電子技術(shù)基礎(chǔ)(模擬部分)第五版第9章

9.1濾波電路的基本概念與分類9.3高階有源濾波電路*9.4開(kāi)關(guān)電容濾波器9.5正弦波振蕩電路的振蕩條件9.2一階有源濾波電路9.6RC正弦波振蕩電路9.7LC正弦波振蕩電路9.8非正弦信號(hào)產(chǎn)生電路第9章

信號(hào)處理與信號(hào)產(chǎn)生電路19.1濾波電路的基本概念與分類1.基本概念濾波器：是一種能使有用頻率信號(hào)通過(guò)而同時(shí)抑制或衰減無(wú)用頻率信號(hào)的電子裝置。有源濾波器：由有源器件構(gòu)成的濾波器。最初濾波器由無(wú)源元件R、L、C組成，后來(lái)有了集成運(yùn)放，利用集成運(yùn)放與R、C濾波電路組合，構(gòu)成有源濾波器。優(yōu)點(diǎn)：無(wú)電感、體積小、重量輕的優(yōu)點(diǎn)。缺點(diǎn)：集成運(yùn)放帶寬有限，無(wú)法提高工作頻率，難以對(duì)功率信號(hào)進(jìn)行放大。2濾波電路傳遞函數(shù)定義時(shí)，有其中——

模，幅頻響應(yīng)——

相位角，相頻響應(yīng)群時(shí)延響應(yīng)假設(shè)濾波電路是線性是不變網(wǎng)絡(luò)，在復(fù)頻域內(nèi)，濾波電路傳遞函數(shù)定義：9.1濾波電路的基本概念與分類1.基本概念3通常用幅頻響應(yīng)來(lái)表征濾波電路的特性，若要考察濾波電路對(duì)失真的影響，則需考慮相位和時(shí)延響應(yīng)。只有當(dāng)相位響應(yīng)φ(ω)做線性變化，時(shí)延響應(yīng)τ(ω)為常數(shù)時(shí)，才能避免失真。相位失真幅度失真頻率失真線性失真非線性失真9.1濾波電路的基本概念與分類49.1濾波電路的基本概念與分類在幅頻響應(yīng)內(nèi)，把能通過(guò)信號(hào)的頻率范圍定義為通帶，把受阻或衰減的信號(hào)頻率范圍稱為阻帶。通帶與阻帶的界限頻率稱截止頻率。理想濾波器在通帶內(nèi)應(yīng)為零衰減的幅頻響應(yīng)和線性的相位響應(yīng)，而在阻帶內(nèi)，幅度應(yīng)該衰減到零。按照阻帶和通帶的位置不同，可以做如下分類：

A0——低頻增益；ωH——截止角頻率；帶寬——

ωH/2π低通濾波電路LPF59.1濾波電路的基本概念與分類2.分類高通（HPF）帶通（BPF）高于ωL均為通帶，理論上BW=∞，實(shí)際上高通濾波器的帶寬也是有限的。兩個(gè)阻帶，一個(gè)通帶。ωH——高邊截止角頻率，ωL——低邊截止角頻率，帶寬——(ωH-ωL)/2π，ω0——中心角頻率。6帶阻濾波電路BEF全通濾波電路APF9.1濾波電路的基本概念與分類2.分類一個(gè)阻帶，兩個(gè)通帶。其功能是衰減ωL—ωH間的信號(hào)。ω0——中心角頻率。無(wú)阻帶，通帶是從零到無(wú)窮大，但相移大小隨頻率變化。79.2一階有源濾波電路圖9.2.1一階低通濾波電路（a）帶同相比例放大電路（b）幅頻響應(yīng)

由一級(jí)RC低通電路輸出端加上電壓跟隨器，使之能與負(fù)載隔離開(kāi)，構(gòu)成了簡(jiǎn)單的一階有源濾波電路，這樣利用到了集成運(yùn)放輸出阻抗低，帶負(fù)載能力強(qiáng)的特點(diǎn)。如果希望電路還能起放大作用，將電壓跟隨器改成同相比例放大電路即可。如圖所示。89.2一階有源濾波電路1.低通濾波電路傳遞函數(shù)其中通帶電壓增益A0是ω=0時(shí)輸出電壓vO與輸入電壓vi的比值，也就是同相比例放大電路的電壓增益AVF。傳遞函數(shù)的分母為s的一次冪，故上式濾波電路稱為一階低通有源濾波電路。特征角頻率9故，幅頻相應(yīng)為9.2一階有源濾波電路ωC就是-3dB截止角頻率ωH。。109.2一階有源濾波電路2.高通濾波電路

一階有源濾波電路通帶外衰減速率慢（-20dB/十倍頻程），與理想情況相差較遠(yuǎn)。一般用在對(duì)濾波要求不高的場(chǎng)合。

低通電路中的R和C交換位置便構(gòu)成高通濾波電路若要求響應(yīng)曲線以-40或-60dB/十倍頻程的斜率變化，就要用二階，三階濾波電路。119.3高階有源濾波電路9.3.2有源高通濾波電路9.3.3有源帶通濾波電路9.3.4二階有源帶阻濾波電路9.3.1有源低通濾波電路129.3.1有源低通濾波電路1.二階有源低通濾波電路2.傳遞函數(shù)對(duì)于濾波電路，有得濾波電路傳遞函數(shù)（二階）（同相比例）132.傳遞函數(shù)令稱為通帶增益稱為特征角頻率稱為等效品質(zhì)因數(shù)則濾波電路才能穩(wěn)定工作。注意：保證A(s)表達(dá)式中|1+(3-AVF)sCR+(sCR)2|=0，無(wú)正數(shù)解。142.傳遞函數(shù)用代入，可得傳遞函數(shù)的頻率響應(yīng)：歸一化的幅頻響應(yīng)相頻響應(yīng)153.幅頻響應(yīng)歸一化的幅頻響應(yīng)曲線觀察Q=0.707的曲線，通帶內(nèi)幅頻曲線平坦，當(dāng)ω/ωC=1時(shí)，20lg|A(jω)/A0|=-3dB，當(dāng)ω/ωC=10時(shí)，20lg|A(jω)/A0|=-40dB。這表明二階比一階低通濾波電路的濾波效果更好。

由|A(jω)|表達(dá)式，當(dāng)ω=0時(shí)，|A(jω)|=A0；當(dāng)ω→∞時(shí)，|A(jω)|→0。符合低通濾波器的特性。圖中畫出不同Q值下的幅頻曲線。16最常用的低通有源濾波電路有三種：巴特沃斯、切比雪夫和貝塞爾濾波電路。高階有源濾波電路的種類不同的濾波電路在幅頻和相頻兩方面有不同的重點(diǎn)，不可能都達(dá)到理想要求。巴特沃斯濾波電路的幅頻響應(yīng)在通帶內(nèi)具有最平幅度特性，但從通帶到阻帶衰減較慢；切比雪夫?yàn)V波電路能迅速衰減，但允許通帶內(nèi)有一定紋波；貝塞爾濾波電路著重于相頻響應(yīng)，相移與頻率基本成正比，群時(shí)延基本恒定，波形失真較小。174.n階巴特沃斯傳遞函數(shù)對(duì)于上述的二階有源濾波器，若選取不同的RC值，可得到不同頻率響應(yīng)曲線，這種工程上使用的濾波器稱為巴特沃斯、切比雪夫和貝塞爾濾波器，常用查表式軟件計(jì)算來(lái)確定參數(shù)。184.n階巴特沃斯傳遞函數(shù)傳遞函數(shù)為式中n為階濾波電路階數(shù)，c為3dB載止角頻率，A0為通帶電壓增益。圖9.3.3給出了n不同取值的歸一化幅頻響應(yīng)曲線，n越大，越向理想特性曲線逼近。19202122總的幅頻響應(yīng)消除了峰值，使得四階電路幅頻響應(yīng)的平坦部分得到擴(kuò)展，體現(xiàn)了巴特沃斯低通濾波器的特點(diǎn)。239.3.2有源高通濾波電路1.二階高通濾波電路

將低通電路中的電容和電阻對(duì)換，便成為高通電路。傳遞函數(shù)歸一化的幅頻響應(yīng)242.巴特沃斯傳遞函數(shù)及其歸一化幅頻響應(yīng)歸一化幅頻響應(yīng)當(dāng)ω＜ωc時(shí)，傳遞函數(shù)隨增加以n×20dB/10倍頻程上升。這些都是高通濾波器的特性。隨著n的增加，幅頻特性更加接近理想值。當(dāng)→∞時(shí)，|A(jω)|→A0；當(dāng)→0時(shí)，|A(jω)|→0；當(dāng)ω=ωc時(shí)，|A(jω)|=，ωc是3dB的截止角頻率。

259.3.3有源帶通濾波電路1.電路組成原理必須滿足低通截止角頻率高通截止角頻率對(duì)比帶通濾波電路的幅頻響應(yīng)與高通、低通濾波電路的幅頻響應(yīng)，將低通與高通濾波電路相串聯(lián)，就可以構(gòu)成帶通濾波電路。262.例9.3.2試設(shè)計(jì)一個(gè)帶通濾波電路。要求（1）信號(hào)通過(guò)頻率范圍f在100Hz至10kHz之間；（2）濾波電路在1kHz的幅頻響應(yīng)必須在±1dB范圍內(nèi)，而在100Hz至10kHz濾波電路的幅頻響應(yīng)衰減應(yīng)當(dāng)在1kHz的±3dB范圍呢；（3）在10Hz的幅頻衰減應(yīng)為26dB，而在100kHz的幅頻衰減應(yīng)為16dB。9.3.3有源帶通濾波電路279.3.3有源帶通濾波電路解：（1）電路的方案選擇設(shè)計(jì)100Hz至10kHz的帶通濾波電路，通帶內(nèi)為單位增益(0dB)。因此，低通濾波電路和高通濾波電路的截止頻率分別為fH=10kHz和fL=100Hz。由阻帶衰減的速度，選擇二階濾波電路，有源器件采用運(yùn)放CF412（LF412），串聯(lián)構(gòu)成了帶通濾波電路。289.3.3有源帶通濾波電路查表9.3.1找到二階巴特沃斯濾波器的AVF1=1.586，兩級(jí)巴特沃斯濾波器串聯(lián)后的通帶電壓增益(AVF1)2=2.515，因?yàn)轭}目要求通帶增益為0dB（也就是1），因此在低通濾波器輸入部分加入了由R1，R2組成的分壓器，衰減信號(hào)，以抵消2.515的增益。299.3.3有源帶通濾波電路選用元件需考慮元件參數(shù)誤差對(duì)于傳遞函數(shù)的影響。規(guī)定電阻值容差1%，電容值容差5%，每一個(gè)電路包含若干電阻器和兩個(gè)電容器，實(shí)際截止頻率可能存在的較大誤差（10%），為了保證100Hz和10kHz處衰減不大于3dB，以額定截止頻率90Hz和11kHz進(jìn)行設(shè)計(jì)?！_定實(shí)際截止頻率。（2）元件參數(shù)的選擇和計(jì)算30運(yùn)放電路的電阻通常選為幾千歐到幾十千歐，因此低通級(jí)電路的電容選為1000pF，高通級(jí)電路的電容選為0.1uF，由ωc=1/RC，計(jì)算精確的電阻值。算得R3=14.47kΩ，可以選擇標(biāo)準(zhǔn)電阻R3=14kΩ。對(duì)于高通級(jí)，C=0.1uF，fL=90Hz，求得R7=R8=18kΩ?！山刂诡l率確定R、C值。31要盡量使運(yùn)放同相輸入端和反相輸入端對(duì)地直流電阻相同，選擇R5=68kΩ，R10=82kΩ，由R4=(AVF-1)R5=39.8kΩ，R9=(AVF-1)R10=48kΩ?！奢斎攵藢?duì)地電阻相同確定同相比例放大電路的電阻。329.3.3有源帶通濾波電路信號(hào)源vI通過(guò)R1和R2衰減，這一部分電路的輸出電阻應(yīng)該等于低通級(jí)電阻R3。整個(gè)濾波電路的通帶增益是電壓器比值和濾波器部分增益的乘積，應(yīng)等于單位增益。因此R1R2/(R1+R2)=R3，(AVF1)2R2/(R1+R2)=1，解R1=35.7kΩ，R2=23.2kΩ?！_定分壓器的電阻。339.3.3有源帶通濾波電路（3）仿真實(shí)驗(yàn)使用SPICE對(duì)電路進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，隨機(jī)對(duì)電路元件參數(shù)選擇20組，20次仿真實(shí)驗(yàn)表明，都滿足濾波器電路的技術(shù)要求。343.二階有源帶通濾波電路

令傳遞函數(shù)得35ω0既是特征角頻率，也是中心角頻率。令s=jω代入A(s)，得到上式表明，當(dāng)ω=ω0時(shí)，電路有最大電壓增益，|A(jω0)|=A0,是帶通濾波器的通帶電壓增益。幅頻響應(yīng)曲線如圖，Q值越高，通帶越窄。3.二階有源帶通濾波電路369.3.4二階有源帶阻濾波電路可由低通和高通并聯(lián)得到必須滿足37雙T選頻網(wǎng)絡(luò)9.3.4二階有源帶阻濾波電路38雙T帶阻濾波電路9.3.4二階有源帶阻濾波電路實(shí)現(xiàn)帶阻濾波器的方案二，雙T帶阻濾波電路。由節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納方程求出傳遞函數(shù)。399.3.4二階有源帶阻濾波電路其中ω0=1/RC，特征角頻率，也是帶阻濾波器的中心角頻率；A0=AVF為帶阻濾波器的通帶電壓增益；Q=1/[2(2-A0)]代入S=jω，則有40阻濾波電路的幅頻特性

9.3.4二階有源帶阻濾波電路若A0=1，則Q=0.5，A0增加，Q值升高。當(dāng)A0趨近于2時(shí)，Q趨于無(wú)窮大。因此A0越接近2，|A(jω)|越大，帶阻濾波電路的選頻特性愈好，阻斷的頻率范圍愈窄.419.5正弦波振蕩電路的振蕩條件（b）正弦波振蕩電路方框圖

正弦波振蕩電路：沒(méi)有輸入信號(hào)的帶選頻網(wǎng)絡(luò)的正反饋放大電路。如圖a所示，表示接成正反饋時(shí)，放大電路在輸入信號(hào)Xi=0的框圖。（注意與負(fù)反饋方框圖的差別）（a）正反饋放大電路方框圖改畫一下，得到b圖。429.5正弦波振蕩電路的振蕩條件正反饋放大電路框圖1.

振蕩條件由圖可知，如放大電路輸入端（1端）外接一定頻率，一定幅度的正弦信號(hào)Xa，經(jīng)過(guò)基本放大電路和反饋網(wǎng)絡(luò)后，在反饋網(wǎng)絡(luò)輸出端（2端），得到反饋信號(hào)Xf。如果Xa和Xf在大小和相位上都一致，就可以除去外接信號(hào)Xa，而將1，2端連接起來(lái)形成閉環(huán)系統(tǒng)，輸出端就可能繼續(xù)維持與開(kāi)環(huán)時(shí)一樣的輸出信號(hào)。431.

振蕩條件即環(huán)路增益——振蕩的條件這樣又所以振蕩條件為振幅平衡條件相位平衡條件44負(fù)反饋放大電路的自激條件振蕩電路的振蕩條件都要求環(huán)路增益幅值等于1，由于比較環(huán)節(jié)輸入端的“+”，“-”不一樣，所以環(huán)路增益的相位條件不一致。（比較p.363式7.8.2與式9.5.3）。1.

振蕩條件（正/負(fù)反饋振蕩的對(duì)比）45振蕩電路的振蕩頻率f0是由相位平衡條件決定。一個(gè)正弦波振蕩電路只在一個(gè)頻率下滿足相位平衡條件，這個(gè)頻率就是f0。選頻網(wǎng)絡(luò)可以設(shè)置在放大電路A中，也可設(shè)置在反饋網(wǎng)絡(luò)F中。由R、C組成的選頻網(wǎng)絡(luò)振蕩電路稱RC振蕩電路（1Hz~1MHz），由LC元件組成的選頻網(wǎng)絡(luò)的振蕩電路稱LC振蕩電路（1MHz以上）。這就要求在AF環(huán)路中包含一個(gè)具有選頻特性的網(wǎng)絡(luò)，簡(jiǎn)稱選頻網(wǎng)絡(luò)。462.

起振和穩(wěn)幅振蕩電路是單口網(wǎng)絡(luò)，無(wú)需輸入信號(hào)就能起振，起振的信號(hào)源來(lái)自何處？電路器件內(nèi)部噪聲以及電源接通擾動(dòng)噪聲中，滿足相位平衡條件的某一頻率0的噪聲信號(hào)被放大，成為振蕩電路的輸出信號(hào)。起振條件：472.

起振和穩(wěn)幅當(dāng)輸出信號(hào)幅值增加到一定程度時(shí)，就要限制它繼續(xù)增加，否則波形將出現(xiàn)失真。穩(wěn)幅的作用就是，當(dāng)輸出信號(hào)幅值增加到一定程度時(shí)，使振幅平衡條件從回到為什么要穩(wěn)幅？欲使振蕩電路能自行建立振蕩，就必須滿足AF＞1的條件。這樣振蕩電路就有可能自激，最后趨于穩(wěn)定平衡。在正弦波振蕩電路中的放大器件工作在線性區(qū)和接近線性區(qū)，可以近似線性電路處理。48放大電路（包括負(fù)反饋放大電路）3.

振蕩電路基本組成部分反饋網(wǎng)絡(luò)（構(gòu)成正反饋的）選頻網(wǎng)絡(luò)（選擇滿足相位平衡條件的一個(gè)頻率。經(jīng)常與反饋網(wǎng)絡(luò)合二為一。）穩(wěn)幅環(huán)節(jié)499.6RC正弦波振蕩電路1.

電路組成2.

RC串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò)的選頻特性3.

振蕩電路工作原理4.

穩(wěn)幅措施50RC正弦波振蕩電路有橋式振蕩電路、雙T網(wǎng)絡(luò)式和移相式振蕩電路等，這里主要討論橋式振蕩電路。9.6RC正弦波振蕩電路511.

電路組成RC橋式振蕩電路由兩部分構(gòu)成：放大電路AV和選頻網(wǎng)絡(luò)FV。AV由集成運(yùn)放組成的電壓串聯(lián)負(fù)反饋放大電路，利用了輸入阻抗高和輸出阻抗低的特點(diǎn)。FV由Z1、Z2組成，兼做正反饋網(wǎng)絡(luò)。52反饋系數(shù)2.

RC串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò)的選頻特性幅頻響應(yīng)又且令則相頻響應(yīng)532.

RC串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò)的選頻特性當(dāng)幅頻響應(yīng)有最大值相頻響應(yīng)543.

振蕩電路工作原理此時(shí)若放大電路的電壓增益為

用瞬時(shí)極性法判斷可知，電路滿足相位平衡條件則振蕩電路滿足振幅平衡條件當(dāng)時(shí)，電路可以輸出頻率為的正弦波RC正弦波振蕩電路一般用于產(chǎn)生頻率低于1MHz的正弦波55采用非線性元件4.

穩(wěn)幅措施熱敏元件熱敏電阻起振時(shí)，即熱敏電阻的作用穩(wěn)幅56采用非線性元件4.

穩(wěn)幅措施場(chǎng)效應(yīng)管（JFET）穩(wěn)幅原理穩(wěn)幅整流濾波T壓控電阻可變電阻區(qū)，斜率隨vGS不同而變化57采用非線性元件二極管穩(wěn)幅原理穩(wěn)幅起振時(shí)4.

穩(wěn)幅措施穩(wěn)幅環(huán)節(jié)58例9.6.1圖9.6.4所示為移相式正弦波振蕩電路，試簡(jiǎn)述其工作原理。每節(jié)RC電路都是相位超前電路，相位移小于90°。當(dāng)相位移接近90°時(shí)，其頻率必須是很低的，這樣R兩端輸出電壓與輸入電壓的幅值比接近零，所以，兩節(jié)RC電路組成的反饋網(wǎng)絡(luò)(兼選頻網(wǎng)絡(luò))是不能滿足振蕩的相位條件的。59有3節(jié)RC

移相網(wǎng)絡(luò)，其最大相移可接近270°，因此，有可能在特定頻率兒下移相180°，即φf(shuō)=180°?？紤]到放大電路產(chǎn)生的相移(運(yùn)放的輸出與反相輸入端比較)φa=180°則有φa+φf(shuō)=360°或者0°。只要適當(dāng)調(diào)節(jié)Rf的值，使Av適當(dāng)，就可同時(shí)滿足相位和振幅條件，產(chǎn)生正弦振蕩。60①電路組成：放大、反饋、選頻和穩(wěn)幅等基本部分②分析放大電路能否正常工作。對(duì)分立元件電路，看靜態(tài)工作點(diǎn)是否合適；對(duì)集成運(yùn)放，看輸入端是否有直流通路。③自激的條件a．利用瞬時(shí)極性法檢查相位平衡條件。b．檢查幅值平衡條件。既要能起振，又要能穩(wěn)幅。④根據(jù)選頻網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，估算振蕩頻率f0.正弦振蕩電路的分析方法619.7LC正弦波振蕩電路9.7.2變壓器反饋式LC振蕩電路9.7.3三點(diǎn)式LC振蕩電路9.7.4石英晶體振蕩電路9.7.1LC選頻放大電路629.7.1LC選頻放大電路等效損耗電阻一般有則1.并聯(lián)諧振回路（1）當(dāng)時(shí)，電路諧振。為諧振頻率（2）諧振時(shí)，回路的等效阻抗為純阻性，阻抗最大為品質(zhì)因數(shù)。此時(shí)與同相位。有如下特點(diǎn)：639.7.1LC選頻放大電路（3）輸入電流IS和回路電流IC或IL的關(guān)系?？梢?jiàn)，在諧振時(shí)，LC并聯(lián)電路的支路電路比輸入電流IS大得多，IS可以忽略。649.7.1LC選頻放大電路LC并聯(lián)諧振回路的頻率響應(yīng)曲線（a）幅頻響應(yīng)（b）相頻響應(yīng)（1）幅頻響應(yīng)：當(dāng)ω=ω0時(shí)，回路等效阻抗最大；當(dāng)ω偏離ω0時(shí)，等效阻抗將減小。（2）相頻響應(yīng)：當(dāng)ω＞ω0時(shí)，相對(duì)失諧為正，等效阻抗為電容性，Z的相角為負(fù)，VO滯后于Is。反之，則為電感性，VO超前于Is。（3）諧振曲線的形狀與Q有關(guān)，Q越大，諧振曲線越尖銳，相角變化也越快。659.7.1LC選頻放大電路2.選頻放大電路一個(gè)由BJT組成的單回路小信號(hào)選頻放大電路如圖9.7.3所示。圖中由LC組成并聯(lián)諧振回路，通過(guò)L的抽頭與電源正端相連，從而有利于實(shí)際阻抗匹配LC選頻放大電路是構(gòu)成LC正弦波振蕩器的基礎(chǔ)。LC并聯(lián)諧振電路Q值高，選頻性能好，即使電流有失真、輸出電壓也基本為正弦形。66END9.7.2變壓器反饋式LC振蕩電路1.電路結(jié)構(gòu)是采用JFET的變壓器反饋式LC振蕩電路。圖中LC并聯(lián)諧振回路作為管子的漏極負(fù)載，與L串聯(lián)的電阻R表示回路的等效損耗。反饋信號(hào)通過(guò)一變壓器二次線圈傳送到柵極回路。Rg，Cg是用來(lái)產(chǎn)生柵偏壓的。672.相位平衡條件9.7.2變壓器反饋式LC振蕩電路在諧振頻率

的情況下，LC回路呈純電阻性質(zhì).并且數(shù)值最大[|Z|=L/(RC)].整個(gè)閉合環(huán)路的相位移為φa+φf(shuō)=180+180=360°，滿足了相位平衡條件。同時(shí)根據(jù)圖中標(biāo)出的變壓器的同名端符號(hào)“·”，二次線圈又引入了180°的相位移，即φf(shuō)=180°。JFET的漏極輸出電壓與柵極輸入電壓將產(chǎn)生180°的相位移，即φa=180°。683.幅值平衡條件9.7.2變壓器反饋式LC振蕩電路為了確保電路能振蕩，還必須滿足振幅條件，交流等效電路模型如圖699.7.2變壓器反饋式LC振蕩電路場(chǎng)效應(yīng)管的電壓放大系數(shù)μ=gmrds，放大電路的電壓增益為反饋系數(shù)由幅值平衡條件，得當(dāng)R<<rds時(shí)，為了使電路能夠起振，必須使gm>μRC/(μM-L)。709.7.2變壓器反饋式LC振蕩電路電路的柵偏壓是由Rg、Cg所產(chǎn)生的。

在建立振蕩的過(guò)程中，它們的柵源極間起整流元件的作用，柵極為正極，源極為負(fù)極，Rg、Cg為整流電路的負(fù)載。當(dāng)時(shí)間常數(shù)τg=RgCg大于振蕩信號(hào)的周期時(shí)，電容C將被充電到接近柵極信號(hào)電壓的峰值，此電壓就是電路的柵偏壓VG。719.7.2變壓器反饋式LC振蕩電路開(kāi)始時(shí)，由于柵偏壓VGS=0，管子的跨導(dǎo)gm較大，此時(shí)，AF>1，易于起振。隨著振幅的不斷增長(zhǎng)，柵偏壓|VGS|增加(更負(fù))，管子的工作點(diǎn)下移，gm值減小，直至AF=1，振蕩趨于穩(wěn)定自偏壓環(huán)節(jié)和管子的非線性能夠自動(dòng)地調(diào)整輸出幅度。gm

值可以理解為確定振幅的平均跨導(dǎo)值729.7.2變壓器反饋式LC振蕩電路由圖可知，漏極電流ID為非正弦形，但是由于漏極負(fù)載是LC并聯(lián)諧振回路，選擇性較強(qiáng)，所以輸出波形還是正弦波(用第三個(gè)線圈耦合輸出，圖中未畫出)這種工作狀態(tài)是不同于RC振蕩電路的，在RC振蕩電路中，放大器件是工作于線性放大區(qū)。739.7.2變壓器反饋式LC振蕩電路用BJT組成的變壓器反饋式LC振蕩電路。Rb1、Re、Rb2穩(wěn)定管子的靜態(tài)工作點(diǎn)，Ce和C1均為交流旁路電容。選用β較大的管子(例如β≥50)或增加變壓器一次側(cè)和二次側(cè)之間的耦合程度(增加互感M)，或增加二次線圈的匝數(shù)，都可使電路易于起振。749.7.3三點(diǎn)式LC振蕩電路仍然由LC并聯(lián)諧振電路構(gòu)成選頻網(wǎng)絡(luò)A.若中間點(diǎn)交流接地，則首端與尾端相位相反。1.三點(diǎn)式LC并聯(lián)電路中間端的瞬時(shí)電位一定在首、尾端電位之間。三點(diǎn)的相位關(guān)系B.若首端或尾端交流接地，則其他兩端相位相同。759.7.3三點(diǎn)式LC振蕩電路2.電感三點(diǎn)式振蕩電路相位平衡條件振幅平衡條件考慮L1

、L2間的互感，電路的振蕩頻率可近似表示為由于AV

較大，只要適當(dāng)選取L2/L1的比值，加大L2(或減小L1)時(shí)，有利于起振。缺點(diǎn)：反饋電壓Vf取自L2上，對(duì)高次諧波(相當(dāng)于f0而言)阻抗大，因而引起振蕩回路輸出諧波分量增大，輸出波形不理想。769.7.3三點(diǎn)式LC振蕩電路3.電容三點(diǎn)式振蕩電路扼流線圈LC的作用相位平衡條件振幅平衡條件特點(diǎn)：由于反饋電壓是從電容(C2)兩端取出，對(duì)高次諧波阻抗小，因而可將高次諧波濾除，所以輸出波形好。779.7.4石英晶體振蕩電路Q值越高，選頻特性越好，頻率越穩(wěn)定。1.頻率穩(wěn)定問(wèn)題頻率穩(wěn)定度一般由來(lái)衡量——頻率偏移量?！袷庮l率。LC振蕩電路Q——數(shù)百石英晶體振蕩電路Q——10000500000為了提高Q值，應(yīng)盡量減小回路的損耗電阻R并加大L/C值。789.7.4石英晶體振蕩電路2.石英晶體的基本特性與等效電路結(jié)構(gòu)極板間加電場(chǎng)極板間加機(jī)械力晶體機(jī)械變形晶體產(chǎn)生電場(chǎng)壓電效應(yīng)交變電壓機(jī)械振動(dòng)交變電壓機(jī)械振動(dòng)的固有頻率與晶片尺寸有關(guān)，穩(wěn)定性高當(dāng)交變電壓頻率=固有頻率時(shí)，振幅最大壓電諧振799.7.4石英晶體振蕩電路2.石英晶體的基本特性與等效電路石英晶體(a)的壓電諧振現(xiàn)象可以用如圖（b）所示的電路模型來(lái)表示C0為切片與金屬板構(gòu)成的靜電電容，L和C分別模擬晶體的質(zhì)量(代表慣性)和彈性，而晶片振動(dòng)時(shí)，因摩擦而造成的損耗則用電阻R

來(lái)等效。石英晶體高Q的特點(diǎn)在于它具有很高的質(zhì)量與彈性的比值(等效于L/C)，因而它的品質(zhì)因數(shù)Q處于高達(dá)104~5×105的范圍內(nèi)。80A.串聯(lián)諧振特性晶體等效阻抗為純阻性B.并聯(lián)諧振通常所以9.7.4石英晶體振蕩電路2.石英晶體的基本特性與等效電路代表符號(hào)電路模型電抗-頻率響應(yīng)特性819.7.4石英晶體振蕩電路2.石英晶體的基本特性與等效電路實(shí)際使用時(shí)外接一小電容Cs則新的諧振頻率為由于由此看出調(diào)整82振蕩頻率主要取決于石英晶體與CS的諧振頻率，與石英晶體本身的諧振頻率十分接近。9.3.4二階有源帶阻濾波電路3.石英晶體振蕩電路石英晶體作為一個(gè)等效電感Leq大，而CS又很小，使得等效Q值極高。電容三點(diǎn)式LC振蕩電路839.8非正弦信號(hào)產(chǎn)生電路9.8.2方波產(chǎn)生電路9.8.3鋸齒波產(chǎn)生電路9.8.1電壓比較器單門限電壓比較器遲滯比較器集成電壓比較器849.8.1電壓比較器，由于|vO|不可能超過(guò)VM，特點(diǎn)：1.單門限電壓比較器（1）過(guò)零比較器開(kāi)環(huán)，虛短不成立增益A0大于105（忽略了放大器輸出級(jí)的飽和壓降）所以當(dāng)|+VCC|

=|-VCC|=VM=

15V，A0=105時(shí)，可以認(rèn)為vI>0時(shí)，vOmax=+VCCvI<0時(shí)，vOmax=-VCC（過(guò)零比較器）運(yùn)算放大器工作在非線性狀態(tài)下-VCC≤vO≤+VCC|vI|≥859.8.1電壓比較器特點(diǎn)：1.單門限電壓比較器（1）過(guò)零比較器開(kāi)環(huán)，虛短不成立增益A0大于105

輸入為正負(fù)對(duì)稱的正弦波時(shí)，輸出為方波。電壓傳輸特性-VCC≤vO≤+VCC869.8.1電壓比較器1.單門限電壓比較器（2）門限電壓不為零的比較器電壓傳輸特性（門限電壓為VREF）879.8.1電壓比較器1.單門限電壓比較器（2）門限電壓不為零的比較器（門限電壓為VREF）(a)VREF