第23講正弦波振蕩電路ppt課件

1、第二十三講 正弦波振蕩電路一、正弦波振蕩的條件和電路的組成二、RC正弦波振蕩電路三、LC正弦波振蕩電路四、石英晶體正弦波振蕩電路一、正弦波振蕩的條件和電路的組成一、正弦波振蕩的條件和電路的組成1. 正弦波振蕩的條件正弦波振蕩的條件 無外加信號，輸出一定頻率一定幅值的信號。無外加信號，輸出一定頻率一定幅值的信號。 與負反響放大電路自激振蕩的不同之處：在正弦波振蕩與負反響放大電路自激振蕩的不同之處：在正弦波振蕩電路中引入的是正反響，且振蕩頻率可控。電路中引入的是正反響，且振蕩頻率可控。在電擾動下，對于某一特定頻率在電擾動下，對于某一特定頻率f0的信號構(gòu)成正反響：的信號構(gòu)成正反響：oioXXX由于半

2、導體器件的非線性特性及供電電源的限制，或采由于半導體器件的非線性特性及供電電源的限制，或采取穩(wěn)幅措施，最終到達動態(tài)平衡，穩(wěn)定在一定的幅值。取穩(wěn)幅措施，最終到達動態(tài)平衡，穩(wěn)定在一定的幅值。1. 正弦波振蕩的條件正弦波振蕩的條件211FAnFAFA一旦產(chǎn)生穩(wěn)定的振蕩，那么一旦產(chǎn)生穩(wěn)定的振蕩，那么電路的輸出量自維持，即電路的輸出量自維持，即ooXFAX幅值平衡條件幅值平衡條件相位平衡條件相位平衡條件1FA起振條件：起振條件：要產(chǎn)生正弦波振蕩，必需有滿足相位條件的要產(chǎn)生正弦波振蕩，必需有滿足相位條件的f0，且在合閘通電時，且在合閘通電時對于對于f= f0信號有從小到大直至穩(wěn)幅的過程，即滿足起振條件。信

3、號有從小到大直至穩(wěn)幅的過程，即滿足起振條件。2. 起振與穩(wěn)幅起振與穩(wěn)幅1FA電路如何從起振到穩(wěn)幅？電路如何從起振到穩(wěn)幅？oX)(ifXXooXFA穩(wěn)定的穩(wěn)定的振幅振幅AFAF非線性環(huán)節(jié)非線性環(huán)節(jié)的必要性！的必要性！3. 根本組成部分根本組成部分1) 放大電路：放大作用放大電路：放大作用2) 正反響網(wǎng)絡：滿足相位條件正反響網(wǎng)絡：滿足相位條件3) 選頻網(wǎng)絡：確定選頻網(wǎng)絡：確定f0，保證電路產(chǎn)生正弦波振蕩，保證電路產(chǎn)生正弦波振蕩4)穩(wěn)幅環(huán)節(jié)非線性環(huán)節(jié)：穩(wěn)幅穩(wěn)幅環(huán)節(jié)非線性環(huán)節(jié)：穩(wěn)幅1) 能否存在主要組成部分；能否存在主要組成部分；2) 放大電路能否正常任務，即能否有適宜的放大電路能否正常任務，即能否有

4、適宜的Q點，信號是點，信號是 否能夠正常傳送，沒有被短路或斷路；否能夠正常傳送，沒有被短路或斷路；3) 能否滿足相位條件，即能否存在能否滿足相位條件，即能否存在 f0，能否能夠振蕩，能否能夠振蕩 ；4) 能否滿足幅值條件，即能否一定振蕩。能否滿足幅值條件，即能否一定振蕩。常合二為一常合二為一4 4、分析方法、分析方法相位條件的判別方法：瞬時極性法相位條件的判別方法：瞬時極性法斷開反響，在斷開處給放大電路加斷開反響，在斷開處給放大電路加 ff0的信號的信號Ui，且規(guī)定，且規(guī)定其極性，然后根據(jù)其極性，然后根據(jù) Ui的極性的極性 Uo的極性的極性 Uf的極性的極性假設假設Uf與與Ui極性一樣，那么電

5、路能夠產(chǎn)生自激振蕩；否那么極性一樣，那么電路能夠產(chǎn)生自激振蕩；否那么電路不能夠產(chǎn)生自激振蕩。電路不能夠產(chǎn)生自激振蕩。在多數(shù)正弦波振蕩電路中，在多數(shù)正弦波振蕩電路中，輸出量、凈輸入量和反響輸出量、凈輸入量和反響量均為電壓量。量均為電壓量。 iU極性？極性？5. 分類分類常根據(jù)選頻網(wǎng)絡所用元件分類。常根據(jù)選頻網(wǎng)絡所用元件分類。1) RC正弦波振蕩電路：幾百千赫以下正弦波振蕩電路：幾百千赫以下2) LC正弦波振蕩電路：幾百千赫幾百兆赫正弦波振蕩電路：幾百千赫幾百兆赫3) 石英晶體正弦波振蕩電路：振蕩頻率穩(wěn)定石英晶體正弦波振蕩電路：振蕩頻率穩(wěn)定二、二、RC RC 正弦波振蕩電路正弦波振蕩電路1. RC

6、串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡低頻段低頻段高頻段高頻段900 0Ff，Uf900 Ff，UfUo.Uf.I.Uo.Uf.I. 在頻率從在頻率從0中必有一個頻率中必有一個頻率f0，F(xiàn)0。CRCRCRUUF j1 j1 j1of ) 1 ( j31RCRCRC串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡的頻率呼應串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡的頻率呼應當當 f=f0時，不但時，不但=0，且，且 最大，為最大，為1/3。F)( j31 21000ffffFRCf，則令ffffffffFF00200231arctan,)(311)能否可用共射放大電路？能否可用共射放大電路？2)能否可用共集放大電路？能否可用共集放大電路？3)能否可用共基放大電路？能

7、否可用共基放大電路？4)能否可用兩級共射放大電路？能否可用兩級共射放大電路？2. 電路組成電路組成應為應為RC 串并聯(lián)網(wǎng)絡配一個電壓放大倍數(shù)略大于串并聯(lián)網(wǎng)絡配一個電壓放大倍數(shù)略大于3、輸入電阻、輸入電阻趨于無窮大、輸出電阻趨于趨于無窮大、輸出電阻趨于0的放大電路。的放大電路。不符合相位條件不符合相位條件不符合幅值條件不符合幅值條件輸入電阻小、輸出輸入電阻小、輸出電阻大，影響電阻大，影響f0 可引入電壓串聯(lián)負反響，可引入電壓串聯(lián)負反響，使電壓放大倍數(shù)大于使電壓放大倍數(shù)大于3，且且Ri大、大、Ro小，對小，對f0影響影響小小3. RC橋式正弦波振蕩電路文氏橋振蕩器橋式正弦波振蕩電路文氏橋振蕩器用同

8、相比例運算電路作放大電路。用同相比例運算電路作放大電路。因同相比例運算電路有非常好的因同相比例運算電路有非常好的線性度，故線性度，故R或或Rf可用熱敏電阻，可用熱敏電阻，或加二極管作為非線性環(huán)節(jié)?；蚣佣O管作為非線性環(huán)節(jié)。文氏橋振蕩器文氏橋振蕩器的特點？的特點？P.4084091f2RR 頻率可調(diào)的文氏橋振蕩器頻率可調(diào)的文氏橋振蕩器改動電容以粗調(diào)改動電容以粗調(diào)P.409，改，改動電位器滑動端以微調(diào)。動電位器滑動端以微調(diào)。加穩(wěn)壓管可以限制輸出電壓加穩(wěn)壓管可以限制輸出電壓的峰的峰-峰值。峰值。同軸同軸電位器電位器討論一：合理銜接電路，組成文氏橋振蕩討論一：合理銜接電路，組成文氏橋振蕩電路自測題電路

9、自測題討論二：判別圖示電路有能夠產(chǎn)生正弦波討論二：判別圖示電路有能夠產(chǎn)生正弦波振蕩嗎？振蕩嗎？RC 移項式電路移項式電路RC 雙雙T選頻網(wǎng)絡選頻網(wǎng)絡iU選頻網(wǎng)絡和正反響網(wǎng)選頻網(wǎng)絡和正反響網(wǎng)絡是兩個網(wǎng)絡。絡是兩個網(wǎng)絡。1) RC 移相電路有幾級才能移相電路有幾級才能夠產(chǎn)生正弦波振蕩？夠產(chǎn)生正弦波振蕩？2) 假設假設R 和和C 互換呢？互換呢？Problem.4三、三、LC LC 正弦波振蕩電路正弦波振蕩電路 1. LC1. LC并聯(lián)網(wǎng)絡的選頻特性并聯(lián)網(wǎng)絡的選頻特性LCfCLRQ 2110 ， 理想理想LC并聯(lián)網(wǎng)絡在諧振時呈純阻性，且并聯(lián)網(wǎng)絡在諧振時呈純阻性，且阻抗無窮大。阻抗無窮大。LCf 21

10、0諧振頻率為諧振頻率為在損耗較小時，質(zhì)量因數(shù)及諧振頻率在損耗較小時，質(zhì)量因數(shù)及諧振頻率損耗損耗 在在ff0時，電容和電感中電流各約為多少？網(wǎng)絡的電時，電容和電感中電流各約為多少？網(wǎng)絡的電阻為多少？阻為多少？ 構(gòu)成正弦波構(gòu)成正弦波振蕩電路最簡振蕩電路最簡單的做法是經(jīng)單的做法是經(jīng)過變壓器引入過變壓器引入反響。反響。附加相移附加相移LC選頻放大電路選頻放大電路正弦波振蕩電路正弦波振蕩電路 當當f=f0時，時，電壓放大倍電壓放大倍數(shù)的數(shù)值最數(shù)的數(shù)值最大，且附加大，且附加相移為相移為0。放大電路放大電路反饋網(wǎng)絡反饋網(wǎng)絡Uo2. 變壓器反響式電路變壓器反響式電路)(0iffUfUC1是必要的嗎？是必要的嗎

11、？特點：特點： 易振，波形較好；耦合不嚴密，易振，波形較好；耦合不嚴密，損耗大，頻率穩(wěn)定性不高。損耗大，頻率穩(wěn)定性不高。分析電路能否能夠產(chǎn)生正弦分析電路能否能夠產(chǎn)生正弦波振蕩的步驟：波振蕩的步驟：1) 能否存在組成部分能否存在組成部分2) 放大電路能否能正常任務放大電路能否能正常任務3) 能否滿足相位條件能否滿足相位條件 為使為使N1、N2耦合嚴密，將它們合二為一，組成電感反響耦合嚴密，將它們合二為一，組成電感反響式電路。式電路。必需有適宜的同銘端！必需有適宜的同銘端！3. 電感反響式電路電感反響式電路反響電壓取自哪個線圈？反響電壓取自哪個線圈？反響電壓的極性？反響電壓的極性？)(0iffUf

12、U必要嗎？必要嗎？ 電感的三個抽頭分別接晶體管的三個極，故稱之為電感三點式電路。3. 電感反響式電路電感反響式電路特點：耦合嚴密，易振，振特點：耦合嚴密，易振，振幅大，幅大，C 用可調(diào)電容可獲得用可調(diào)電容可獲得較寬范圍的振蕩頻率。波形較寬范圍的振蕩頻率。波形較差，常含有高次諧波。較差，常含有高次諧波。減小。增大，則具有相關性；若增大與故阻就是它自身的負載，因為放大電路的輸入電FANFA 1由于電感對高頻信號呈現(xiàn)較大的電抗，故波形中含高次由于電感對高頻信號呈現(xiàn)較大的電抗，故波形中含高次諧波，為使振蕩波形好，采用電容反響式電路。諧波，為使振蕩波形好，采用電容反響式電路。4. 電容反響式電容三點式電

13、路電容反響式電容三點式電路iUfU)(2121210CCCCLf 假設要振蕩頻率高，那么L、C1、C2的取值就要小。當電容減小到一定程度時，晶體管的極間電容將并聯(lián)在C1和C2上，影響振蕩頻率。LCfCCCC21 021，則且若特點：波形好，振蕩頻率調(diào)整范圍小，適于頻率固定的場所。特點：波形好，振蕩頻率調(diào)整范圍小，適于頻率固定的場所。C與放大電路參數(shù)無關與放大電路參數(shù)無關作用？作用？四、石英晶體正弦波振蕩電路四、石英晶體正弦波振蕩電路 1. 石英晶體的特點石英晶體的特點SiO2結(jié)晶體按一定方向切割的晶片。結(jié)晶體按一定方向切割的晶片。壓電效應和壓電振蕩：機械變形和電場的關系壓電效應和壓電振蕩：機械變形和電場的關系固有頻率只決議于其幾何尺寸，故非常穩(wěn)定。固有頻率只決議于其幾何尺寸，故非常穩(wěn)定。容性容性感性感性阻性阻性LCffCC21 sp0，故因普通普通LC選頻網(wǎng)絡的選頻網(wǎng)絡的Q為幾百，石英晶體的為幾百，石英晶體的Q可達可達104106；前者前者f/f為為105，后者可達，后者可達10101011。2. 電路電路 石英晶體任務在哪個區(qū)？石英晶體任務在哪個區(qū)？ 是哪種典型的正弦波振蕩是哪種典型的正弦波振蕩電路？電路？ 石英晶體任務在哪個區(qū)？石英晶體任務在哪個區(qū)？ 兩級放大電路分別為哪種兩級放大電路分別為哪種根本接法？根本接法？ C