121o) )( (+CM2LL21f21o) )( (+缺點：缺點：反饋電壓取自電感兩端，因而對高次諧波敏感，使輸反饋電壓取自電感兩端，因而對高次諧波敏感，使輸出波形不理想。出波形不理想。9.7.3 三點式三點式LC振蕩電路振蕩電路3. 電容三點式振蕩電路電容三點式振蕩電路) )( (2121oCCCCL1+) )( (2121CCCCL21f+特點：特點：反饋電壓取自電容反饋電壓取自電容兩端，對高次諧波阻兩端，對高次諧波阻抗小，輸出波形好；抗小，輸出波形好；調(diào)節(jié)頻率時，必須調(diào)節(jié)頻率時，必須C1、 C2一起調(diào)（保一起調(diào)（保持反饋系數(shù)不變），持反饋系數(shù)不變），否則影響起振。否則影響起振。電容三點式振蕩電路的改進電容三點式振蕩電路的改進用用L、C串聯(lián)支路取串聯(lián)支路取代原代原L支路；支路；C1、 C2 C特點特點:1、C1、 C2 CC1C1C1C121+LC21fo則則頻率調(diào)節(jié)方便，不影響起振；頻率調(diào)節(jié)方便，不影響起振；2、不受雜散電容的影響、不受雜散電容的影響頻率穩(wěn)定性高。頻率穩(wěn)定性高。3、f fo高于高于100MHZ時，時， T可采用共基電路?？刹捎霉不娐?。) )( (2121CCCCL21f+VF不滿足不滿足相平條件相平條件電容三