模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)_07振蕩器及波形產(chǎn)生電路

1、第第7 7章章 波形產(chǎn)生電路波形產(chǎn)生電路模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù) 2022-2-191第第7 7章章 振蕩器及波形振蕩器及波形 產(chǎn)生電路產(chǎn)生電路第第7 7章章 波形產(chǎn)生電路波形產(chǎn)生電路模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù) 2022-2-192本章基本要求本章基本要求 掌握掌握正弦波振蕩器的振蕩條件、電路組成、工作正弦波振蕩器的振蕩條件、電路組成、工作原理及分析方法；原理及分析方法；RC正弦波振蕩器、正弦波振蕩器、LC反饋式反饋式正弦波振蕩器、正弦波振蕩器、LC三點(diǎn)式正弦波振蕩器以及石英三點(diǎn)式正弦波振蕩器以及石英晶體振蕩器的電路組成、選頻特性、振蕩頻率及晶體振蕩器的電路組成、選頻特性、振蕩頻率及特點(diǎn)等；特點(diǎn)

2、等； 了解非正弦波振蕩器的電路組成及工作原理。了解非正弦波振蕩器的電路組成及工作原理。 第第7 7章章 波形產(chǎn)生電路波形產(chǎn)生電路模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù) 2022-2-193信號(hào)發(fā)生器按產(chǎn)生的波形特點(diǎn)可分為信號(hào)發(fā)生器按產(chǎn)生的波形特點(diǎn)可分為正弦波信號(hào)發(fā)生器正弦波信號(hào)發(fā)生器非正弦波信號(hào)發(fā)生器非正弦波信號(hào)發(fā)生器信號(hào)發(fā)生器常稱為振蕩器信號(hào)發(fā)生器常稱為振蕩器正弦波信號(hào)發(fā)生器是按照自激振蕩原理構(gòu)成的。正弦波信號(hào)發(fā)生器是按照自激振蕩原理構(gòu)成的。第第7 7章章 波形產(chǎn)生電路波形產(chǎn)生電路模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù) 2022-2-1947.1 正弦波振蕩器的振蕩條件正弦波振蕩器的振蕩條件 從電路結(jié)構(gòu)上看，振蕩器是一

3、種不需要外加輸入從電路結(jié)構(gòu)上看，振蕩器是一種不需要外加輸入信號(hào)帶選頻網(wǎng)絡(luò)的正反饋放大器。信號(hào)帶選頻網(wǎng)絡(luò)的正反饋放大器。 振蕩器按照振蕩頻率的高低可分為低頻振蕩器和振蕩器按照振蕩頻率的高低可分為低頻振蕩器和高頻振蕩器；高頻振蕩器； 根據(jù)選頻網(wǎng)絡(luò)的不同，可分為根據(jù)選頻網(wǎng)絡(luò)的不同，可分為RC振蕩器，振蕩器，LC振蕩振蕩器，石英晶體振蕩器；器，石英晶體振蕩器； 按產(chǎn)生的波形不同可分為正弦波振蕩器和非正弦按產(chǎn)生的波形不同可分為正弦波振蕩器和非正弦波振蕩器。波振蕩器。 第第7 7章章 波形產(chǎn)生電路波形產(chǎn)生電路模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù) 2022-2-195 7.1.1 振蕩器的平衡振蕩振蕩器的平衡振蕩12A

4、FiXoXfX圖7-0 正弦波振蕩器的方框圖idX基本放大器正反饋網(wǎng)絡(luò)1產(chǎn)生正弦波自激振蕩的平衡條件產(chǎn)生正弦波自激振蕩的平衡條件idoXAXiiidofXXFAXFAXFX若ofXFX則可以產(chǎn)生自激振蕩。其中則可以產(chǎn)生自激振蕩。其中ofidiXXXX、分別為：輸入信號(hào)、凈輸入信號(hào)、反饋信號(hào)分別為：輸入信號(hào)、凈輸入信號(hào)、反饋信號(hào)和輸出信號(hào)。它們可以是電流，也可以是電壓。下面以電壓為例。和輸出信號(hào)。它們可以是電流，也可以是電壓。下面以電壓為例。由圖由圖7-0可得可得第第7 7章章 波形產(chǎn)生電路波形產(chǎn)生電路模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù) 2022-2-196 7.1.1 振蕩器的平衡振蕩振蕩器的平衡振蕩i

5、doUAUiiidofUUFAUFAUFU若則可以產(chǎn)生自激振蕩則可以產(chǎn)生自激振蕩ofUFU假設(shè)：假設(shè)：ooffididiiUXUXUXUX、則由圖則由圖7-1得得第第7 7章章 波形產(chǎn)生電路波形產(chǎn)生電路模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù) 2022-2-197振蕩器的平衡振蕩條件振蕩器的平衡振蕩條件 知電路產(chǎn)生自激振蕩的平衡條件為知電路產(chǎn)生自激振蕩的平衡條件為 由由.idofAFUFUU及及idfUU 幅值平衡條件：幅值平衡條件： 1FA（7-2） 相位平衡條件相位平衡條件： n2FA2 , 1 , 0n（7-3） 1 AF（7-1） 第第7 7章章 波形產(chǎn)生電路波形產(chǎn)生電路模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù) 20

6、22-2-1987.1.2 振蕩器的起振條件和穩(wěn)幅振蕩器的起振條件和穩(wěn)幅 當(dāng)振蕩器穩(wěn)定工作時(shí)，當(dāng)振蕩器穩(wěn)定工作時(shí)， fiidXXX若若 , ,則電路減幅振蕩，最后停止振蕩則電路減幅振蕩，最后停止振蕩。1 AF振蕩器的振蕩器的起振條件起振條件為：為： 1FA幅值條件幅值條件： 1FA（7-5） 相位條件相位條件： 2FAn2 , 1 , 0n（7-6） 第第7 7章章 波形產(chǎn)生電路波形產(chǎn)生電路模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù) 2022-2-1997.1.3 振蕩器的組成及分析振蕩器的組成及分析 1振蕩器的基本組成振蕩器的基本組成 放大環(huán)節(jié)放大環(huán)節(jié)正反饋網(wǎng)絡(luò)正反饋網(wǎng)絡(luò)選頻網(wǎng)絡(luò)選頻網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)幅環(huán)節(jié)穩(wěn)幅環(huán)節(jié)組成組

7、成第第7 7章章 波形產(chǎn)生電路波形產(chǎn)生電路模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù) 2022-2-19102. 振蕩器的分析振蕩器的分析 一般步驟為：一般步驟為： （1）檢查振蕩器是否具有振蕩器的幾個(gè)基本環(huán)節(jié)，即是否）檢查振蕩器是否具有振蕩器的幾個(gè)基本環(huán)節(jié)，即是否有放大電路、正反饋網(wǎng)絡(luò)、選頻網(wǎng)絡(luò)、穩(wěn)幅環(huán)節(jié)（選頻網(wǎng)絡(luò)常有放大電路、正反饋網(wǎng)絡(luò)、選頻網(wǎng)絡(luò)、穩(wěn)幅環(huán)節(jié)（選頻網(wǎng)絡(luò)常和正反饋網(wǎng)絡(luò)合而為一，有些振蕩器沒有單獨(dú)的穩(wěn)幅部分）。和正反饋網(wǎng)絡(luò)合而為一，有些振蕩器沒有單獨(dú)的穩(wěn)幅部分）。 （2）檢查放大電路是否具有合適的靜態(tài)工作點(diǎn)。）檢查放大電路是否具有合適的靜態(tài)工作點(diǎn)。 （3）判斷振蕩器是否滿足正反饋?zhàn)约ふ袷幍南辔黄胶?/p>

8、條件。）判斷振蕩器是否滿足正反饋?zhàn)约ふ袷幍南辔黄胶鈼l件。 （4）判斷振蕩器是否滿足幅值的起振條件和平衡條件，）判斷振蕩器是否滿足幅值的起振條件和平衡條件，并由此確定相關(guān)的放大電路和反饋網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)。并由此確定相關(guān)的放大電路和反饋網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)。 第第7 7章章 波形產(chǎn)生電路波形產(chǎn)生電路模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù) 2022-2-1911文氏電橋振蕩電路文氏電橋振蕩電路移相式振蕩電路移相式振蕩電路RC正弦波振蕩正弦波振蕩器器主要類型主要類型雙雙T網(wǎng)絡(luò)式振蕩電路網(wǎng)絡(luò)式振蕩電路7.2 RC正弦波振蕩器正弦波振蕩器正弦波振蕩器的分類正弦波振蕩器的分類根據(jù)選頻網(wǎng)絡(luò)所用元件分為根據(jù)選頻網(wǎng)絡(luò)所用元件分為RC型振蕩器型

9、振蕩器LC型振蕩器型振蕩器晶體振蕩器晶體振蕩器第第7 7章章 波形產(chǎn)生電路波形產(chǎn)生電路模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù) 2022-2-19127.2 RC正弦波振蕩器正弦波振蕩器 RC串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的頻率特性串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的頻率特性 oUfU1R2R1C2C圖7-3 RC串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)Z1Z2C1R1Zw wj11 C2R2Zw wj1/2 第第7 7章章 波形產(chǎn)生電路波形產(chǎn)生電路模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù) 2022-2-1913oUfU1R2R1C2C圖7-3 RC串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)Z1Z2當(dāng)角頻率較低時(shí)當(dāng)角頻率較低時(shí) 111RCw221RCwFo900wwF第第7 7章章 波形產(chǎn)生電路波形產(chǎn)生電路模擬電

10、子技術(shù)模擬電子技術(shù) 2022-2-1914當(dāng)角頻率較高時(shí)當(dāng)角頻率較高時(shí) 111RCw221RCwoUfU1R2R1C2C圖7-3 RC串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)Z1Z2Fo90wwF00第第7 7章章 波形產(chǎn)生電路波形產(chǎn)生電路模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù) 2022-2-1915由圖由圖7-3有：有： 221122212ofj1/jj1/CRCRCRZZZUUFwww)1( j)1 (112211221CRCRCCRRww為了方便調(diào)節(jié)振蕩頻率，一般取為了方便調(diào)節(jié)振蕩頻率，一般取 RRR21CCC21令 RC10w則有則有 )( j31)1( j3100wwwwwwRCRCF（7-6） 第第7 7章章 波形產(chǎn)生電路波

11、形產(chǎn)生電路模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù) 2022-2-1916其幅頻特性和相頻特性分別為：其幅頻特性和相頻特性分別為： 2002)(31wwwwF（7-7） )(31 arctan00Fwwww（7-8） RC10ww時(shí)時(shí) 31maxFFoF0時(shí)時(shí) 0wwoF90相頻相頻特性特性曲線曲線幅頻幅頻特性特性曲線曲線第第7 7章章 波形產(chǎn)生電路波形產(chǎn)生電路模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù) 2022-2-19 RC串并聯(lián)正弦波振蕩器串并聯(lián)正弦波振蕩器 選頻網(wǎng)絡(luò)選頻網(wǎng)絡(luò)反饋網(wǎng)絡(luò)反饋網(wǎng)絡(luò)放大電路放大電路+-AoUfUR1RCtRRCAF圖7-7 文式橋正弦波振蕩器1. .電路組成電路組成 第第7 7

12、章章 波形產(chǎn)生電路波形產(chǎn)生電路模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù) 2022-2-19182. 工作原理工作原理 的幅值最大的幅值最大Uf=/3UoUf與與同相位同相位UoUf(1) 當(dāng)當(dāng)f = 時(shí)時(shí)0f(2) 當(dāng)當(dāng) 3 時(shí)，滿足振蕩條件。時(shí)，滿足振蕩條件。221RRRA+=(3) 振蕩頻率振蕩頻率RCf210=第第7 7章章 波形產(chǎn)生電路波形產(chǎn)生電路模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù) 2022-2-1919穩(wěn)幅措施穩(wěn)幅措施圖圖7-8是利用二極管的是利用二極管的非線性自動(dòng)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)幅的非線性自動(dòng)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)幅的電路。電路。 3/13d54RrRRA選頻網(wǎng)絡(luò)選頻網(wǎng)絡(luò)反饋網(wǎng)絡(luò)反饋網(wǎng)絡(luò)限幅網(wǎng)絡(luò)限幅網(wǎng)絡(luò)【例例7-1】鏈接鏈接 第第7

13、 7章章 波形產(chǎn)生電路波形產(chǎn)生電路模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù) 2022-2-19207.2.2 移相式移相式RC振蕩器振蕩器 第第7 7章章 波形產(chǎn)生電路波形產(chǎn)生電路模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù) 2022-2-1921 在圖在圖7-10中，第三中，第三級(jí)級(jí)RC網(wǎng)絡(luò)的電阻是放網(wǎng)絡(luò)的電阻是放大器的輸入電阻。大器的輸入電阻。 321RRR通常取通常取 321CCC由相位平衡條件和幅值平衡條件推得：由相位平衡條件和幅值平衡條件推得： RCf3210振蕩頻率振蕩頻率 振幅條件振幅條件 RR12f（7-9） （7-10） 第第7 7章章 波形產(chǎn)生電路波形產(chǎn)生電路模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù) 2022-2-19227

14、.2.3 雙雙T選頻網(wǎng)絡(luò)選頻網(wǎng)絡(luò)RC振蕩器振蕩器 雙雙T選頻網(wǎng)絡(luò)選頻網(wǎng)絡(luò)RC振蕩器電路原理圖振蕩器電路原理圖如圖如圖7-11所示。所示。 RCf510第第7 7章章 波形產(chǎn)生電路波形產(chǎn)生電路模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù) 2022-2-19237.3 LC正弦波振蕩器正弦波振蕩器7.3.1 LC并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的頻率特性并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的頻率特性 如圖如圖7-12所示是一個(gè)所示是一個(gè)LC并聯(lián)電并聯(lián)電路，其中路，其中r是電感和電路中其他損是電感和電路中其他損耗的總等效電阻。耗的總等效電阻。并聯(lián)并聯(lián)LC電路的等效阻抗表達(dá)式為：電路的等效阻抗表達(dá)式為： LrCLrCLrCIUZwwwwwwjj1)j(j1)j/(j1第第

15、7 7章章 波形產(chǎn)生電路波形產(chǎn)生電路模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù) 2022-2-1924通常rL w，上式可寫成： )1( j)1( jjj1CLrCLCLrLCZwwwwww（7-12） LC10wLCf2107.3.1 LC并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的頻率特性并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的頻率特性第第7 7章章 波形產(chǎn)生電路波形產(chǎn)生電路模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù) 2022-2-1925諧振時(shí)的阻抗為諧振時(shí)的阻抗為 CrLZ0定義諧振時(shí)的品質(zhì)因素定義諧振時(shí)的品質(zhì)因素 CLrCrrLQ1100ww（7-16） 阻抗一般表達(dá)式可寫為阻抗一般表達(dá)式可寫為 )(j1)(j1000000ffffQZQZZwwww（7-17） 第第7 7章章 波

16、形產(chǎn)生電路波形產(chǎn)生電路模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù) 2022-2-1926其幅頻特性和相頻特性分別為其幅頻特性和相頻特性分別為 20020)(1ffffQZZ)(arctan00ffffQ第第7 7章章 波形產(chǎn)生電路波形產(chǎn)生電路模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù) 2022-2-1927從以上分析可以得到如下幾個(gè)結(jié)論從以上分析可以得到如下幾個(gè)結(jié)論 （1）并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)具有選頻特性。當(dāng)電流源頻率）并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)具有選頻特性。當(dāng)電流源頻率為為 時(shí)，時(shí)， ， ，達(dá)到最大值且為純阻，達(dá)到最大值且為純阻性；當(dāng)性；當(dāng) 時(shí)，時(shí)， 值大大減小，且相角值大大減小，且相角 故可將頻率故可將頻率 為的正弦信號(hào)從各種諧波中為的正弦信號(hào)從各種諧波

17、中選擇出來(lái)。選擇出來(lái)。 （2）電路的品質(zhì)因素）電路的品質(zhì)因素 越大，幅頻特性越尖越大，幅頻特性越尖銳，選擇性越好，同時(shí)銳，選擇性越好，同時(shí) 越大。故要提高選越大。故要提高選擇性，可以通過(guò)降低等效電阻擇性，可以通過(guò)降低等效電阻r或電容或電容C、或提、或提高電感高電感L來(lái)實(shí)現(xiàn)。來(lái)實(shí)現(xiàn)。 0ff 0ZZ o00ff ZZo00ff Q0Z第第7 7章章 波形產(chǎn)生電路波形產(chǎn)生電路模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù) 2022-2-19287.3.2 變壓器反饋式振蕩器變壓器反饋式振蕩器 如圖如圖7-13所示為變壓器反饋式正弦波振蕩器。所示為變壓器反饋式正弦波振蕩器。 第第7 7章章 波形產(chǎn)生電路波形產(chǎn)生電路模擬電

18、子技術(shù)模擬電子技術(shù) 2022-2-1929a. 用LC并聯(lián)諧振回路作為選頻網(wǎng)絡(luò)b. 主要用來(lái)產(chǎn)生1 MHz以上的高頻信號(hào)主要特點(diǎn)主要特點(diǎn)c. 頻率穩(wěn)定性較好第第7 7章章 波形產(chǎn)生電路波形產(chǎn)生電路模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù) 2022-2-1930首先判斷電路是否滿足振蕩的相位平衡條件。首先判斷電路是否滿足振蕩的相位平衡條件。 LCf210AF2FA滿足相位平衡條件滿足相位平衡條件斷開反饋回路斷開反饋回路第第7 7章章 波形產(chǎn)生電路波形產(chǎn)生電路模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù) 2022-2-1931(a)(b)V/CEut圖7-15 振蕩的建立、穩(wěn)定與穩(wěn)幅00mA/CiV/BEu1Q2Q0V/BEutmA

19、/Ci0tmA/Ci0CEUCICCUV/CEu【例例7-2】 第第7 7章章 波形產(chǎn)生電路波形產(chǎn)生電路模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù) 2022-2-19327.3.3 電感三點(diǎn)式振蕩器電感三點(diǎn)式振蕩器 圖圖7-17所示是三點(diǎn)式振所示是三點(diǎn)式振蕩器的交流等效電路的蕩器的交流等效電路的一般形式，三極管的一般形式，三極管的3個(gè)電極個(gè)電極b、e、c分別接分別接諧振回路的諧振回路的3個(gè)引出端。個(gè)引出端。當(dāng)當(dāng) 時(shí)，集時(shí)，集電極輸出回路的阻抗為電極輸出回路的阻抗為 CLww/1CrLZRP/0第第7 7章章 波形產(chǎn)生電路波形產(chǎn)生電路模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù) 2022-2-1933PwoUiU忽略三極管的電抗效應(yīng)

20、，對(duì)于諧振頻率忽略三極管的電抗效應(yīng)，對(duì)于諧振頻率, 與與反相反相 即即w)(pA設(shè)回路設(shè)回路值較高，由圖值較高，由圖7-17得得 322ofjXjXjXUU322ofXXXUUF圖圖7-17 三點(diǎn)式振蕩器交流等效電路三點(diǎn)式振蕩器交流等效電路第第7 7章章 波形產(chǎn)生電路波形產(chǎn)生電路模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù) 2022-2-1934電路諧振時(shí)，回路呈純阻性電路諧振時(shí)，回路呈純阻性，在平衡狀態(tài)下，振蕩頻率，在平衡狀態(tài)下，振蕩頻率近似等于回路的諧振頻率，即能滿足近似等于回路的諧振頻率，即能滿足 123= 0 (4-2-2) -X1=23 即有即有 12XX322ofXXXUUFw)(pA考慮到考慮到 正

21、弦波振蕩的相位條件，也就是正弦波振蕩的相位條件，也就是1與與2為同性質(zhì)電為同性質(zhì)電抗。抗。 則當(dāng)則當(dāng)F =時(shí)，電路滿足時(shí)，電路滿足，第第7 7章章 波形產(chǎn)生電路波形產(chǎn)生電路模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù) 2022-2-1935于是可得到于是可得到LC三點(diǎn)式振蕩器相位平衡條件的判斷準(zhǔn)則：三點(diǎn)式振蕩器相位平衡條件的判斷準(zhǔn)則： (1) 1與與2 為同性質(zhì)電抗；為同性質(zhì)電抗； (2) 1、2 與與3 為異性質(zhì)電抗。為異性質(zhì)電抗。 換句話說(shuō)，與三極管發(fā)射極相連的電抗應(yīng)為同性質(zhì)電抗，換句話說(shuō)，與三極管發(fā)射極相連的電抗應(yīng)為同性質(zhì)電抗，接在接在B-C極之間的電抗與前者互為異性質(zhì)電抗。極之間的電抗與前者互為異性質(zhì)電抗

22、。 射同他異射同他異第第7 7章章 波形產(chǎn)生電路波形產(chǎn)生電路模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù) 2022-2-19367.3.3 電感三點(diǎn)式振蕩器電感三點(diǎn)式振蕩器 iUfU2RbC1RCeRTeCLR1L2L3N132CCU圖7-18 電感三點(diǎn)式振蕩器A第第7 7章章 波形產(chǎn)生電路波形產(chǎn)生電路模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù) 2022-2-1937振蕩電路的交流通路振蕩電路的交流通路TL2R1/R2L1CC+T+N1N2ERL2L11RbC2ReCCCU 第第7 7章章 波形產(chǎn)生電路波形產(chǎn)生電路模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù) 2022-2-1938第第7 7章章 波形產(chǎn)生電路波形產(chǎn)生電路模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù) 20

23、22-2-1939振蕩頻率取決于振蕩頻率取決于LC并聯(lián)諧振回路的諧振頻率并聯(lián)諧振回路的諧振頻率 CMLLLCf)2(2121210（7-23） 振蕩電路的起振條件 )()(21beMLRMLr（7-24） 電路特點(diǎn)電路特點(diǎn) a. 電感電感L1與與L2之間耦合很緊，容易起振。之間耦合很緊，容易起振。b. 輸出波形中含有高次諧波，波形較差。輸出波形中含有高次諧波，波形較差。第第7 7章章 波形產(chǎn)生電路波形產(chǎn)生電路模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù) 2022-2-19407.3.4 電容三點(diǎn)式振蕩器電容三點(diǎn)式振蕩器 L2RbC1ReRTeC1CcR2CCCU圖7-19 電容三點(diǎn)式振蕩器iUAfU321電容三點(diǎn)

24、式振蕩器如圖電容三點(diǎn)式振蕩器如圖7-19所示。所示。 電容器的三個(gè)端子電容器的三個(gè)端子分別與分別與T的三個(gè)電的三個(gè)電極相連接，故稱之極相連接，故稱之為電容三點(diǎn)式振蕩為電容三點(diǎn)式振蕩電路。電路。212102121CCCCLLCf（7-25） 第第7 7章章 波形產(chǎn)生電路波形產(chǎn)生電路模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù) 2022-2-1941改進(jìn)型電容三點(diǎn)式振蕩器改進(jìn)型電容三點(diǎn)式振蕩器L2RbC1ReRTeC1CcR2C0CCCU圖7-20 改進(jìn)的電容三點(diǎn)式振蕩器第第7 7章章 波形產(chǎn)生電路波形產(chǎn)生電路模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù) 2022-2-1942振蕩頻率振蕩頻率 021011112121CCCLLCf（7

25、-27） 電路特點(diǎn)：電路特點(diǎn)：a. 容易起振；容易起振；c. 輸出波形中高次諧波少，波形好；輸出波形中高次諧波少，波形好；d. 改變電容時(shí)，容易停振。改變電容時(shí)，容易停振。b. 振蕩頻率高；振蕩頻率高；第第7 7章章 波形產(chǎn)生電路波形產(chǎn)生電路模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù) 2022-2-19437.4 石英晶體振蕩器石英晶體振蕩器 7.4.1 石英晶體的基本特性石英晶體的基本特性 (a) 各向異性各向異性(b) 具有壓電效應(yīng)具有壓電效應(yīng)(1) 壓電效應(yīng)壓電效應(yīng)a. 石英晶體的基本特性石英晶體的基本特性第第7 7章章 波形產(chǎn)生電路波形產(chǎn)生電路模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù) 2022-2-1944壓電效應(yīng)壓電

26、效應(yīng)在晶片的兩側(cè)施加壓力，又會(huì)產(chǎn)生電場(chǎng)。在晶片的兩側(cè)施加壓力，又會(huì)產(chǎn)生電場(chǎng)。在晶片的兩面之間加電場(chǎng)，就會(huì)產(chǎn)生機(jī)械變形。在晶片的兩面之間加電場(chǎng)，就會(huì)產(chǎn)生機(jī)械變形。當(dāng)交變電壓的頻率等于晶片的固有機(jī)械振動(dòng)頻率當(dāng)交變電壓的頻率等于晶片的固有機(jī)械振動(dòng)頻率時(shí)，振幅急劇增加，這種現(xiàn)象稱為壓電諧振。時(shí)，振幅急劇增加，這種現(xiàn)象稱為壓電諧振。當(dāng)在晶片的兩電極之間加交變電壓時(shí)，晶片就會(huì)當(dāng)在晶片的兩電極之間加交變電壓時(shí)，晶片就會(huì)產(chǎn)生機(jī)械變形振動(dòng)。產(chǎn)生機(jī)械變形振動(dòng)。壓電諧振壓電諧振第第7 7章章 波形產(chǎn)生電路波形產(chǎn)生電路模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù) 2022-2-19457.4.2. 石英晶體的等效電路石英晶體的等效電路

27、r 等效晶片振動(dòng)時(shí)內(nèi)部的摩擦損耗等效晶片振動(dòng)時(shí)內(nèi)部的摩擦損耗C0 兩金屬電極間形成的靜電電容兩金屬電極間形成的靜電電容L 等效晶片振動(dòng)時(shí)的慣性等效晶片振動(dòng)時(shí)的慣性C 等效晶片振動(dòng)時(shí)的彈性等效晶片振動(dòng)時(shí)的彈性符號(hào)符號(hào)等效電路等效電路第第7 7章章 波形產(chǎn)生電路波形產(chǎn)生電路模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù) 2022-2-1946電路特點(diǎn)：電路特點(diǎn)：a. L很大，很大，C和和r很小；很小；b . Q很高，達(dá)很高，達(dá)104106；c. 頻率穩(wěn)定度（頻率穩(wěn)定度（f /f0）很高。）很高。 3種振蕩電路的頻率穩(wěn)定度種振蕩電路的頻率穩(wěn)定度RC振蕩器振蕩器 102LC振蕩振蕩 103 104石英晶體振蕩石英晶體振蕩

28、1091011第第7 7章章 波形產(chǎn)生電路波形產(chǎn)生電路模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù) 2022-2-1947忽略忽略r的影響，圖的影響，圖7-22(a)所示電路可得石英晶體的等效阻抗。所示電路可得石英晶體的等效阻抗。 當(dāng)當(dāng)f fs時(shí)，時(shí)，X fs時(shí)，時(shí)，X 0，電路呈感性。，電路呈感性。a. 當(dāng)當(dāng) 1w w2LC =0 時(shí)，時(shí)，X=0電路發(fā)生串聯(lián)諧振電路發(fā)生串聯(lián)諧振串聯(lián)諧振頻率串聯(lián)諧振頻率 LCf21s=)(1j1jj1j)1jj (1j020200CLCCCLCCLCCLCZwwwwwwwww第第7 7章章 波形產(chǎn)生電路波形產(chǎn)生電路模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù) 2022-2-1948并聯(lián)諧振頻率并聯(lián)諧

29、振頻率X = b. b. 當(dāng)當(dāng)jw w (C0+Cw w2LCC0 ) = = 0 0時(shí)時(shí)電路發(fā)生并聯(lián)諧振電路發(fā)生并聯(lián)諧振CCCCLf 00p21 )(j10202LCCCCLCXw ww ww w sfpffX0感性容性容性第第7 7章章 波形產(chǎn)生電路波形產(chǎn)生電路模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù) 2022-2-19497.4.3 石英晶體振蕩器石英晶體振蕩器 并聯(lián)型石英晶體振蕩器并聯(lián)型石英晶體振蕩器 2RbC1ReRTeC1CcR2C123CCU圖7-23 并聯(lián)型石英晶體振蕩器X諧振頻率諧振頻率CCCCCCLf000)(21p0sfff 由于由于)(0CCC 0時(shí)時(shí)電容電容C充電充電

30、 uo=+UZtuo, uCuouC0 UZ UZ FUZ FUZ+-A2RC1R3RZDRoucu圖7-27 矩形波發(fā)生器uiC第第7 7章章 波形產(chǎn)生電路波形產(chǎn)生電路模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù) 2022-2-19550tuo, uC UZ UZuo、uC波形圖波形圖b. 當(dāng)當(dāng)uCFUZ 時(shí)時(shí)U+= FUZ uo= UZuOuC FUZ FUZ+-A2RC1R3RZDRoucu圖7-27 矩形波發(fā)生器uiC第第7 7章章 波形產(chǎn)生電路波形產(chǎn)生電路模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù) 2022-2-1956tuo, uCc. 當(dāng)當(dāng)uo= UZ時(shí)時(shí)U+= FUZuC按指數(shù)規(guī)律下降按指數(shù)規(guī)律下降電容電容C放電放

31、電+-A2RC1R3RZDRoucu圖7-27 矩形波發(fā)生器uiCuouC0 UZ UZ FUZ FUZuC充電充電uC放電放電第第7 7章章 波形產(chǎn)生電路波形產(chǎn)生電路模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù) 2022-2-1957c. 當(dāng)當(dāng)uo= UZ時(shí)時(shí)U+= FUZuouC0tuo, uC UZ UZ FUZ FUZuC按指數(shù)規(guī)律下降按指數(shù)規(guī)律下降電容電容C放電放電+-A2RC1R3RZDRoucu圖7-27 矩形波發(fā)生器uiCuC充電充電uC放電放電第第7 7章章 波形產(chǎn)生電路波形產(chǎn)生電路模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù) 2022-2-1958d. 當(dāng)當(dāng)uC FUZ 時(shí)時(shí)U+=FUZ uo=UZuouC0tu

32、o, uC UZ UZ FUZ FUZ+-A2RC1R3RZDRoucu圖7-27 矩形波發(fā)生器uiCuC充電充電uC放電放電第第7 7章章 波形產(chǎn)生電路波形產(chǎn)生電路模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù) 2022-2-1959e. 當(dāng)當(dāng)uo=+UZ時(shí)時(shí)U+=FUZuC又按指數(shù)規(guī)律上升又按指數(shù)規(guī)律上升電容電容C又充電又充電0tuO, uC UZ UZ FUZ FUZuouC+-A2RC1R3RZDRoucu圖7-27 矩形波發(fā)生器uiCuC充電充電uC放電放電第第7 7章章 波形產(chǎn)生電路波形產(chǎn)生電路模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù) 2022-2-1960uouC0tuo, uC UZ UZ FUZ FUZuo為方波

33、為方波第第7 7章章 波形產(chǎn)生電路波形產(chǎn)生電路模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù) 2022-2-196 振蕩周期和頻率振蕩周期和頻率 電容充電、放電過(guò)程可以用方程表示為 tuuutue)()0()()(cccc充放電時(shí)間 )()()0()(lncccctuuuut矩形波的周期矩形波的周期 )21ln(221LHRRRCTTT矩形波的頻率矩形波的頻率 Tf1占空比占空比 %50HTTq第第7 7章章 波形產(chǎn)生電路波形產(chǎn)生電路模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù) 2022-2-196 占空比可調(diào)的矩形波發(fā)生器占空比可調(diào)的矩形波發(fā)生器 第第7 7章章 波形產(chǎn)生電路波形產(chǎn)生電路模擬電子技術(shù)模

34、擬電子技術(shù) 2022-2-19637.5.2 三角波發(fā)生器三角波發(fā)生器 1. 電路組成電路組成遲滯比較器遲滯比較器積分器積分器第第7 7章章 波形產(chǎn)生電路波形產(chǎn)生電路模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù) 2022-2-19642. 工作原理工作原理 0t時(shí) 0couu由疊加定理可得滯回比較器的同相端的電壓為由疊加定理可得滯回比較器的同相端的電壓為 o2121o211uRRRuRRRu（7-46） O212Z211)U(uRRRRRR第第7 7章章 波形產(chǎn)生電路波形產(chǎn)生電路模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù) 2022-2-1965輸出電壓輸出電壓電容電容 C充電充電uo隨時(shí)間線性下降隨時(shí)間線性下降設(shè)設(shè)uC(0)=0t

35、uRCutttd11OOD+-=tRCUD-=Z(1) 當(dāng)當(dāng) 時(shí)時(shí)ZO1Uu=2R3RZD1ouC1R4Rou5R圖7-31 三角波發(fā)生器+-A1+-A2cuutuo , uo10uouo1UZ第第7 7章章 波形產(chǎn)生電路波形產(chǎn)生電路模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù) 2022-2-1966得得uo1翻轉(zhuǎn)時(shí)的輸出電壓翻轉(zhuǎn)時(shí)的輸出電壓(2) 當(dāng)當(dāng) 時(shí)時(shí)0B=uZo1Uu-=令令0O212Z211+=+=uRRRURRRuZ21oURRu-=2R3RZD1ouC1R4Rou5R圖7-31 三角波發(fā)生器+-A1+-A2cuutuO , uO10uOuO1UZUZ21Z/ RRU 第第7 7章章 波形產(chǎn)生電路波形產(chǎn)生電路模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù) 2022-2-1967(3) 當(dāng)當(dāng) uB0時(shí)時(shí)得得uo1翻轉(zhuǎn)時(shí)的輸出電壓翻轉(zhuǎn)時(shí)的輸出電壓Zo1Uu=令令0O212Z211+=+-=uRRRURRRuZ21oURRu=2R3RZD1ouC1