模電部分第9章(潘)信號發(fā)生器課件

第九章信號產生電路概述1正弦波振蕩器的振蕩條件2RC正弦波振蕩電路3LC正弦波振蕩電路RC串并聯(lián)選頻網絡的選頻特性電路的構成振蕩的建立與穩(wěn)定、振蕩頻率與調整LC選頻放大電路變壓器反饋LC振蕩器三點式LC振蕩電路石英晶體振蕩電路4非正弦信號產生電路比較器方波產生電路信號產生電路概述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。

應用：無線電通訊、廣播電視，工業(yè)上的高頻感應爐、超聲波發(fā)生器、正弦波信號發(fā)生器、半導體接近開關等。

放大電路在無輸入信號的情況下，就能輸出一定頻率和幅值的交流信號（又稱振蕩器）。輸出的交流電能是從電源的直流電能轉換而來的。

正弦波振蕩電路就是一個沒有輸入信號的帶選頻網絡的正反饋放大電路。

信號發(fā)生器從波形上分為正弦波振蕩器和非正弦波振蕩器（方波、鋸齒波、三角波等）。信號發(fā)生器：振蕩波形：正弦波振蕩器：§9、1正弦波振蕩器的振蕩條件AF=a+f=2n振蕩條件幅度平衡條件

相位平衡條件n=0,1,2．．．

仍有穩(wěn)定的輸出。反饋信號代替了放大電路的輸入信號?！?.2RC正弦波振蕩電路電路原理(1)

電路的構成

RC串并聯(lián)網絡是正反饋網絡，Rf和R1為負反饋網絡。

RC串并聯(lián)網絡與Rf、R1負反饋支路正好構成一個橋路，稱為橋式。（2）RC串并聯(lián)選頻網絡的選頻特性令ω0=1/RC反饋系數(shù)ω=ω0=1/RC或f=f0=1/2πRCFVmax=1/3RC串并聯(lián)網絡的頻率特性曲線

當f=f0時的反饋系數(shù)FVmax=1/3。此時的相角f=0。改變RC可調節(jié)諧振頻率(4)振蕩頻率與振蕩波形

因為A

=

0，而僅在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。振蕩頻率由相位平衡條件決定。振蕩頻率為單一頻率f

0，故振蕩波形是正弦波(5)

穩(wěn)幅措施

振蕩電路的穩(wěn)幅作用是靠熱敏電阻R1實現(xiàn)的。R1是正溫度系數(shù)熱敏電阻，當輸出電壓升高，R1上所加的電壓升高，即溫度升高，R1的阻值增加，負反饋增強，輸出幅度下降。反之輸出幅度增加。若熱敏電阻是負溫度系數(shù)，應放置在Rf的位置。++∞RFRCC–uO–+SSR1R2R3R3R2R1改變開關K的位置可改變選頻網絡的電阻，實現(xiàn)頻率粗調；改變電容C的大小可實現(xiàn)頻率的細調。振蕩頻率振蕩頻率的調整：⑵.估算輸出電壓V0m(設VD=0.6V)II1⑶.若R2短路時(4).若R2開路時，輸出電壓V0的波形AV<3，電路停振，輸出電壓V0的波形為9.3LC正弦波振蕩電路

LC正弦波振蕩電路的構成與RC正弦波振蕩電路相似，包括有放大電路、正反饋網絡、選頻網絡和穩(wěn)幅電路。1.LC并聯(lián)諧振電路通常R?ωL諧振時：諧振頻率：9.3.1LC選頻放大電路2.選頻放大電路：9.3.2變壓器反饋LC振蕩器

LC并聯(lián)諧振電路作為三極管的負載，反饋線圈L2與電感線圈Ｌ相耦合,將反饋信號送入三極管的輸入回路。若交換反饋線圈的兩個線頭，可使反饋極性發(fā)生變化。若調整反饋線圈的匝數(shù)可以改變反饋信號的強度，使正反饋的幅度條件得以滿足。9.3.3三點式LC振蕩電路1.電感三點式振蕩電路放大電路選頻電路反饋網絡+UCCC1RB1RB2RECEL1CL2RC反饋電壓取自L2電路構成：UoUf選頻電路：L1、L2、C產生諧振1.電感三點式振蕩電路分析正反饋+UCCC1RB1RB2RECEL1CL2RC－－振蕩頻率：

通常改變電容C來調節(jié)振蕩頻率。振蕩頻率一般在幾十MHz以下。相位條件的滿足：幅值條件的滿足：因AV較大，適當選擇L1和L2即可反相2.電容三點式振蕩電路正反饋放大電路反饋網絡－－振蕩頻率

通常再與線圈串聯(lián)一個較小的可變電容來調節(jié)振蕩頻率。反饋電壓取自C2+UCCC1RB1RB2RECEC1LC2RC反相振蕩頻率可達100MHz以上。選頻電路與前面分析相同，C1和C2的電壓反相例：試判斷三點式振蕩電路是否滿足相位平衡條件。兩個電路都滿足相位平衡條件。②符號及等效電路等效電路符號石英晶體的品質因數(shù)很高靜態(tài)電容:C0機械振蕩慣性：L晶片彈性：C品質因數(shù)損耗：R數(shù)百歐?、凼⒕w諧振頻率（固有頻率）

電抗-頻率響應特性等效電路1.當R、L、C支路發(fā)生串聯(lián)諧振時，串聯(lián)諧振頻率為：2.當R、L、C支路與C0發(fā)生并聯(lián)諧振時，并聯(lián)諧振頻率為：石英晶體的振蕩頻率的微調加入微調電容CS，微調串聯(lián)諧振頻率§9.4非正弦信號產生電路集成運放的非線性應用運算放大器開環(huán)應用時的分析方法：當uP>UN時,uo=+Uom當uP<UN時,uo=-Uom

++uouiURuoui0+Uom-UomURUR為參考電壓當ui>UR時,uo=+Uom當ui<UR時,uo=-Uom

特點:運放處于開環(huán)狀態(tài)9.4.1比較器一、單門限電壓比較器++uouiURuoui0+Uom-UomUR當ui<UR時,uo=+Uom當ui>UR時,uo=-Uom

若ui從反相端輸入uoui0+UOM-UOM++uoui過零比較器:當UR=0時++uouiuoui0+UOM-UOM++uouituituo+Uom-Uom例題：利用電壓比較器將正弦波變?yōu)榉讲?。電壓比較器應用舉例：vivovo1⑴電路分析：⑵傳輸特性：⑶輸入輸出波形1.遲滯比較器(下行)特點:電路中使用正反饋,運放處于非線性狀態(tài)1、因為有正反饋，所以輸出飽和。2、當uo正飽和時(uo=+UOM)：+om211PUURRRUT=+=3、當uo負飽和時(uo=-UOM)：-om211PUURRRUT=+-=－++uoRR2R1uiU+二、遲滯比較器－++uoRR2R1uiU+遲滯比較器(續(xù))uoui0+Uom-UomUT+UT-設ui,當ui=<UT-,

uo從-UOM+UOM這時,uo=-UOM,U+=U+L設初始值:

uo=+UOM,UP=UT+設ui,當ui=>UT+,

uo從+UOM-UOM傳輸特性uoui0+Uom-UomUT+UT-UT+上門限電壓UT-下門限電壓UT+-UT-稱為回差om211URRR+=+UTom211URRR+=--UTtuiUT+UT-tuoUom-Uom例:設輸入為正弦波,畫出輸出的波形。－++uoRR2R1uiUP加上參考電壓后的遲滯比較器(下行)：－++uoRR2R1uiUR上下限：uoui0UT+UT-傳輸特性+UOM-UOM例題：R1=10k，R2=20k，UOM=12V，UR=9V當輸入ui為如圖所示的波形時，畫出輸出uo的波形。uoui0UT+UT-－++uoRR2R1uiUR傳輸特性上下限：=10V=2V2V10Vuiuo+UOM-UOMuoui0102傳輸特性+UOM-UOM－++uoRR2R1uiUR－++uoRR2R1uiURuoui0UT+UT-－++uoRR2R1uiU+uoui0+Uom-UomUT+UT-遲滯比較器兩種電路傳輸特性的比較:1.電路結構遲滯比較器，輸出經積分電路再輸入到此比較器的輸入端。上下限:－++RfR2R1Cucuo9.4.2方波發(fā)生器2.工作原理：(1)設uo

=

+UOM,此時，輸出給C充電,uc

則：u+=U+H－++RR1R2C+ucuo0tuoUOM-UOMucU+H0t一旦uc>U+H

,就有u->u+,在uc<U+H時，u-

<u+,uo

立即由＋UOM

變成－UOM

,設uC初始值uC(0+)=0方波發(fā)生器uo保持+UOM不變UOM此時，C

經輸出端放電,再反向充電(2)當uo

=

-UOM時，u+=U+Luc達到U+L時，uo上翻－++RR1R2C+ucuoU+HuctU+L當uo

重新回到＋UOM

以后，電路又進入另一個周期性的變化。-UOM0U+HuctU+LUOMuo0t-UOMT周期與頻率的計算：－++RR1R2C+ucuof=1/T此期間是分析問題時的假設,實際上用示波器觀察波形時看不到這段波形.周期與頻率的計算：－++RR1R2C+ucuo0U+HuctU+L+UOM-UOMT1T2TT=T1+T2=2T2，因正反向充電條件一樣T1=T2。uc(t)=UC()+UC(0+)-UC()e,=RC-tT2階段uc(t)的過渡過程方程為:0U+HuctU+L+UOM-UOMT1T2Tuc(t)=UC()+UC(0+)-UC()e,=RC-tUC(0+)=UC()=+UOMt=T2時,uc(t=T2)=周期與頻率的計算：)21ln(21RRRCT2+=思考題：點b是電位器RW

的中點，點a和點c是b的上方和下方的某點。