波形的發(fā)生和信號(hào)的轉(zhuǎn)換

9.1正弦波振蕩電路的振蕩條件第九章波形的發(fā)生和信號(hào)的轉(zhuǎn)換9.2RC

正弦振蕩電路9.3LC

正弦振蕩電路信號(hào)產(chǎn)生電路(振蕩器—Oscillators)分類：正弦波振蕩:非正弦波振蕩：RC振蕩器(1kHz~數(shù)百kHz)LC振蕩器(幾百kHz以上)石英晶體振蕩器(頻率穩(wěn)定度高)方波、三角波、鋸齒波等主要性要求能：輸出信號(hào)的幅度準(zhǔn)確穩(wěn)定輸出信號(hào)的頻率準(zhǔn)確穩(wěn)定

正弦波振蕩電路用來(lái)產(chǎn)生一定頻率和幅值的正弦交流信號(hào)。它的頻率范圍很廣，可以從一赫以下到幾百兆以上；輸出功率可以從幾毫瓦到幾十千瓦；輸出的交流電能是從電源的直流電能轉(zhuǎn)換而來(lái)的。正弦波振蕩電路簡(jiǎn)介常用的正弦波振蕩器：LC振蕩電路:輸出功率大、頻率高。RC振蕩電路:輸出功率小、頻率低。石英晶體振蕩電路：頻率穩(wěn)定度高。應(yīng)用：無(wú)線電通訊、廣播電視，工業(yè)上的高頻感應(yīng)爐、超聲波發(fā)生器、正弦波信號(hào)發(fā)生器、半導(dǎo)體接近開(kāi)關(guān)等。1Su放大電路在無(wú)輸入信號(hào)的情況下，就能輸出一定頻率和幅值的交流信號(hào)的現(xiàn)象。開(kāi)關(guān)合在“1”為無(wú)反饋放大電路。21Su開(kāi)關(guān)合在“2”為有反饋放大電路，開(kāi)關(guān)合在“2”時(shí),，去掉ui

仍有穩(wěn)定的輸出。反饋信號(hào)代替了放大電路的輸入信號(hào)。自激振蕩狀態(tài)29.1正弦波振蕩電路的振蕩條件1.自激振蕩現(xiàn)象2.振蕩的條件(1)幅度條件：(2)相位條件：n是整數(shù)相位條件意味著振蕩電路必須是正反饋；

幅度條件表明反饋放大器要產(chǎn)生自激振蕩，還必須有足夠的反饋量(可以通過(guò)調(diào)整放大倍數(shù)A

或反饋系數(shù)F達(dá)到)。振蕩的條件3.起振及穩(wěn)幅振蕩的過(guò)程設(shè)：Uo

是振蕩電路輸出電壓的幅度，

B是要求達(dá)到的輸出電壓幅度。起振時(shí)Uo

0，達(dá)到穩(wěn)定振蕩時(shí)Uo

=B起振過(guò)程中Uo

<B，要求AuF

>

1，穩(wěn)定振蕩時(shí)Uo

=B，要求AuF

=

1，從AuF

>

1到AuF

=

1，就是自激振蕩建立的過(guò)程?？墒馆敵鲭妷旱姆炔粩嘣龃笫馆敵鲭妷旱姆鹊靡苑€(wěn)定起始信號(hào)的產(chǎn)生：在電源接通時(shí)，會(huì)在電路中激起一個(gè)微小的擾動(dòng)信號(hào)，它是個(gè)非正弦信號(hào)，含有一系列頻率不同的正弦分量。4.正弦波振蕩電路的組成(1)放大電路:

放大信號(hào)(2)反饋網(wǎng)絡(luò):

必須是正反饋，反饋信號(hào)即是

放大電路的輸入信號(hào)(3)選頻網(wǎng)絡(luò):

保證輸出為單一頻率的正弦波

即使電路只在某一特定頻率下滿

足自激振蕩條件(4)穩(wěn)幅環(huán)節(jié):

使電路能從AuF

>1，過(guò)渡到

AuF

=1，從而達(dá)到穩(wěn)幅振蕩。9.2RC正弦波振蕩電路RC選頻網(wǎng)絡(luò)正反饋網(wǎng)絡(luò)同相比例電路放大信號(hào)用正反饋信號(hào)uf作為輸入信號(hào)選出單一頻率的信號(hào)RC

串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò)+–uoui–+

R++∞RFR1

C

RC–uO

–+Uf–+1.傳輸系數(shù)：。。RCRC。+–+–。式中

：分析上式可知：僅當(dāng)=o時(shí)，達(dá)最大值，且u2與u1同相，即網(wǎng)絡(luò)具有選頻特性，fo決定于RC。RC選頻網(wǎng)絡(luò)：2.工作原理輸出電壓

uo經(jīng)正反饋（兼選頻）網(wǎng)絡(luò)分壓后，取uf

作為同相比例電路的輸入信號(hào)ui

。

(1)起振過(guò)程(2)穩(wěn)定振蕩

A

=

0，僅在f

0處F=

0滿足相位平衡條件，所以振蕩頻率f

0=12RC。改變R、C可改變振蕩頻率RC振蕩電路的振蕩頻率一般在200KHz以下，常用于低頻。(3)振蕩頻率

振蕩頻率由相位平衡條件決定。振蕩頻率的調(diào)整++∞RFR

CC–uO

–+SSR1R2R3R3R2R1改變開(kāi)關(guān)S的位置可改變選頻網(wǎng)絡(luò)的電阻，實(shí)現(xiàn)頻率粗調(diào)；改變電容C的大小可實(shí)現(xiàn)頻率的細(xì)調(diào)。振蕩頻率（4）起振及穩(wěn)定振蕩的條件穩(wěn)定振蕩條件AuF

=1，|F|=1/3，則起振條件AuF

>1，因?yàn)閨F|=1/3，則考慮到起振條件AuF

>1,一般應(yīng)選取RF

略大2R1。如果這個(gè)比值取得過(guò)大，會(huì)引起振蕩波形嚴(yán)重失真。由運(yùn)放構(gòu)成的RC串并聯(lián)正弦波振蕩電路不是靠運(yùn)放內(nèi)部的晶體管進(jìn)入非線性區(qū)穩(wěn)幅，而是通過(guò)在外部引入負(fù)反饋來(lái)達(dá)到穩(wěn)幅的目的。IDUD振蕩幅度較小時(shí)正向電阻大振蕩幅度較大時(shí)正向電阻小

a.利用二極管的正向伏安特性的非線性自動(dòng)穩(wěn)幅。

R++∞RF2R1

C

RC–uO

–+D1D2RF1穩(wěn)幅環(huán)節(jié)（5）穩(wěn)幅措施

b.熱敏電阻具有負(fù)溫度系數(shù)，利用它的非線性可以自動(dòng)穩(wěn)幅。在起振時(shí)，由于uO很小，流過(guò)RF的電流也很小，于是發(fā)熱少，阻值高，使RF>2R1；即AuF>1。半導(dǎo)體熱敏電阻

R++∞RFR1

C

RC–uO

–+隨著振蕩幅度的不斷加強(qiáng)，uO增大，流過(guò)RF

的電流也增大，RF受熱而降低其阻值，使得Au下降，直到RF=2R1時(shí)，穩(wěn)定于AuF=1，振蕩穩(wěn)定。一、變壓器反饋式振蕩電路1.電路結(jié)構(gòu)正反饋2.振蕩頻率

即LC并聯(lián)電路的諧振頻率uf+–LC+UCCRLC1RB1RB2RECE－－放大電路選頻電路反饋網(wǎng)絡(luò)9.3LC

正弦波振蕩電路1、電感三點(diǎn)式和電容三點(diǎn)式LC正弦波發(fā)生器把并聯(lián)LC回路中的C或L分成兩個(gè)，則LC回路就有三個(gè)端點(diǎn)。把這三個(gè)端點(diǎn)分別與三極管的三個(gè)極相連，就形成了LC三點(diǎn)式正弦波發(fā)生電路。它們又分為電感三點(diǎn)式和電容三點(diǎn)式兩類。LC三點(diǎn)式正弦波發(fā)生電路圖a）電感三點(diǎn)式b）電容三點(diǎn)式二、三點(diǎn)式LC振蕩電路2.電感三點(diǎn)式振蕩電路正反饋放大電路選頻電路反饋網(wǎng)絡(luò)+UCCC1RB1RB2RECEL1CL2RC－－

通常改變電容C來(lái)調(diào)節(jié)振蕩頻率。反饋電壓取自L2振蕩頻率一般在幾十MHz以下。不足：輸出波形含有較大的高次諧波，常用于要求不高的設(shè)備中，如高頻加熱器、接收機(jī)的本機(jī)振蕩等。3