項(xiàng)目4函數(shù)信號發(fā)生電路

1、項(xiàng)目四 函數(shù)信號發(fā)生電路模擬電子技術(shù)項(xiàng)目化教程項(xiàng)目概述在模擬電子系統(tǒng)中，普遍應(yīng)用了一種在沒有外界輸入信號的情況下能自行產(chǎn)生周期性交變信號輸出的電子電路，就是振蕩電路。振蕩器的種類很多，按原理可以分為反饋振蕩器和負(fù)阻振蕩器兩類；按其輸出頻率可以分為低頻、高頻、微波三類；按輸出波形可以分為正弦波振蕩器和非正弦波振蕩器。他們可以作為信號源、定時源、能量變換電路、頻譜變換電路等等。本項(xiàng)目主要通過設(shè)計與制作一個典型函數(shù)信號發(fā)生器電路的全過程，來學(xué)習(xí)如何應(yīng)用分立元件和運(yùn)算放大器組成正弦波和非正弦波產(chǎn)生電路。項(xiàng)目引導(dǎo)教學(xué)目的教學(xué)目的：1掌握函數(shù)信號發(fā)生器的設(shè)計、裝配與調(diào)試方法。2熟悉典型集成運(yùn)放電路的使用方

2、法，并掌握工作原理。3掌握波形產(chǎn)生、變換的工作原理。項(xiàng)目引導(dǎo)項(xiàng)目要求：項(xiàng)目要求：1工作任務(wù)：方波三角波正弦波函數(shù)發(fā)生器2性能指標(biāo)：輸出波形：方波、三角波、正弦波頻率范圍：10Hz10kHz。信號幅值：方波Vp-p24V；三角波Vp-p1V。項(xiàng)目引導(dǎo)參考電路：參考電路：項(xiàng)目引導(dǎo)項(xiàng)目咨詢：項(xiàng)目咨詢：工作任務(wù)學(xué)習(xí)目標(biāo)任務(wù)一正弦波振蕩電路1理解振蕩器的定義、分類及工作原理，掌握振蕩器的起振條件、平衡條件；2理解RC串并聯(lián)電路的選頻特性，掌握RC橋式振蕩器的分析方法；3掌握LC正弦波振蕩器的分析方法，掌握三點(diǎn)式振蕩電路的組成原則，掌握電感三點(diǎn)式振蕩器和電容三點(diǎn)式振蕩器的分析方法，理解電感三點(diǎn)式振蕩器和電

3、容三點(diǎn)式振蕩器的特點(diǎn)；4理解石英諧振器的工作原理，掌握石英晶體振蕩電路的分析判斷方法，了解寄生振蕩和間歇振蕩的特點(diǎn)。任務(wù)二非正弦波發(fā)生電路1掌握方波發(fā)生器的電路組成和工作原理；2掌握三角波發(fā)生器、鋸齒波發(fā)生器的電路組成及工作原理。任務(wù)1：認(rèn)識半導(dǎo)體三極管2.1.1 三極管的結(jié)構(gòu)與類型 1三極管的分類 (1)按結(jié)構(gòu)(導(dǎo)電類型)劃分：NPN和PNP。 (2)按所用半導(dǎo)體材料劃分：硅管和鍺管。 (3)按用途劃分：放大管和開關(guān)管。 (4)按工作頻率劃分：低頻管和高頻管。 (5)按功率大小劃分：小功率管、中功率管、大功率管。 生活中常見的自激振蕩現(xiàn)象：擴(kuò)音系統(tǒng)中的電聲振蕩。 任務(wù)1：正弦波振蕩電路4.1

4、.1 正弦波振蕩電路的基本概念指在無任何外加輸入信號的情況下，就能自動地將直流電能轉(zhuǎn)換成具有一定頻率、振幅、波形的交變信號能量的電路。若產(chǎn)生的交流信號為正弦波，則稱為正弦波信號發(fā)生器或正弦波振蕩器。1.自激式振蕩器的概念任務(wù)1：正弦波振蕩電路4.1.1 正弦波振蕩電路的基本概念按信號的波形來分，可分為正弦波振蕩器和非正弦波振蕩器。常見的非正弦波形有方波、矩形波、鋸齒波等等。在正弦波振蕩器中，按構(gòu)成選頻網(wǎng)絡(luò)的元件不同可分為LC振蕩器、石英晶體振蕩器、RC振蕩器等。2.自激式振蕩器的分類 任務(wù)1：正弦波振蕩電路4.1.1 正弦波振蕩電路的基本概念2.自激式振蕩器的分類任務(wù)1：正弦波振蕩電路2.自激

5、式振蕩器的主要性能指標(biāo)4.1.1 正弦波振蕩電路的基本概念振蕩器的主要性能指標(biāo)是：振蕩頻率f0、頻率穩(wěn)定度f0/f0、振蕩幅度A、振蕩波形等。對于每一個振蕩器來說，首要的指標(biāo)是振蕩頻率和頻率穩(wěn)定度。對于不同的設(shè)備，在頻率穩(wěn)定度上是有不同的要求的。比如相干光調(diào)制器中的載波，要求頻率穩(wěn)定度在10-510-6，目前主要采用介質(zhì)振蕩器實(shí)現(xiàn)；而廣播電臺的調(diào)幅發(fā)射機(jī)中的載波，頻率穩(wěn)定度在10-310-4，可采用LC振蕩器或石英晶體振蕩器實(shí)現(xiàn)。 在正反饋放大器中+=fiiXXX閉環(huán)增益為：當(dāng)時，fA正反饋放大器產(chǎn)生震蕩任務(wù)1：正弦波振蕩電路4.1.1 正弦波振蕩電路的基本概念3.自激式振蕩器的基本原理此后，

6、電路無需加入激勵信號，也有信號輸出，因此產(chǎn)生自激振蕩的條件為：1FA相對于正反饋網(wǎng)絡(luò)而言，將輸入端與反饋端直接相連，得到上圖所示的震蕩器的方框圖由于不存在在外加信號，因此自激振蕩的條件又可以寫為：ifXX振蕩器的信號一般指電壓信號因此相關(guān)表達(dá)式可寫為：1uuFAifUU任務(wù)1：正弦波振蕩電路4.1.1 正弦波振蕩電路的基本概念3.自激式振蕩器的基本原理放大器選頻網(wǎng)絡(luò)反饋網(wǎng)絡(luò)為了產(chǎn)生某一頻率的正弦信號，必須引入如上圖的選頻網(wǎng)絡(luò)，它使電路只能在該頻率處才產(chǎn)生自激，其它頻率都不滿足自激的條件根據(jù)選頻網(wǎng)絡(luò)的不同，反饋式正弦振蕩器可分為正弦振蕩器（它的放大器和選頻網(wǎng)絡(luò)可組成諧振放大器），正弦波振蕩器和石

7、英晶體振蕩器4.1.1 正弦波振蕩電路的基本概念4.反饋式振蕩器的基本組成任務(wù)1：正弦波振蕩電路1相位平衡條件 2.nfa（n=0,1,2,3）實(shí)質(zhì)上就是要求振蕩頻率處的反饋為正反饋即該頻率處的反饋電壓和原輸入電壓同相2振幅平衡條件1.FA即要求在振蕩頻率處反饋電壓和輸入電壓的振幅相等。以上兩個條件為維持等幅振蕩的必要條件相位平衡是最重要的條件。4.1.1 正弦波振蕩電路的基本概念4.反饋式振蕩器的平衡條件任務(wù)1：正弦波振蕩電路1.FA當(dāng)震蕩器剛接通時，震蕩電壓不會建立起來，必須經(jīng)歷一段由無到有，由小到大的過程，才能進(jìn)入平衡狀態(tài)，從而得到具有一定頻率和振幅的等幅振蕩電壓。剛接通電源時，震蕩電路

8、中會存在各種電的擾動（如接通電源瞬間的電流突變內(nèi)部噪聲等），包含了非常多的頻率分量，選頻網(wǎng)絡(luò)把頻率等于諧振頻率的分量送到反饋網(wǎng)絡(luò)，其它頻率分量則被濾除。通過反饋網(wǎng)絡(luò)送到放大器輸入端的頻率為諧振頻率的信號為原始的輸入信號（非常微弱），被放大器放大后，經(jīng)選頻網(wǎng)絡(luò)和反饋網(wǎng)絡(luò)，重新提供給輸入端。4.1.1 正弦波振蕩電路的基本概念4.反饋式振蕩器的起振條件任務(wù)1：正弦波振蕩電路RC 串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的選頻特性RC正弦波振蕩器分為橋式(RC串/并聯(lián)電路式)、移相式和雙T電路等類型。本單元只討論應(yīng)用最廣的文氏電橋振蕩器。 RC串并聯(lián)電路 右圖為RC串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，是由RC串聯(lián)電路和RC并聯(lián)電路組成。 取輸入電壓為

9、，輸出電壓為 ，iUoU4.1.2 RC正弦波振蕩器任務(wù)1：正弦波振蕩電路則電壓傳輸系數(shù)為：)(310012ffffjUUFuRCf210串聯(lián)阻抗1111CjRZ并聯(lián)阻抗 )1/()1/(222222CRjRCjRZ)1()1 (1)1 ()1 ()1 (2121211222211222212RCCRjRRCCCRjRCjRCRjRZZZUUFOf通常取R1=R2=R，C1=C2=C，于是 )(3100jF推導(dǎo)過程為：任務(wù)1：正弦波振蕩電路4.1.2 RC正弦波振蕩器幅頻特性為 2002)(31F相頻特性為 300arctgFRC10時，達(dá)到最大，其值為F31而當(dāng)時,偏離0F急劇下降。因此，R

10、C串聯(lián)電路具有選頻特性。0另外，當(dāng) 時， 0F電路呈現(xiàn)純阻性。既可把它作為選頻網(wǎng)絡(luò)，又可作為反饋網(wǎng)絡(luò)。 利用RC串并聯(lián)電路的幅頻特性和相頻特性在0時的特點(diǎn)，任務(wù)1：正弦波振蕩電路4.1.2RC正弦波振蕩器 RC串并聯(lián)電路的頻率特性曲線 任務(wù)1：正弦波振蕩電路4.1.2 RC正弦波振蕩器根據(jù)上述RC串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的頻率特性,可以采用一同相放大器與它組成RC振蕩器(如下圖示)。因此本電路很容易產(chǎn)生振蕩,振蕩頻率為RCf210;,=0滿足相位平衡條件同相與時當(dāng)OfUUff正反饋?zhàn)顝?qiáng)反饋系數(shù)時又, 3/1=,=max0uuFFff由圖可知:;同相與OiUU任務(wù)1：正弦波振蕩電路4.1.2 RC橋式振蕩器（

11、文氏電橋振蕩器）1、RC橋式振蕩器由振蕩的振幅平衡條件,上圖所示振蕩器應(yīng)滿足：AuFu=1。由于當(dāng)f=f0時，F(xiàn)u=1/3，所以Au=3，起振條件為Au3;上述條件容易滿足，故電路可以振蕩。但是一般同相放大器的放大倍數(shù)遠(yuǎn)大于3，這將導(dǎo)致有源器件工作在非線性嚴(yán)重的區(qū)域而使輸出波形嚴(yán)重失真，因此RC振蕩器必須采用外振幅。任務(wù)1：正弦波振蕩電路4.1.2 RC橋式振蕩器（文氏電橋振蕩器）2、文氏電橋振蕩器1）采用文氏電橋振蕩器的必要性為了克服上述RC振蕩器的缺點(diǎn)，必須引入深度負(fù)反饋，使起振時Au 略大于3，為了使平衡時Au =3，還應(yīng)有自動調(diào)整放大倍數(shù)的外穩(wěn)幅環(huán)節(jié)（如右圖） 。2）電路結(jié)構(gòu) 運(yùn)放和R

12、1、Rf組成同相比例電路（同相放大器）， Rf為具有負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻。任務(wù)1：正弦波振蕩電路4.1.2 RC橋式振蕩器（文氏電橋振蕩器）3）工作原理同相比例電路的放大倍數(shù)Au=1+Rf/R1故f=f0時振蕩器的環(huán)路增益)1 (311RRAuFuf根據(jù)AuFu1和AuFu=1可得該振蕩器的起振條件和平衡條件分別為112.2RRRRff上式表明：振蕩器從起振到平衡狀態(tài)要求Rf從大于2R1降到2R1，相應(yīng)的電路中的Au從大于3降到3，這便要求Rf的阻值有隨振幅增大而減小的非線性特性。任務(wù)1：正弦波振蕩電路4.1.2 RC橋式振蕩器（文氏電橋振蕩器）00A00F00FAAFRC串并聯(lián)電路為集成運(yùn)放

13、引入一個正反饋。 1. 電路結(jié)構(gòu)分析即檢查電路是否包括放大電路、反饋電路和選頻網(wǎng)絡(luò)三部分。RC串并聯(lián)電路既是反饋網(wǎng)絡(luò)，又是選頻網(wǎng)絡(luò)。 2. 反饋網(wǎng)絡(luò)RC 振蕩器的分析步驟和方法任務(wù)1：正弦波振蕩電路4.1.2 RC橋式振蕩器（文氏電橋振蕩器）3. 基本放大電路分析放大電路應(yīng)為同相放大器。如果采用分立元件放大電路，應(yīng)檢查管子的靜態(tài)是否合理。如果用集成運(yùn)放，則應(yīng)檢查輸入端是否有直流通路，運(yùn)放有無放大作用。 4. 振蕩條件分析起振條件： 2RRf幅值平衡條件： 2RRf振蕩角頻率為 0，即振蕩頻率為 RCf210RC 振蕩器的分析步驟和方法任務(wù)1：正弦波振蕩電路4.1.2 RC橋式振蕩器（文氏電橋振

14、蕩器）RC正弦波振蕩器的振蕩頻率取決于R和C數(shù)值，由上頁式得，要想得到較高的振蕩頻率，必須選擇較小的R和C值。RC振蕩器只能用作低頻振蕩器（1Hz1MHz）。一般在要求振蕩頻率高于1 MHz時，都改用LC并聯(lián)回路作為選頻網(wǎng)絡(luò)，組成LC正弦波振蕩器。RC 振蕩器的分析步驟和方法任務(wù)1：正弦波振蕩電路4.1.2 RC橋式振蕩器（文氏電橋振蕩器）選頻網(wǎng)絡(luò)采用LC諧振回路的反饋式正弦波振蕩器，稱為LC正弦波振蕩器，簡稱LC振蕩器。LC振蕩器常用分立元件組成。 1、變壓器反饋式LC正弦波振蕩器 變壓器反饋式振蕩器又稱互感耦合振蕩器。由諧振放大器和反饋網(wǎng)絡(luò)兩大部分組成。在這類振蕩器中，LC并聯(lián)回路中的電感

15、元件L是變壓器的一個繞組，變壓器的另一個繞組則作為振蕩器的反饋網(wǎng)絡(luò)。 任務(wù)1：正弦波振蕩電路4.1.3 LC正弦波振蕩電路共射極電路組成 交流通路 （1）基本電路(共射極接法)1、變壓器反饋式LC正弦波振蕩器 任務(wù)1：正弦波振蕩電路4.1.3 LC正弦波振蕩電路諧振放大器由晶體管、偏置電路、選頻網(wǎng)絡(luò)LC組成。Cb為隔直耦合電容，Ce為發(fā)射極旁路電容。通過L1L互感耦合，將L1上的反饋電壓加到放大器輸入端。通過L2L互感耦合，在負(fù)載RL上得到正弦波輸出電壓。 LC并聯(lián)電路在諧振時是純阻性的，A = 180o。相位平衡條件，必須要求F = 180o。因此，與晶體管集電極相連的變壓器繞組端和與基極相

16、連的繞組端點(diǎn)必須互為異名端。1、變壓器反饋式LC正弦波振蕩器 任務(wù)1：正弦波振蕩電路4.1.3 LC正弦波振蕩電路（1）基本電路(共射極接法) 共基接法中，A = 0o，因此，為了滿足相位平衡條件，必須有F = 0o。 這樣，與集電極相連的繞組端點(diǎn)和與射極相連的繞組端點(diǎn)必須互為同名端。（1）基本電路(共基極接法)1、變壓器反饋式LC正弦波振蕩器 4.1.3 LC正弦波振蕩電路任務(wù)1：正弦波振蕩電路相位條件正反饋的判斷：根據(jù)放大電路的組態(tài)（是共射極還是共基極；如果是集成運(yùn)放就要看反相輸入還是同相輸入），決定放大電路輸出端（集電極）和輸入端（基極或射極）所連接的變壓器繞組的端點(diǎn)應(yīng)為異名端還是同名端

17、。 振蕩頻率LCf210變壓器反饋式振蕩器的工作頻率不宜過低過高，一般應(yīng)用于中、短波段（幾十KHz到幾十MHz）。（2）相位平衡條件的判斷和振蕩頻率1、變壓器反饋式LC正弦波振蕩器 4.1.3 LC正弦波振蕩電路任務(wù)1：正弦波振蕩電路（2）調(diào)頻方便，調(diào)頻范圍較寬。 （1）變壓器反饋式LC振蕩電路利用變壓器作為正反饋耦合元件，它的優(yōu)點(diǎn)是便于實(shí)現(xiàn)阻抗匹配，因此振蕩電路效率高、起振容易。 1、變壓器反饋式LC正弦波振蕩器 4.1.3 LC正弦波振蕩電路任務(wù)1：正弦波振蕩電路 三點(diǎn)式振蕩器的基本分類電感三點(diǎn)式振蕩器電容三點(diǎn)式振蕩器4.1.3 LC正弦波振蕩電路任務(wù)1：正弦波振蕩電路2、三點(diǎn)式振蕩電路1

18、) 電感三點(diǎn)式振蕩器（哈特萊振蕩器）電路組成 交流通路 電路結(jié)構(gòu)4.1.3 LC正弦波振蕩電路任務(wù)1：正弦波振蕩電路2、三點(diǎn)式振蕩電路元器件功能L為具有抽頭的電感線圈；L和C組成了振蕩回路；V、Rb1、Rb2、Re組成穩(wěn)定工作點(diǎn)的分壓式偏置電路； Ce為高頻旁路電容； Cb為耦合電容；1) 電感三點(diǎn)式振蕩器（哈特萊振蕩器）4.1.3 LC正弦波振蕩電路任務(wù)1：正弦波振蕩電路2、三點(diǎn)式振蕩電路 電路工作原理及結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 管子的輸入端和輸出端均采用部分接入LC回路的方式，由于管子的三個電極分別與電感L的三個引出點(diǎn)相接，故稱之為電感三點(diǎn)式振蕩器。 相位平衡條件的判斷和振蕩頻率 .相位平衡條件的判斷 把

19、反饋從交流通路中K點(diǎn)斷開，設(shè)Ui的瞬時極性為（+），由于LC回路諧振時呈電阻性，故Uo的瞬時極性為（），因?yàn)殡姼蠰的中間抽頭交流接地，則其兩端的相位相反，則反饋電壓的瞬時極性為（+），因此Uf與Ui同相。 1) 電感三點(diǎn)式振蕩器（哈特萊振蕩器）4.1.3 LC正弦波振蕩電路任務(wù)1：正弦波振蕩電路2、三點(diǎn)式振蕩電路.振蕩頻率 LCf210 式中：LL1L22M（M為L1和L2間的互感，不考慮互感時M0）。 CMLLf)2(212101) 電感三點(diǎn)式振蕩器（哈特萊振蕩器）4.1.3 LC正弦波振蕩電路任務(wù)1：正弦波振蕩電路2、三點(diǎn)式振蕩電路 . 振蕩波形較差。 . 振蕩頻率較低。 . 由于起振的相

20、位條件和幅度條件很容易滿足，所以容易起振，輸出電壓幅度較大。 . 調(diào)整方便。 電感三點(diǎn)式振蕩器的特點(diǎn)1) 電感三點(diǎn)式振蕩器（哈特萊振蕩器）4.1.3 LC正弦波振蕩電路任務(wù)1：正弦波振蕩電路2、三點(diǎn)式振蕩電路電路 交流通路 4.1.3 LC正弦波振蕩電路任務(wù)1：正弦波振蕩電路2)電容三點(diǎn)式振蕩器(考畢茲振蕩器)2、三點(diǎn)式振蕩電路L和C組成了振蕩回路；V、Rb1、Rb2、Re組成穩(wěn)定工作點(diǎn)的分壓式偏置電路； Ce為高頻旁路電容； Cb為耦合電容；高頻扼流圈Lc對信號頻率相當(dāng)于開路； 4.1.3 LC正弦波振蕩電路任務(wù)1：正弦波振蕩電路2)電容三點(diǎn)式振蕩器(考畢茲振蕩器)2、三點(diǎn)式振蕩電路電路工作

21、原理及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)反饋電壓取自C2的兩端。 管子的輸入端和輸出端均也采用部分接入LC回路的方式，由于管子的三個電極分別與C1和C2的三個引出點(diǎn)相接，故稱之為電容三點(diǎn)式振蕩器。 相位平衡條件的判斷和振蕩頻率 .相位平衡條件的判斷 同理可由瞬時極性法判定，該電路滿足相位平衡條件。 4.1.3 LC正弦波振蕩電路任務(wù)1：正弦波振蕩電路2)電容三點(diǎn)式振蕩器(考畢茲振蕩器)2、三點(diǎn)式振蕩電路.振蕩頻率 LCf210 式中：C為C1、C2的串聯(lián)等效電容。)()(2121CCCCC4.1.3 LC正弦波振蕩電路任務(wù)1：正弦波振蕩電路2)電容三點(diǎn)式振蕩器(考畢茲振蕩器)2、三點(diǎn)式振蕩電路 . 輸出波形好。 .加大

22、回路電容可提高振蕩頻率穩(wěn)定度。 .振蕩頻率較高。 .調(diào)整頻率不方便。 解決的辦法是：在L兩端并接可變電容C3，C3C1、C2。 電容三點(diǎn)式振蕩器的特點(diǎn)4.1.3 LC正弦波振蕩電路任務(wù)1：正弦波振蕩電路2)電容三點(diǎn)式振蕩器(考畢茲振蕩器)2、三點(diǎn)式振蕩電路1. 石英晶體振蕩器的應(yīng)用背景 一般LC振蕩器的頻率穩(wěn)定度只能達(dá)到10-3-10-4數(shù)量級，改進(jìn)型電容三點(diǎn)式震蕩器的頻率穩(wěn)定度也只有10-4-10-5數(shù)量級；在許多場合，要求頻率穩(wěn)定度優(yōu)于10-5數(shù)量級，則必須采用石英晶體振蕩器。石英晶體振蕩器是用石英諧振器作為振蕩回路元件的具有高穩(wěn)定度（10-5-10-11數(shù)量級）的振蕩器。4.1.4 石英

23、晶體振蕩器任務(wù)1：正弦波振蕩電路石英晶體的化學(xué)成份是二氧化硅(SiO2)，外形呈六角形錐體。石英晶體的導(dǎo)電性與晶體的晶格方向有關(guān)，按一定方位把石英晶體切成具有一定幾何形狀的石英片，兩面敷上銀層，焊出引線，裝在支架上，再用外殼封裝，就制成了石英諧振器。 4.1.4 石英晶體振蕩器任務(wù)1：正弦波振蕩電路1.石英諧振器晶體外形晶體外形 內(nèi)部結(jié)構(gòu)內(nèi)部結(jié)構(gòu)當(dāng)石英晶體兩面加機(jī)械力時，晶片兩面將產(chǎn)生電荷，電荷的多少基本上與機(jī)械力所引起的形變成正比，電荷的正負(fù)將取決于所加機(jī)械力是張力還是壓力而異。由機(jī)械形變引起產(chǎn)生電荷的效應(yīng)稱為正壓電壓效應(yīng)，交變電場引起石英晶體發(fā)生機(jī)械形變(壓縮或伸展)的效應(yīng)稱為反壓電效應(yīng)。

24、 4.1.4 石英晶體振蕩器任務(wù)1：正弦波振蕩電路2. 正反壓電效應(yīng)等效電路 當(dāng)石英晶體發(fā)生諧振現(xiàn)象時，在外電路可以產(chǎn)生很大的電流，這種情況與電路的諧振現(xiàn)象非常相似。因此，可以采用一組電路參數(shù)來模擬這種現(xiàn)象，其等效電路如圖5-15所示。L1、C1、R1分別為石英晶體的模擬動態(tài)等效電感、等效電容和損耗電阻，C0為靜態(tài)電容，它是以石英為介質(zhì)在兩極板間所形成的電容。 一般石英諧振器的參數(shù)范圍約為：R110140；L10.0110H；C10.0040.1PF；C024PF。 4.1.4 石英晶體振蕩器任務(wù)1：正弦波振蕩電路2.石英晶體的等效電路 （1）高Q值 因?yàn)榫w的主要特點(diǎn)是L1很大、C1很小、R

25、1較小，且C0 C1，則其Q值 很高。 （2）兩個諧振頻率f1和f2 一是由L1、C1和R1串聯(lián)支路決定的串聯(lián)諧振頻率f1， 它就是石英晶體片本身的自然諧振頻率，為： 11121CLf石英晶體片本身的自然諧振頻率 4.1.4 石英晶體振蕩器任務(wù)1：正弦波振蕩電路3. 石英諧振器的特點(diǎn) 二是由石英晶片和靜態(tài)電容C0組成的并聯(lián)電路所決定的并聯(lián)諧振頻率f2： OOOCCfCCCCLf111112121因?yàn)镃1C0，故上式可近似為： )21 (112OCCff011122CCfff其差值一般約為幾十Hz至幾百Hz。 4.1.4 石英晶體振蕩器任務(wù)1：正弦波振蕩電路3. 石英諧振器的特點(diǎn)（3）石英諧振器

26、的電抗特性曲線當(dāng)ff1 時，電路呈容性；當(dāng)f=f1 時，電路呈阻性；當(dāng)f1ff2 時，電路呈感性；當(dāng)f2f2或ff1時，等效電路呈容性，晶體充當(dāng)一個等效電容；當(dāng)f1ff2時，等效電路呈電感性，這個區(qū)域很窄， 石英諧振器充當(dāng)一個等效電感。不過此電感是一個特殊的電感，它僅存在于f1與f2之間，且隨頻率f的變化而變化。 （4）接入系數(shù)很小 4.1.4 石英晶體振蕩器任務(wù)1：正弦波振蕩電路3. 石英諧振器的特點(diǎn)1)作用及分類：石英晶體在電路中可以起三種作用：一是充當(dāng)?shù)刃щ姼?，晶體工作在接近于并聯(lián)諧振頻率f2的狹窄的感性區(qū)域內(nèi)， 這類振蕩器稱為并聯(lián)諧振型石英晶體振蕩器；二是石英晶體充當(dāng)短路元件，并將它串

27、接在反饋支路內(nèi)，用以控制反饋系數(shù)，它工作在石英晶體的串聯(lián)諧振頻率f1上，稱為串聯(lián)諧振型石英晶體振蕩器；三是充當(dāng)?shù)刃щ娙荩褂幂^少。4.1.4 石英晶體振蕩器任務(wù)1：正弦波振蕩電路4. 石英晶體振蕩電路皮爾斯電路 等效電路 2) 并聯(lián)型晶體振蕩電路4.1.4 石英晶體振蕩器任務(wù)1：正弦波振蕩電路4. 石英晶體振蕩電路這類石英晶體振蕩的工作原理及振蕩電路和一般的三點(diǎn)式LC振蕩器相同，只是將三點(diǎn)式振蕩回路中的電感元件用晶體取代，分析方法也和LC三點(diǎn)式振蕩器相同。在實(shí)際中，常用石英晶體振蕩器是將石英晶體接在振蕩管的cb間(或場效應(yīng)管的DG間)或be間(或場效應(yīng)管的GS間)。振蕩管可以是晶體三極管，也可

28、以是場效應(yīng)管，圖5-17畫出了基本電路和等效電路。由等效電路可見相當(dāng)于電容三點(diǎn)式振蕩電路， 又稱皮爾斯電路。與LC三點(diǎn)式振蕩電路相比，皮爾斯電路的等效電路可看成是考畢茲振蕩器，電路中的石英晶體只有等效為電感元件，振蕩電路才能成立。 2) 并聯(lián)型晶體振蕩電路4.1.4 石英晶體振蕩器任務(wù)1：正弦波振蕩電路4. 石英晶體振蕩電路電路結(jié)構(gòu)等效電路 3)串聯(lián)型晶體振蕩電路4.1.4 石英晶體振蕩器任務(wù)1：正弦波振蕩電路4. 石英晶體振蕩電路視石英晶體為短路元件，等效電路與電容三點(diǎn)式毫無區(qū)別。 根據(jù)這個原理，應(yīng)將振蕩回路的振蕩頻率調(diào)諧到石英晶體的串聯(lián)諧振頻率上，使石英晶體的阻抗最小，電路的正反饋?zhàn)顝?qiáng)，滿

29、足振蕩條件。而對于其它頻率的信號，晶體的阻抗較大，正反饋減弱，電路不能起振。 上述兩種電路的振蕩頻率以及頻率穩(wěn)定度，都是由石英諧振器和串聯(lián)諧振頻率所決定的，而不取決于振蕩回路。但是，振蕩回路的元件也不能隨意選用，而應(yīng)該使所選用的元件所構(gòu)成的回路的固有頻率與石英諧振器的串聯(lián)諧振頻率相一致。 3)串聯(lián)型晶體振蕩電路4.1.4 石英晶體振蕩器任務(wù)1：正弦波振蕩電路4. 石英晶體振蕩電路4.2.1 方波信號發(fā)生電路任務(wù)2：非正弦波振蕩電路（a）電路圖 （b）波形圖方波信號發(fā)生電路 Rf和C組成負(fù)反饋支路，R1和R2組成正反饋支路，R3為限流電阻。電容C的端電壓uc為運(yùn)放的反相輸入端電壓，而同相輸入端電壓（即比較器的基準(zhǔn)電壓u+）為電阻R2的端電壓UTH。輸出電壓uo的極性如何變化則由uC與UTH比較的結(jié)果來決定。4.2.1 方波信號發(fā)生電路任務(wù)2：非正弦波振蕩電路4.2.2 三角波發(fā)生電路任務(wù)2：非正弦波振蕩電路（a）電路圖 （b）波形圖三角波信號發(fā)生電路 運(yùn)放A1構(gòu)成滯回比較器，產(chǎn)生方波輸出；運(yùn)放A2構(gòu)成反相積分器，產(chǎn)生三角波。4.2.2 三角波發(fā)生電路任務(wù)2：非正弦波振蕩電路調(diào)節(jié)圖中電位器RP，使積分器A2的輸入電壓發(fā)生變化，積分到一定電壓所需的時