CMOS正弦振蕩器設(shè)計(jì)

1、CMOS正弦振蕩器設(shè)計(jì)摘要 振蕩器是用來產(chǎn)生重復(fù)電子訊號(hào)（通常是正弦波或方波）的電子元件。其構(gòu)成的電路叫振蕩電路。能將直流電轉(zhuǎn)換為具有一定頻率交流電信號(hào)輸出的電子電路或裝置。種類很多，按電路結(jié)構(gòu)可分為阻容振蕩器、電感電容振蕩器、晶體振蕩器、音叉振蕩器等；按輸出波形可分為正弦波、方波、鋸齒波等振蕩器。廣泛用于電子工業(yè)、醫(yī)療、科學(xué)研究等方面。本文旨在設(shè)計(jì)一種CMOS正弦波發(fā)生電路，并分析產(chǎn)生正弦波的條件和具體的振蕩電路產(chǎn)生條件和原理以及關(guān)鍵部分的電路參數(shù)設(shè)計(jì)，并給出實(shí)驗(yàn)結(jié)果。 本課題的主要研究?jī)?nèi)容是設(shè)計(jì)了正弦波發(fā)生電路并對(duì)其進(jìn)行了模擬仿真，最后經(jīng)過模擬仿真的性能參數(shù)：開環(huán)增益80dB,單位增益帶寬

2、10MHz以上,相位裕度60度；共模抑制比80dB；輸出范圍-2V-2V；轉(zhuǎn)換速率10V/us以上，建立時(shí)間800n以下。滿足以上性能參數(shù)的運(yùn)放在振蕩電路的應(yīng)用中獲得了良好的仿真效果。此設(shè)計(jì)的驅(qū)動(dòng)電壓頻率為120kHz和230kHz，輸出正弦波幅度2V左右。設(shè)計(jì)的電路基本滿足本課題要求。 關(guān)鍵詞振蕩器；反饋網(wǎng)絡(luò)；選頻網(wǎng)絡(luò)；運(yùn)放電路；電路仿真AbstractOscillator are used to produce electronic signals repeat (usually is a sine wave or square wave) of electronic components

3、. It consists of the circuit called oscillating circuit. Can convert dc frequency signal output has certain exchange of electronic circuit or device. Many species, according to the circuit structure can be divided into resistance and capacitance and inductance and capacitance oscillator oscillator c

4、rystal oscillator, tuning fork oscillator, etc.; The output waveform can be divided into sine wave, square wave, sawtooth wave oscillator, etc. Widely used in the electronics industry, medical, scientific research, etc.This paper aims to design a CMOS circuit happened sine wave, and the analysis of

5、the specific conditions and the sine wave oscillator circuit produce conditions and principle and key parts of the circuit design parameters, and the experiment results are given.This topic is the main research contents design the circuit and its happened sine wave simulation, finally after simulati

6、on of performance parameters: open-loop gain 80 dB, units gain bandwidth 10 MHz above, the margin of the phase 60 degrees; Common mode rejection ratio 80 dB; Output-2 V-2 V; Conversion rate 10 V/us above, build time 800 n the following. Meet the performance parameters above the on the application of

7、 the oscillating circuit won the good simulation result. This design of driving voltage frequency for 120 kHz and 230 kHz, output sine wave amplitude around 2V. The circuit design basic meet this topic requirements.Key wordsOscillator; The feedback network; Frequency selective network; Amplifier; Ci

8、rcuit simulationIV目錄摘要IAbstractII第一章 緒論11.1 振蕩器的發(fā)展11.2課題研究的意義21.3課題研究的內(nèi)容3第二章 振蕩器簡(jiǎn)介42.1振蕩器42.1.1 振蕩器分類42.1.2 振蕩器構(gòu)成42.1.3 振蕩器的應(yīng)用42.2 正弦波振蕩器52.2.1 正弦振蕩器分類52.2.2 正弦振蕩器的電路組成52.2.3 正弦振蕩器的工作原理62.3 RC正弦波振蕩器72.3.1 RC選頻網(wǎng)絡(luò)及其特性72.3.2 RC文氏電橋振蕩電路92.4 LC正弦波振蕩器102.4.1 LC并聯(lián)電路的頻率特性102.4.2 變壓器反饋式振蕩電路112.4.3三點(diǎn)式振蕩電路122.

9、5 本章小結(jié)13第三章 振蕩運(yùn)放設(shè)計(jì)143.1 運(yùn)放簡(jiǎn)介143.1.1 運(yùn)放的基本結(jié)構(gòu)143.1.2 運(yùn)放主要參數(shù)153.1.3理想運(yùn)算放大器163.2本設(shè)計(jì)運(yùn)放結(jié)構(gòu)173.3尺寸設(shè)計(jì)183.4 運(yùn)放仿真結(jié)果203.5本章小結(jié)24第四章 正弦振蕩器設(shè)計(jì)254.1 電路設(shè)計(jì)254.1.1電路圖254.1.2參數(shù)確定264.2 仿真結(jié)果284.3 版圖294.3.1版圖設(shè)計(jì)的目標(biāo)294.3.2版圖設(shè)計(jì)的內(nèi)容294.3.3版圖設(shè)計(jì)294.4 本章小結(jié)31結(jié)論32參考文獻(xiàn)33附錄一34致謝38CMOS正弦振蕩器設(shè)計(jì)第一章 緒論1.1 振蕩器的發(fā)展 “擺”可以說是人類歷史上的第一代振蕩器，這個(gè)時(shí)候的振蕩

10、器主要是用來記錄時(shí)間，所以也有人把振蕩器叫做時(shí)鐘，第一代振蕩器的出現(xiàn)，給人類的生活帶來了質(zhì)的飛躍，從此，人類有了統(tǒng)一的計(jì)時(shí)工具。第一代振蕩器造就了鐘表的出現(xiàn)，但是振蕩器對(duì)人類的貢獻(xiàn)還遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有結(jié)束。幾十年以后，人類又發(fā)明了電子振蕩器。 電子振蕩器可以稱做第二代振蕩器，它的出現(xiàn)，成就了無線電通信和有線通信，后來的廣播電視，電報(bào)電話，都是在高頻振蕩頻率上面加載了各種信號(hào)進(jìn)行傳送。 第一代振蕩器屬于機(jī)械振蕩器，它有一個(gè)很大的缺點(diǎn)，就是頻率很低，只能用作鐘的基準(zhǔn)。同樣，第二代振蕩器電子振蕩器也有其致命的缺點(diǎn)，就是噪聲非常大，而且是頻率越高噪聲越大，這一缺點(diǎn)是因?yàn)殡娐繁旧淼奶卣魉鶝Q定的，也是無法克服的。但

11、是，人類是不會(huì)因?yàn)檫@點(diǎn)困難而停止探索的步伐，振蕩器的發(fā)展也依舊沒有結(jié)束。隨著材料科學(xué)的發(fā)展，一種叫做人工水晶的晶體材料誕生了。 近代，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，水晶有著一個(gè)奇異的電子特征壓電效應(yīng)，就是說，如果給水晶材料施加壓力，在它的兩端就會(huì)出生電壓，相反，如果在它兩端加上電壓，水晶本身就會(huì)產(chǎn)生變形。如果這種電壓按照一定的規(guī)律反復(fù)加減，水晶就會(huì)產(chǎn)生振蕩。隨著水晶的體形不同，產(chǎn)生振蕩的頻率也會(huì)不一樣。將特殊切、磨好的水晶片焊上電極加入到電路當(dāng)中，就成了一個(gè)高質(zhì)量的振蕩器。 石英振蕩器的普及，使得人類的生活質(zhì)量向前進(jìn)了一大步。石英振蕩器的特點(diǎn)是頻率高、振蕩穩(wěn)定、噪聲低、體積小、價(jià)格便宜，這使得它成為了推動(dòng)電子產(chǎn)

12、品技術(shù)發(fā)展的重要基礎(chǔ)。從各方面來說，石英振蕩器都是一個(gè)非常優(yōu)秀的振蕩器，同時(shí)由于它的價(jià)格低廉，已經(jīng)成為當(dāng)今電子產(chǎn)品不可或缺的東西。 然而，人類對(duì)科技進(jìn)步的要求總是那樣貪得無厭，雖然我們已經(jīng)享受到了電腦、手機(jī)、家用電器給我們帶來的生活質(zhì)量上的飛躍，可是我們依舊在抱怨計(jì)算機(jī)運(yùn)算速度慢、上網(wǎng)的網(wǎng)速慢、手機(jī)信號(hào)不好等，這些要求都給石英振蕩器出了難題，因?yàn)槿祟悓?duì)石英振蕩器的使用已經(jīng)達(dá)到了極限。最重要的一點(diǎn)就是，石英振蕩器的頻率已經(jīng)不能再高了。 石英振蕩器的頻率高低，是由它的晶體厚度來決定的，厚度越薄，頻率越高?，F(xiàn)在的高頻石英振蕩器已經(jīng)薄得像紙一樣不能再薄了。可是它提供的頻率高度依然不能滿足人類不斷增長(zhǎng)的

13、使用要求。 終于，在上世紀(jì)九十年代，工作于美國(guó)宇航局噴氣動(dòng)力實(shí)驗(yàn)室的華裔科學(xué)家姚曉天博士發(fā)明了光電振蕩器，打破了人類振蕩器開發(fā)進(jìn)步的僵局。這種振蕩器頻率比最快的石英振蕩器高近一千倍，而噪聲卻比石英振蕩器還低，且振蕩頻率不受外界環(huán)境影響，成本也能夠降得很低。 那么，什么是光電振蕩器呢？這要從前面所說的幾種振蕩器的工作原理談起。 如果總結(jié)一下上面振蕩器產(chǎn)生振蕩的原理你會(huì)發(fā)現(xiàn)，振蕩器的振蕩，就是兩種能量形式之間的有規(guī)律地相互轉(zhuǎn)換。 對(duì)于電子振蕩器來說，因?yàn)樗怯呻娙莺碗姼袠?gòu)成，所以它的振蕩是通過電場(chǎng)能量和磁場(chǎng)能量之間的不斷轉(zhuǎn)換而形成振蕩。 石英振蕩器的工作原理和上面兩種振蕩器有較大區(qū)別，上面的兩種振

14、蕩器只是同一種能量的不同能量形式之間的轉(zhuǎn)換，而石英振蕩器是電能和機(jī)械能之間的轉(zhuǎn)換，給石英晶體壓力，它兩端就產(chǎn)生了電壓，機(jī)械能變成了電能。給它加電壓，它就產(chǎn)生形變，電能變成了機(jī)械能，這樣周而復(fù)始，形成了振蕩。 光電振蕩器是一種全新的能量轉(zhuǎn)換方式，它是通過光能和電能之間的不斷轉(zhuǎn)換而產(chǎn)生振蕩。 光電振蕩器基本構(gòu)成為激光光源、電光調(diào)制晶體、光存儲(chǔ)單元，激光通過電光調(diào)制進(jìn)入光存儲(chǔ)單元，在光存儲(chǔ)單元傳播一段路徑以后再由電光調(diào)制器轉(zhuǎn)換成電能，通過電能存儲(chǔ)后再次轉(zhuǎn)換為光進(jìn)入光存儲(chǔ)單元，如此周而復(fù)始實(shí)現(xiàn)振蕩。 光電振蕩器因?yàn)槭褂昧斯饽茏鳛檎袷幠芰哭D(zhuǎn)換媒介，所以噪聲低，頻率高，不受外界環(huán)境變化的影響。成為當(dāng)今振蕩

15、器中綜合性能最好的振蕩。 縱觀振蕩器的發(fā)展歷程，機(jī)械振蕩器的出現(xiàn)讓人類有了準(zhǔn)確的時(shí)間概念。電子振蕩器的出現(xiàn)給人類帶來了遠(yuǎn)程通訊。石英振蕩器的出現(xiàn)帶來了數(shù)字電信號(hào)的實(shí)現(xiàn)，使得電子技術(shù)和人類的生活息息相關(guān)。現(xiàn)在，一個(gè)性能更加優(yōu)良的振蕩器問世了1。1.2課題研究的意義振蕩器主要適用于各大中院校、醫(yī)療、石油化工、衛(wèi)生防疫、環(huán)境監(jiān)測(cè)等科研部門作生物、生化、細(xì)胞、菌種等各種液態(tài)、固態(tài)化合物的振蕩培養(yǎng)。振蕩器的作用是將直流電變交流電。正弦波振蕩器是模擬集成電路中的一種基本電路，它在生物醫(yī)學(xué)、地球物理和控制儀表系統(tǒng)中，以及在超聲波探傷、無線廣播信號(hào)的發(fā)送和接收中,都有較為廣泛的應(yīng)用，而且在伺服裝置、測(cè)試設(shè)備及

16、通訊系統(tǒng)中也經(jīng)常需要性能穩(wěn)定且頻率精確的正弦波源。人們已經(jīng)對(duì)正弦波振蕩器做了大量的研究，尤其對(duì)用單個(gè)運(yùn)放，改變一個(gè)電阻的阻值就能調(diào)頻的正弦波振蕩器，并提出了很多結(jié)構(gòu)的振蕩電路。正弦波振蕩器的硬件多以模擬電路為主，無論是RC振蕩器還是LC振蕩器，其精度還有體積都難以滿足越來越高的要求。本課題即為順應(yīng)市場(chǎng)對(duì)振蕩器的微型化、集成化的需求，采用較容易實(shí)現(xiàn)的RC正弦波發(fā)生電路進(jìn)行集成化的設(shè)計(jì)，從而對(duì)于正弦振蕩器的集成方面進(jìn)行有益的嘗試。1.3課題研究的內(nèi)容本課題的主要研究?jī)?nèi)容是在充分調(diào)研目前存在的各種正弦波振蕩器的原理和性能的基礎(chǔ)上，選擇其中適合集成的電路結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)一種集成的正弦波振蕩器，利用電路設(shè)計(jì)和

17、仿真軟件進(jìn)行電路的設(shè)計(jì)和仿真，改進(jìn)電路參數(shù)，最終實(shí)現(xiàn)電路的優(yōu)化設(shè)計(jì)。本課題的主要研究?jī)?nèi)容：1、查閱國(guó)內(nèi)外相關(guān)資料，了解國(guó)內(nèi)外正弦波振蕩電路的發(fā)展?fàn)顩r、性能要求和指標(biāo)，在深入分析正弦波振蕩電路的工作原理，掌握正弦波振蕩電路設(shè)計(jì)思想的基礎(chǔ)上確定集成正弦波振蕩器的最優(yōu)方案。2、根據(jù)電路的具體要求和正弦波振蕩電路的性能要求的參數(shù)和指標(biāo)，確定具有高增益，高輸入輸出擺幅，高驅(qū)動(dòng)能力的運(yùn)算放大器的CMOS電路結(jié)構(gòu)，并利用Tanner EDA工具軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)和模擬，進(jìn)而對(duì)整個(gè)正弦波振蕩電路并進(jìn)行設(shè)計(jì)和模擬。3、在確定電路結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，對(duì)于電路的各部分參數(shù)進(jìn)行計(jì)算和仿真驗(yàn)證，對(duì)電路參數(shù)進(jìn)行反復(fù)的分析和調(diào)整，優(yōu)化

18、電路，使之滿足性能要求。第二章 振蕩器簡(jiǎn)介2.1振蕩器振蕩器是一種不需外加信號(hào)激勵(lì)而能自動(dòng)將直流能量變換為周期性交變能量的裝置。從能量的觀點(diǎn)看，放大器是一種在輸入信號(hào)控制下，將直流電源提供的能量轉(zhuǎn)變?yōu)榘摧斎胄盘?hào)規(guī)律變化的交變能量的電路，而振蕩器是不需要輸入信號(hào)控制，就能自動(dòng)地將直流電源的能量轉(zhuǎn)變?yōu)樘囟l率和幅度的交變能量的電路2。2.1.1 振蕩器分類振蕩器：按振蕩波形分類：正弦波振蕩器、非正弦波振蕩器。按工作機(jī)理分類：反饋振蕩器、負(fù)阻振蕩器。按選頻網(wǎng)絡(luò)分類：LC振蕩器、RC振蕩器、晶體振蕩器、壓控振蕩器、壓控晶體振蕩器、集成振蕩器、開關(guān)電容振蕩器。2.1.2 振蕩器構(gòu)成振蕩器正常工作，必須有

19、以下四個(gè)部分3（1）放大器：至少有一個(gè)有放大作用的有源器件（2）正反饋通路或負(fù)阻：必須有一個(gè)能夠補(bǔ)充元器件能量損耗的正反饋通路或負(fù)阻器件，以保證有穩(wěn)定的振蕩（3）頻率決定元件或回路：振蕩器必須有頻率決定元件或回路，如電阻、電容、電感、和晶體，以及它們構(gòu)成的選頻回路、相移網(wǎng)絡(luò)、或延時(shí)網(wǎng)絡(luò)（4）電源：為振蕩器提供能源2.1.3 振蕩器的應(yīng)用通信系統(tǒng)中有廣泛的應(yīng)用：混頻器的本振信號(hào)，調(diào)制的載波信號(hào)、解調(diào)的本地載波信號(hào)，時(shí)鐘、定時(shí)電路、電子測(cè)量設(shè)備的基準(zhǔn)信號(hào)。工業(yè)生產(chǎn)部門廣泛應(yīng)用的高頻電加熱設(shè)備：微波爐，電療設(shè)備等。2.2 正弦波振蕩器正弦振蕩器是一個(gè)沒有輸入信號(hào)的帶選頻網(wǎng)絡(luò)的正反饋放大器。利用具有選

20、頻特性的電路來選擇某一個(gè)頻率的信號(hào)使其滿足振蕩條件，則振蕩器輸出信號(hào)的頻率即決定于選頻網(wǎng)絡(luò)的特性，且在沒有激勵(lì)信號(hào)的情況下，能自動(dòng)的將直流電源能量轉(zhuǎn)換為周期性交流信號(hào)輸出的電子電路4。正弦波振蕩器廣泛用于各種電子設(shè)備中。此類應(yīng)用中，對(duì)振蕩器提出的要求是振蕩頻率和振蕩振幅的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。正弦波振蕩器的另一類用途是作為高頻加熱設(shè)備和醫(yī)用電療儀器中的正弦交變能源。這類應(yīng)用中，對(duì)振蕩器提出的要求主要是高效率地產(chǎn)生足夠大的正弦交變功率，而對(duì)振蕩頻率的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性的要求一般不作苛求。2.2.1 正弦振蕩器分類正弦波振蕩器分為正反饋型振蕩器和負(fù)阻振蕩器 (1)正反饋型振蕩器：凡是將放大器的輸出信號(hào)經(jīng)過正

21、反饋網(wǎng)絡(luò)回授到輸入端作為輸入信號(hào)來控制能量轉(zhuǎn)換，從而產(chǎn)生等幅持續(xù)的振蕩電路稱正反饋振蕩器。正反饋型振蕩器又分為：RC正弦波振蕩器，LC正弦波振蕩器，石英晶體振蕩器。(2)負(fù)阻振蕩器凡是將負(fù)阻器件接到諧振回路用來抵消回路的損耗，從而產(chǎn)生等幅持續(xù)的振 蕩電路稱負(fù)阻振蕩器。2.2.2 正弦振蕩器的電路組成 (1)放大電路：保證放大信號(hào)，并向電路提供能量。 (2)反饋網(wǎng)絡(luò)：引入正反饋，使之滿足相位和幅度平衡條件。 (3)選頻網(wǎng)絡(luò)：選擇某一頻率，滿足起振條件，保證輸出為單一頻率的正弦波信號(hào)。(4)穩(wěn)幅措施的電路：保證正弦波振蕩器輸出具有穩(wěn)定幅度的正弦波信號(hào)。2.2.3 正弦振蕩器的工作原理正弦波振蕩器的

22、工作原理包括起振條件,平衡條件和穩(wěn)定條件。三者缺一不可5。 (1)起振條件：為使振蕩過程中輸出幅度不斷增加，應(yīng)使反饋回來的信號(hào)比輸入到放大器的信號(hào)大，即振蕩開始時(shí)應(yīng)為增幅振蕩，即 （2-1）式（2-1）稱為自激振蕩的起振條件。與平衡條件相應(yīng)的，振蕩器的起振條件又可細(xì)分為起振的振幅條件： （2-2）相位條件： （2-3）其中起振的相位條件即為正反饋條件。 (2) 平衡條件：自激振蕩的條件就是環(huán)路增益為1，即 （2-4）通常又稱為振蕩器的平衡條件。   振蕩器的平衡條件又可細(xì)分為振幅平衡條件： （2-5）相位平衡條件： （2-6）值得說明的是：當(dāng)，形成增幅電路振蕩；當(dāng)時(shí)，形成減

23、幅振蕩。平衡時(shí)電源供給的能量等于環(huán)路消耗的能量；通常的環(huán)路只在某一特定才滿足相位條件。 (3)穩(wěn)定條件:振蕩器的穩(wěn)定條件相應(yīng)地可分為振幅穩(wěn)定條件和相位穩(wěn)定條件。 振幅穩(wěn)定條件要使振幅穩(wěn)定，振蕩器在其平衡點(diǎn)必須具有阻止振幅變化的能力。具體來說，就是在平衡點(diǎn)附近，當(dāng)不穩(wěn)定因素使振幅增大時(shí)，環(huán)路增益將減小，從而使振幅減小。 相位穩(wěn)定條件同理，要使相位穩(wěn)定，振蕩器在其平衡點(diǎn)必須具有阻止相位變化的能力。 振幅穩(wěn)定條件：  （2-7）相位穩(wěn)定條件： （2-8）因?yàn)檎也ㄕ袷幤鞯钠鹫駰l件是 ，從幅頻特性曲線可得，當(dāng)時(shí)，所以當(dāng)時(shí)，即RC串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò)匹配一個(gè)電壓放大倍數(shù)略大于3的正反饋放大器時(shí)，就可

24、構(gòu)成正弦波振蕩器。 從理論上講，任何滿足放大倍數(shù)要求的放大電路與RC串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò)都可組成正弦波振蕩電路；但是，實(shí)際上，所選用的放大電路應(yīng)具有盡可能大的輸入電阻和盡可能小的輸出電阻，以減小放大電路對(duì)選頻特性的影響，使振蕩頻率幾乎僅僅決定于選頻網(wǎng)絡(luò)。因此，通常選用引入電壓串聯(lián)負(fù)反饋的放大電路，如同相比例運(yùn)算電路。2.3 RC正弦波振蕩器2.3.1 RC選頻網(wǎng)絡(luò)及其特性RC串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的電路如圖2-1所示。RC串聯(lián)臂的阻抗用Z1表示，RC并聯(lián)臂阻抗用Z2表示6。其頻率響應(yīng)如下： （2-9） （2-10） 圖2-1 RC串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)反饋網(wǎng)絡(luò)的反饋系數(shù)為：（2-11）諧振頻率為： （2-12）當(dāng)R1 =

25、R2，C1 = C2時(shí)，諧振角頻率和諧振頻率分別為： （2-13） （2-14）幅頻特性： （2-15） 相頻特性： （2-16） 幅頻特性曲線:如圖2-2 由上式：時(shí)：(最大)，時(shí)：當(dāng),，時(shí)： 當(dāng)，。 圖2-2 幅頻相頻特性曲線由上圖可見,當(dāng)時(shí),F達(dá)到最大值并等于1/3,相位移為0,輸出電壓與輸入電壓同相,對(duì)于該頻率,所取的輸出電壓即幅度是最大的,所以RC串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)具有選頻作用.相頻特性曲線:如圖2-2當(dāng)時(shí)（減小)則：超前相位（0時(shí),+/2)，當(dāng)時(shí)（增大)則：滯后相位-(時(shí)，-/2)，當(dāng)時(shí)，與同相。2.3.2 RC文氏電橋振蕩電路RC文氏電橋振蕩電路是以RC選頻網(wǎng)絡(luò)為負(fù)載的振蕩器，其模型框圖

26、如圖2-3所示7。 RC選頻網(wǎng)絡(luò)+ 放大_ RC選頻網(wǎng)絡(luò) 圖2-3 RC振蕩器框圖電路圖如圖2-4所示：圖2-4 RC文氏橋振蕩器這個(gè)電路由兩部分組成，即放大電路和選頻網(wǎng)絡(luò)。放大電路由集成運(yùn)放所組成的電壓串聯(lián)負(fù)反饋放大電路，取其輸入阻抗高和輸出阻抗低的特點(diǎn)。而選頻網(wǎng)絡(luò)則由Z1、Z2組成，同時(shí)兼做正反饋網(wǎng)絡(luò)。由圖2-4可知，Z1、Z2和R3、R4正好形成一個(gè)四臂電橋電橋的對(duì)角線頂點(diǎn)接到放大電路的兩個(gè)輸入端，橋式振蕩電路由此得來。當(dāng)C1 =C2、R1 =R2時(shí)： (2-17) (2-18) (2-19)為滿足振蕩的幅度條件，所以Af3。加入R3R4支路，構(gòu)成串聯(lián)電壓負(fù)反饋： (2-20)RC文氏橋

27、振蕩電路的穩(wěn)幅作用是靠熱敏電阻R4實(shí)現(xiàn)的。R4是正溫度系數(shù)熱敏電阻，當(dāng)輸出電壓升高，R4上所加的電壓升高，即溫度升高，R4的阻值增加，負(fù)反饋增強(qiáng)，輸出幅度下降。若熱敏電阻是負(fù)溫度系數(shù)，應(yīng)放置在R3的位置，如圖2-4。2.4 LC正弦波振蕩器LC正弦波振蕩電路可產(chǎn)生頻率高達(dá)1000MHz以上的正弦波信號(hào)。由于普通集成運(yùn)放的頻帶較窄，而高速集成運(yùn)放比較貴，所以LC正弦波振蕩電路一般由分立元件組成。常見的LC正弦波振蕩電路有變壓器反饋式、電感三點(diǎn)式和電容三點(diǎn)式三種。它們的共同特點(diǎn)是用LC諧振回路作為選頻網(wǎng)絡(luò)，而且一般采用LC并聯(lián)回路。LC常用來產(chǎn)生頻率比較高的振蕩。2.4.1 LC并聯(lián)電路的頻率特性

28、諧振時(shí)回路等效阻抗呈現(xiàn)純阻抗性質(zhì)，且達(dá)到最大值,稱為諧振阻抗Z。 (2-21) Q值稱為品質(zhì)因數(shù)，它是LC并聯(lián)回路的重要指標(biāo)。(2-22) 稱為諧振頻率： (2-23) (2-24)諧振時(shí)|Z|值最大, j=0。Q值越大，|Z|曲線越尖，曲線在o附近越陡，選頻特性越好，組成振蕩器時(shí)，頻率穩(wěn)定性越好。利用LC并聯(lián)諧振回路組成的振蕩器,其選頻網(wǎng)絡(luò)常常就是放大器的負(fù)載。放大電路的增益具有選頻特性。在諧振時(shí),LC電路呈現(xiàn)純電阻性,對(duì)放大電路相移的分析與電阻負(fù)載時(shí)相同。2.4.2 變壓器反饋式振蕩電路振蕩電路的放大環(huán)節(jié)采用特征頻率高的分立的晶體管來實(shí)現(xiàn)，避免采用運(yùn)放組件。產(chǎn)生頻率較高的正弦波。 變壓器的

29、原邊繞組L1和副邊繞組L2各有一端交流接地，其它兩端的相位關(guān)系是：若互為同名端，則相位相同。若互為異名端，則相位相反。這個(gè)電路的反饋是通過L1和L2之間的變壓器耦合來實(shí)現(xiàn)的。圖2-5 變壓器反饋式振蕩電路圖起振的振幅條件： ，只要變壓器的匝數(shù)比設(shè)計(jì)恰當(dāng)，一般都可滿足。振蕩頻率： （2-25） 穩(wěn)幅措施：LC正弦波振蕩電路的穩(wěn)幅措施是利用放大電路的非線性實(shí)現(xiàn)的。2.4.3三點(diǎn)式振蕩電路LC并聯(lián)諧振電路三個(gè)端子分別接至晶體管的e, b, c上，滿足相位平衡條件和振幅平衡條件，這樣組成的振蕩電路稱為三點(diǎn)式振蕩電路。 (2-26)1. 電感三點(diǎn)式分析相位條件：瞬時(shí)極性法若電感的中間抽頭交流接地，則首端

30、與尾端的相位相反。若電感的首端與尾端交流接地，則電感其他兩個(gè)端點(diǎn)的相位相同。圖2-6 電感三點(diǎn)式振蕩電路圖2.電容三點(diǎn)式由瞬時(shí)極性法判斷可見滿足相位條件。電路參數(shù)合適，便可滿足幅值條件。圖2-7 電容三點(diǎn)式振蕩電路圖振蕩頻率為： (2-27) (2-28)2.5 本章小結(jié)本章主要分析了正弦波發(fā)生電路的組成、正弦振蕩器工作原理包括：起振條件、平衡條件、穩(wěn)定條件。產(chǎn)生正弦波的條件以及幾種RC正弦波電路和LC正弦波電路的原理。振蕩電路初始信號(hào)的由來：電路中出現(xiàn)微小的擾動(dòng)，例如接通電源所產(chǎn)生的電流沖擊，或者電子元件內(nèi)部產(chǎn)生的噪聲電壓，都可以成為振蕩電路的初始信號(hào)。這些擾動(dòng)信號(hào)包含有很寬的頻率成分，但只

31、有的頻率滿足相位平衡條件。判斷能否產(chǎn)生正弦振蕩的方法：（1）是否可能振蕩首先看電路供電是否正確；二是看是否滿足相位平衡條件；（2）是否起振看是否滿足振幅起振條件；（3）是否產(chǎn)生正弦波看是否有正弦選頻網(wǎng)絡(luò)。第三章 振蕩運(yùn)放設(shè)計(jì)運(yùn)算放大器是許多模擬及混合信號(hào)系統(tǒng)中的重要的組成部分。運(yùn)放在各種功能電路中得到廣泛的應(yīng)用，比如直流偏置的產(chǎn)生和高速放大、濾波電路。隨著CMOS工藝的進(jìn)步，電源電壓和器件溝道長(zhǎng)度都在減小，對(duì)于運(yùn)放的設(shè)計(jì)提出越來越多的難題8。3.1 運(yùn)放簡(jiǎn)介運(yùn)算放大器（Operational Amplifier,簡(jiǎn)稱OP、OPA、OPAMP）是一種直流耦合差模（差動(dòng)模式）輸入、通常為單端輸出（

32、Differential-in, single-ended output）的高增益（gain）電壓放大器，因?yàn)閯傞_始主要用于加法，乘法等運(yùn)算電路中，因而得名。一個(gè)理想的運(yùn)算放大器必須具備下列特性：無限大的 輸入阻抗、等于零的輸出阻抗、無限大的開回路增益、無限大的共模排斥比的部分、無限大的頻寬。最基本的運(yùn)算放大器如圖3-1。一個(gè)運(yùn)算放大器模組一般包括 一個(gè)正輸入端(OP_P)、一個(gè)負(fù)輸入端(OP_N)和一個(gè)輸出端(OP_O)。3.1.1 運(yùn)放的基本結(jié)構(gòu)運(yùn)放一般由4部分組成，結(jié)構(gòu)如圖3-1所示9。輸入級(jí)輸出級(jí)中間級(jí) 偏置電路圖3-1 運(yùn)放結(jié)構(gòu)方框圖其中：輸入級(jí)常用雙端輸入的差動(dòng)放大電路組成，一般要

33、求輸入電阻高，差摸放大倍數(shù)大，抑制共模信號(hào)的能力強(qiáng)，靜態(tài)電流小，輸入級(jí)的好壞直接影響運(yùn)放的輸入電阻、共模抑制比等參數(shù)。中間級(jí)是一個(gè)高放大倍數(shù)的放大器，該級(jí)的放大倍數(shù)可達(dá)數(shù)千乃數(shù)萬倍。輸出級(jí)具有輸出電壓線性范圍寬、輸出電阻小的特點(diǎn)。偏置電路向各級(jí)提供靜態(tài)工作點(diǎn)。3.1.2 運(yùn)放主要參數(shù)1、輸出擺幅V0 輸出擺幅即輸出信號(hào)的幅度范圍。現(xiàn)在使用運(yùn)放的系統(tǒng)要求大的電壓擺幅以適應(yīng)大范圍的信號(hào)值。 所以對(duì)大擺幅的需求使全差分的運(yùn)放使用相當(dāng)普遍。但是，由于對(duì)于運(yùn)算放大電路，最大的電壓擺幅與器件尺寸、偏置電流、速度之間，其性能指標(biāo)是相互制約，是一個(gè)很重要的課題、可以互換的。這對(duì)于運(yùn)放設(shè)計(jì)而言，大的擺幅是一個(gè)很

34、重要的課題。2、建立時(shí)間t 建立時(shí)間是用來描述電路的輸出信號(hào)的穩(wěn)定狀況，輸入的信號(hào)經(jīng)過工作電路后，輸出信號(hào)經(jīng)過一定時(shí)間內(nèi)的起伏最后趨近穩(wěn)定。對(duì)于階躍響應(yīng)信號(hào)，建立時(shí)間包括建立時(shí)間和保持時(shí)間。3、電源抑制比PSRR運(yùn)算放大器的電源線上的噪聲也會(huì)對(duì)輸出信號(hào)造成影響，因此必須適當(dāng)?shù)亍耙种啤痹肼暋６娫匆种票染褪菧y(cè)量運(yùn)算放大器抑制這種偏差的程度的量。一般定義它為：從輸入到輸出的增益除以從電源到輸出的增益。 因?yàn)楝F(xiàn)在的運(yùn)算放大器逐漸出趨向于低壓低功耗，對(duì)供電電源的要求也越來越高。4、轉(zhuǎn)換速率SR (壓擺率)轉(zhuǎn)換速率SR 是指放大電路在電壓放大倍數(shù)等于1的條件下，輸入大信號(hào)（例如階躍信號(hào)）時(shí)，放大電路輸出

35、電壓對(duì)時(shí)間的最大變化速率。它反映了運(yùn)放對(duì)于快速變化的輸入信號(hào)的響應(yīng)能力。轉(zhuǎn)換速率SR的表達(dá)式為 (3-1)轉(zhuǎn)換速率SR是在大信號(hào)和高頻信號(hào)工作時(shí)的一項(xiàng)重要指標(biāo)，目前一般通用型運(yùn)放壓擺 率在110V/s左右。 5、開環(huán)帶寬Bw開環(huán)帶寬又稱3dB帶寬，是指運(yùn)算放大器的差模電壓放大倍數(shù)Aud在高頻段下降 3dB所對(duì)應(yīng)的頻率fh。、共模抑制比KCMRR共模抑制比是用來說明差分式放大電路抑制共模信號(hào)的能力的一項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)，其定義為放大電路對(duì)差模信號(hào)的電壓增益Add與對(duì)共模信號(hào)的電壓增益Adc之比的絕對(duì)值， (3-2)差模電壓增益越大，共模電壓增益越小， 則共模抑制能力越強(qiáng).放大電路的性能越優(yōu)良，因此希望K

36、CMRR值越大越好。共模抑制比有時(shí)，也用分貝(dB)數(shù)來表示: (3-3)、 開環(huán)增益開環(huán)增益即開環(huán)差模電壓增益，是指運(yùn)算放大電路正常工作，接入規(guī)定負(fù)載，無反饋情況下的直流差模增益，它的測(cè)量電路如圖 3-1。開環(huán)增益與輸出電壓有關(guān)，通常是在規(guī)定的輸出電壓幅度測(cè)得的值。 圖3-1增益、相位裕量、擺幅測(cè)量電路圖、單位增益帶寬BWG單位增益帶寬BWG是指信號(hào)頻率增加，使Aud下降到1時(shí)所對(duì)應(yīng)的頻率ft， 即Aud為0dB時(shí)的信號(hào)頻率ft。3.1.3理想運(yùn)算放大器一個(gè)理想的運(yùn)算放大器(ideal OPAMP）必須具備下列特性：無限大的輸入阻抗(Zin=）：理想的運(yùn)算放大器輸入端不容許任何電流流入，亦即

37、輸入阻抗無限大。趨近于零的輸出阻抗（Zout=0）：理想運(yùn)算放大器的輸出端是一個(gè)完美的電壓源，無論流至放大器負(fù)載的電流如何變化，放大器的輸出電壓恒為一定值，亦即輸出阻抗為零。無限大的開回路增益（Ad=）：理想運(yùn)算放大器的一個(gè)重要性質(zhì)就是開回路的狀態(tài)下，輸入端的差動(dòng)信號(hào)有無限大的電壓增益，這個(gè)特性使得運(yùn)算放大器十分適合在實(shí)際應(yīng)用時(shí)加上負(fù)反饋組態(tài)。無限大的共模排斥比（CMRR=）：理想運(yùn)算放大器只能對(duì)V+與V-兩端點(diǎn)電壓的差值有反應(yīng)，亦即只放大V+ V- 的部份。對(duì)于兩輸入信號(hào)的相同的部分（即共模信號(hào)）將完全忽略不計(jì)。無限大的帶寬：理想的運(yùn)算放大器對(duì)于任何頻率的輸入信號(hào)都將以一樣的差動(dòng)增益放大之，

38、不因?yàn)樾盘?hào)頻率的改變而改變10。 3.2本設(shè)計(jì)運(yùn)放結(jié)構(gòu)文氏電橋振蕩電路中使用的運(yùn)放為通用的CMOS運(yùn)算放大器。由于本設(shè)計(jì)中激磁頻率較低，對(duì)運(yùn)放的單位增益帶寬，以及轉(zhuǎn)換速率的要求不是很高；但是為了盡可能獲得較大的正弦波輸出電壓幅度，要求運(yùn)算放大器有比較大的輸出擺幅；同時(shí)為了盡量降低正弦信號(hào)的失真度，對(duì)運(yùn)算放大器的開環(huán)增益有一定的要求，一般來說開環(huán)增益越高，波形失真度就越低11。圖3-2所示為正弦信號(hào)發(fā)生器中使用的運(yùn)算放大器，通過反復(fù)的仿真及調(diào)節(jié)寬長(zhǎng)比使之達(dá)到性能要求。圖3-2 運(yùn)算放大器電路圖二級(jí)運(yùn)放的電路結(jié)構(gòu)如圖3-2所示.輸入級(jí)放大電路由 M1M5 組成。M1 和M2 組成PMOS 差分輸入

39、對(duì)，差分輸入與單端輸入相比可以有效抑制共模信號(hào)干擾；M3、M4 電流鏡為有源負(fù)載；M5 為第一級(jí)提供恒定偏置電流。輸出級(jí)放大電路由M6、M7 組成。M6 為共源放大器，M7 為其提供恒定偏置電流同時(shí)作為第二級(jí)輸出負(fù)載。相位補(bǔ)償電路由M14 和Cc 構(gòu)成。M14 工作在線性區(qū)，可等效為一個(gè)電阻，與電容Cc一起跨接在第二級(jí)輸入輸出之間，構(gòu)成RC密勒補(bǔ)償12。3.3尺寸設(shè)計(jì)1、確定補(bǔ)償電容值為保證運(yùn)放有60度的相位裕量,要求系統(tǒng)的零點(diǎn)和第二極點(diǎn)滿足以下條件: （3-4） （3-5）（3-6）故取。2、 確定直流電流根據(jù)靜態(tài)功耗不超過2uA的要求，總電流不超過400uA。根據(jù)slew rate的決定條

40、件, （3-7） （3-8）于是，按照以上比例分配運(yùn)放兩級(jí)的電流：偏置電路10uA；差分級(jí)80uA;第二級(jí)280uA。3、等效輸入噪聲：粗略計(jì)算后發(fā)現(xiàn)熱噪聲的數(shù)量級(jí)遠(yuǎn)小于1/f噪聲，所以后者可忽略不計(jì)。取，。平均噪聲： （3-9）將噪聲以300nV/us 代入，f取1K，求得 36u。4、帶寬和極點(diǎn)根據(jù)單位增益帶寬度要求，。考慮一定余量，取 （3-10）取。要使相位裕度達(dá)到最大，則， （3-11）根據(jù) 求得， 取。5、 失調(diào)根據(jù) （3-12）取。6、動(dòng)態(tài)范圍要求輸出0V 到4.5V變化，所以在這個(gè)范圍內(nèi)，M5，M7均在飽和區(qū)，則將這兩個(gè)管的電壓定為0.5V，取。 （3-13）取 （3-14）7

41、、 偏置電路 （3-15） 取8、相位補(bǔ)償MOS管M14工作在線性區(qū)，作為線性電阻與起到相位補(bǔ)償?shù)淖饔?。其線性電阻值為：= = （3-16）為使電路穩(wěn)定工作，可以通過控制線性電阻值，將由補(bǔ)償產(chǎn)生的零點(diǎn)移至左半平面，并使，于是有 （3-17）要求，則有 （3-18）取,于是,.根據(jù)（3-17）式，計(jì)算得到： （3-19）經(jīng)計(jì)算與調(diào)試得到如下尺寸：表3-1 各mos管的寬長(zhǎng)比MOS管序號(hào)W/L的值MOS管序號(hào)W/L的值M1 M260/1 M10 M11 M133/1M3 M4 50/4M1212/1M5 20/1M1416/1M6 90/1Cc1.5pFM7 70/1CL 3pFM8 M9 2.5

42、/1Rb12k3.4 運(yùn)放仿真結(jié)果1、開環(huán)特性仿真 圖3-3 開環(huán)特性增益曲線 在不具負(fù)反饋情況下(開環(huán)路狀況下)，運(yùn)算放大器的放大倍數(shù)稱為開環(huán)增益，簡(jiǎn)稱AVOL。AVOL的理想值為無限大，一般約為數(shù)千倍至數(shù)萬倍的間，其表示法有使用dB及V/mV等。開環(huán)帶寬描述了運(yùn)算放放大器穩(wěn)定工作的頻率區(qū)間，即開環(huán)差模電壓增益下降 3dB時(shí)對(duì)應(yīng)的頻率-3dB。通過此圖，我們可以看到此電路達(dá)到了要求。圖3-4 相位曲線從圖中可以看出：開環(huán)增益為82dB ，單位增益帶寬30MHz ，相位裕度69度 ，功耗1.8556mW（輸出文件中得到）。運(yùn)算放大電路工作在高頻環(huán)境中，工作頻率變化時(shí)，其開環(huán)增益也隨之發(fā)生變化。

43、一般表現(xiàn)為工作頻率增加，開環(huán)增益下降。圖 3-5 輸入輸出特性曲線由圖中看出輸出電壓擺幅為-2.49V-2.49V?，F(xiàn)在使用運(yùn)放的系統(tǒng)要求大的電壓擺幅以適應(yīng)大范圍的信號(hào)值。所以對(duì)大擺幅的需求使全差分的運(yùn)放使用相當(dāng)普遍。但是，由于對(duì)于運(yùn)算放大電路，最大的電壓擺幅與器件尺寸、偏置電流、速度之間，其性能指標(biāo)是相互制約13。 2、 閉環(huán)特性仿真圖 3-6 共模抑制比曲線共模抑制比是用來說明差分式放大電路抑制共模信號(hào)的能力的一項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)，從圖中可以看出運(yùn)放的共模抑制比（CMRR）為80.1dB.圖 3-7 單位增益瞬態(tài)響應(yīng)從圖中得到轉(zhuǎn)換速率18.5V/us 建立時(shí)間為270ns。SR表示集成運(yùn)放對(duì)信號(hào)變

44、化速度的適應(yīng)能力，是衡量運(yùn)放在大幅值信號(hào)作用時(shí)工作速度的參數(shù)，常用每微秒輸出電壓變化多少伏來表示。當(dāng)輸入信號(hào)變化斜率的絕對(duì)值小于SR時(shí)，輸出電壓才能按線性規(guī)律變化。信號(hào)幅值愈大、頻率愈高，要求集成運(yùn)放的SR也就愈大。建立時(shí)間(settling time) 就是對(duì)于一個(gè)振蕩的信號(hào)穩(wěn)定到指定的最終值所需要的時(shí)間14。 3、結(jié)果比較表3-2 結(jié)果比較表格性能參數(shù)單位要求指標(biāo)達(dá)到指標(biāo) 開環(huán)增益dB 8082單位增益帶寬 MHz1030相位裕度 度6069輸出擺幅 V-2-2-2.49-2.49建立時(shí)間 ns800 270壓擺率 V/s1018.5從上面的對(duì)比表格可以看出仿真得出的參數(shù)優(yōu)于設(shè)計(jì)要求，運(yùn)放

45、要求得到滿足。3.5本章小結(jié)本章主要對(duì)運(yùn)算放大器進(jìn)行了簡(jiǎn)單的概述，詳細(xì)講訴了運(yùn)算放大器的主要參數(shù)指標(biāo)，并對(duì)主要參數(shù)的理論值進(jìn)行了計(jì)算，還進(jìn)行了輸出電壓擺幅，擺率，共模抑制比幅頻特性等關(guān)鍵參數(shù)的仿真。從仿真結(jié)果看出設(shè)計(jì)滿足要求。第四章 正弦振蕩器設(shè)計(jì)正弦振蕩電路信號(hào)發(fā)生器電路種類較多，如RC振蕩器、LC振蕩器、晶體振蕩器等。LC振蕩器的缺點(diǎn)是，電感所占芯片面積過大，同時(shí)存在許多寄生效應(yīng)，對(duì)整體電路產(chǎn)生不利影響。本文采用在集成電路中較容易實(shí)現(xiàn)的RC正弦波發(fā)生電路。對(duì)于RC正弦波振蕩電路，分為橋式振蕩電路、雙T型網(wǎng)絡(luò)式和移相式等類型。本文采用文氏電橋結(jié)構(gòu)的振蕩器。正弦振蕩器設(shè)計(jì)部分主要是由選頻網(wǎng)絡(luò)設(shè)

46、計(jì)，限幅網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)等組成。正弦振蕩器的設(shè)計(jì)相對(duì)來說不是很復(fù)雜，但如果說要讓信號(hào)幅值達(dá)到穩(wěn)定、失真度小，那么設(shè)計(jì)的二極管限幅措施是整個(gè)系統(tǒng)能否正常工作的關(guān)鍵15。4.1 電路設(shè)計(jì)4.1.1電路圖本設(shè)計(jì)采用的電路如圖4-1所示：圖4-1 振蕩電路圖41為RC橋式正弦波振蕩器。RC振蕩器在一個(gè)在沒有外接輸入信號(hào)的條件下，就可以產(chǎn)生正弦波信號(hào)的放大器。它由基本放大器、選頻網(wǎng)絡(luò)和穩(wěn)幅環(huán)節(jié)組成。其中RC串、并聯(lián)電路構(gòu)成正反饋支路，同時(shí)兼作選頻網(wǎng)絡(luò)，引入正反饋是為了滿足振蕩的相位條件，形成振蕩。R1、R2、R3、R6、R7及二極管等元件構(gòu)成負(fù)反饋和穩(wěn)幅環(huán)節(jié)。引入負(fù)反饋是為了改善振蕩器的性能。調(diào)節(jié)電阻R2，可以

47、改變負(fù)反饋深度，以滿足振蕩的振幅條件和改善波形，利用兩個(gè)反向并聯(lián)二極管D1、D2正向電阻的非線性特性來實(shí)現(xiàn)穩(wěn)幅。D1、D2采用硅管(溫度穩(wěn)定性好)，且要求特性匹配，才能保證輸出波形正、負(fù)半周對(duì)稱。R3、R7的接入是為了削弱二極管非線性的影響，以改善波形失真16。電路的振蕩頻率為： （4-1）起振的幅值條件為： （4-2）式中，二極管正向?qū)娮?。調(diào)整反饋電阻 ，使電路起振，且波形失真最小。如不能起振，說明負(fù)反饋太強(qiáng)，應(yīng)適當(dāng)增大；如果電路起振過度，產(chǎn)生非線性失真，則應(yīng)適當(dāng)減小。改變選頻網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)C或R，即可調(diào)節(jié)振蕩頻率。一般采用改變電容C作頻率量程切換，而調(diào)節(jié)R作量程內(nèi)的頻率細(xì)調(diào)。4.1.2參數(shù)

48、確定（1）確定RC值根據(jù)設(shè)計(jì)所要求的振蕩頻率，先確定RC之積，即。為了使選頻網(wǎng)絡(luò)的選特性盡量不受集成運(yùn)算放大器的輸入電阻和輸出電阻的影響，應(yīng)使R滿足下列關(guān)系式：。一般約為幾百千歐以上，而僅為幾百歐以下，初步選定R之后，由式算出電容C的值，然后再算出R取值能否滿足振蕩頻率的要求。（2）確定、電阻和Rf應(yīng)由起振的幅值條件來確定，由式可知通常取，這樣既能保證起振，也不致產(chǎn)生嚴(yán)重的波形失真。此外，為了減小輸入失調(diào)電流和漂移的影響，電路還應(yīng)滿足直流平衡條件，即:。（3）確定穩(wěn)幅電路通常的穩(wěn)幅方法是利用隨輸出電壓振幅上升而下降的自動(dòng)調(diào)節(jié)作用實(shí)現(xiàn)穩(wěn)幅。圖4-1中穩(wěn)幅電路由兩只正反向并聯(lián)的二極管、和電阻、R6、R7組成，利用二極管正向動(dòng)態(tài)電阻的非線性以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)幅，為了減小因二極管特性的非線性而引起的波形失真，在二極管兩端并聯(lián)小電阻17。表4-1 RC參數(shù)值MOS管序號(hào)W/L的值MOS管序號(hào)W/L的值R15.1k R610kR2 100kR710kR3 5.1kC123pFR4 10kC223pFR5 10k對(duì)于一個(gè)頻率為的正弦波，如果沒有轉(zhuǎn)換速率的極限，輸出電壓應(yīng)為: （4-3）它的變化速率是： （4-4）最大值為。為了防止出現(xiàn)失真，必須要求，也即： （4-5）上式表明在頻率和幅度之間有一個(gè)權(quán)衡。如