[信息與通信]振蕩電路

1、1第八章第八章 波形的發(fā)生和信號(hào)的轉(zhuǎn)換波形的發(fā)生和信號(hào)的轉(zhuǎn)換 （6學(xué)時(shí)）學(xué)時(shí)）n第一節(jié)第一節(jié) 正弦波振蕩電路正弦波振蕩電路n第二節(jié)第二節(jié) 電壓比較器電壓比較器n第三節(jié)第三節(jié) 非正弦波發(fā)生電路非正弦波發(fā)生電路n第四節(jié)第四節(jié) 利用集成運(yùn)放實(shí)現(xiàn)的信號(hào)轉(zhuǎn)換電路利用集成運(yùn)放實(shí)現(xiàn)的信號(hào)轉(zhuǎn)換電路n第五節(jié)第五節(jié) 鎖相環(huán)及其在信號(hào)轉(zhuǎn)換電路中的應(yīng)用（了解鎖相環(huán)及其在信號(hào)轉(zhuǎn)換電路中的應(yīng)用（了解重點(diǎn)掌握：利用正弦波振蕩條件及分析方法能夠分析討論重點(diǎn)掌握：利用正弦波振蕩條件及分析方法能夠分析討論rc、lc振蕩電路和石英晶體正弦波振蕩電路的有關(guān)問(wèn)題振蕩電路和石英晶體正弦波振蕩電路的有關(guān)問(wèn)題（如是否可能振蕩，振蕩頻率等），

2、掌握（如是否可能振蕩，振蕩頻率等），掌握電壓比較器、電壓比較器、非正弦波發(fā)生電路非正弦波發(fā)生電路的工作原理的工作原理 。2 fidxxx基本放大基本放大電路電路a反饋電路反饋電路fix+ dxoxfxdoxaxfaaxxaiof 1|ofxfxfidxxx正反饋電路能正反饋電路能產(chǎn)生自激振蕩產(chǎn)生自激振蕩正弦波正弦波振蕩振蕩電路電路是是在沒(méi)有外加輸入信號(hào)的情況下，在沒(méi)有外加輸入信號(hào)的情況下，依靠電路自激振蕩依靠電路自激振蕩產(chǎn)生正弦波輸出的電路。產(chǎn)生正弦波輸出的電路。則去掉則去掉如果：如果：,ifxx ,ix仍有信號(hào)輸出。仍有信號(hào)輸出。fdxx 改成正反饋改成正反饋8.1.1 8.1.1 概述概述

3、fidxxx faaxxaiof 13一一. . 產(chǎn)生正弦波振蕩的條件產(chǎn)生正弦波振蕩的條件fidxxx所以振蕩條件為：所以振蕩條件為：1fa引入正反饋引入正反饋ooxfaxdfxx讓ofxfxofdoxfaxaxaxfaaaf 1 fafa:01則則正反饋?zhàn)銐驈?qiáng)，輸入信號(hào)為正反饋?zhàn)銐驈?qiáng)，輸入信號(hào)為 0 時(shí)仍有信號(hào)輸出，產(chǎn)生自激振蕩時(shí)仍有信號(hào)輸出，產(chǎn)生自激振蕩 基本放大基本放大電路電路a反饋電路反饋電路fdxoxfx則去掉輸入信號(hào)則去掉輸入信號(hào),ix仍有信號(hào)輸出。仍有信號(hào)輸出。doxaxfdxx4)()(fa、要獲得要獲得一定頻率一定頻率的正弦自激振蕩的正弦自激振蕩,反饋回路中必須有反饋回路中必

4、須有選頻電路選頻電路。所以將放大倍數(shù)和反饋系數(shù)寫(xiě)成：。所以將放大倍數(shù)和反饋系數(shù)寫(xiě)成：1 fa振幅平衡條件振幅平衡條件 n2fa 相位平衡條件相位平衡條件自激振蕩的條件：自激振蕩的條件：1)()(fa因?yàn)椋阂驗(yàn)椋篴aa|)(fff|)(所以，自激振蕩條件也可以寫(xiě)成：所以，自激振蕩條件也可以寫(xiě)成：n是整數(shù)是整數(shù)相位條件相位條件意味著振蕩電路必須是正反饋；意味著振蕩電路必須是正反饋；振幅條件振幅條件可以通過(guò)調(diào)整放大電路的放大倍數(shù)達(dá)到?？梢酝ㄟ^(guò)調(diào)整放大電路的放大倍數(shù)達(dá)到。問(wèn)題問(wèn)題：如何如何起振起振？如何穩(wěn)幅？如何穩(wěn)幅？1 fa1fa5起振與穩(wěn)幅起振與穩(wěn)幅電路如何從起振到穩(wěn)幅？電路如何從起振到穩(wěn)幅？ox

5、)(ifxxooxfa穩(wěn)定的穩(wěn)定的振幅振幅 要產(chǎn)生正弦波振蕩，必須有滿(mǎn)足相位條件的要產(chǎn)生正弦波振蕩，必須有滿(mǎn)足相位條件的f0，且在合閘通電，且在合閘通電時(shí)對(duì)于時(shí)對(duì)于f= f0信號(hào)有從小到大直至穩(wěn)幅的過(guò)程，即滿(mǎn)足起振條件。信號(hào)有從小到大直至穩(wěn)幅的過(guò)程，即滿(mǎn)足起振條件。1 fa1fa由于半導(dǎo)體器件的非由于半導(dǎo)體器件的非線(xiàn)性特性及供電電源線(xiàn)性特性及供電電源的限制。的限制。最終達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡，最終達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡，穩(wěn)定在一定的幅值。穩(wěn)定在一定的幅值。61振蕩電路無(wú)須輸入信號(hào)就能起振，起振的信號(hào)源來(lái)振蕩電路無(wú)須輸入信號(hào)就能起振，起振的信號(hào)源來(lái)自電路器件內(nèi)部噪聲；自電路器件內(nèi)部噪聲；2電路器件的內(nèi)部噪聲不是單一

6、頻率，但振蕩電路中電路器件的內(nèi)部噪聲不是單一頻率，但振蕩電路中的選頻網(wǎng)絡(luò)，只使噪聲中某一頻率的選頻網(wǎng)絡(luò)，只使噪聲中某一頻率f0 滿(mǎn)足相位平衡滿(mǎn)足相位平衡條件，形成正反饋，成為振蕩電路的輸出信號(hào)；而條件，形成正反饋，成為振蕩電路的輸出信號(hào)；而其它頻率的信號(hào)，則不滿(mǎn)足相位平衡條件，逐漸被其它頻率的信號(hào)，則不滿(mǎn)足相位平衡條件，逐漸被抑制掉抑制掉;3. 振蕩電路中的穩(wěn)幅環(huán)節(jié)，將限制輸出信號(hào)幅度的無(wú)限振蕩電路中的穩(wěn)幅環(huán)節(jié)，將限制輸出信號(hào)幅度的無(wú)限增長(zhǎng)，當(dāng)輸出信號(hào)達(dá)到一定值后，將使其穩(wěn)定。增長(zhǎng)，當(dāng)輸出信號(hào)達(dá)到一定值后，將使其穩(wěn)定。總結(jié)：總結(jié)：7正弦波振蕩電路的組成：正弦波振蕩電路的組成： 放大電路放大電路

7、：能量控制，保證輸出信號(hào)有一定的幅度；：能量控制，保證輸出信號(hào)有一定的幅度； 選頻網(wǎng)絡(luò)選頻網(wǎng)絡(luò)：確定輸出信號(hào)為單一頻率的正弦波信號(hào)；：確定輸出信號(hào)為單一頻率的正弦波信號(hào)； 反饋網(wǎng)絡(luò)反饋網(wǎng)絡(luò)：引入正反饋；：引入正反饋； 穩(wěn)幅環(huán)節(jié)穩(wěn)幅環(huán)節(jié)：使輸出信號(hào)幅值穩(wěn)定。：使輸出信號(hào)幅值穩(wěn)定。選頻網(wǎng)絡(luò)與反饋網(wǎng)絡(luò)合二為一選頻網(wǎng)絡(luò)與反饋網(wǎng)絡(luò)合二為一, 穩(wěn)幅環(huán)節(jié)用非線(xiàn)性元件實(shí)現(xiàn)穩(wěn)幅環(huán)節(jié)用非線(xiàn)性元件實(shí)現(xiàn).判斷電路是否可能產(chǎn)生正弦波振蕩的步驟：判斷電路是否可能產(chǎn)生正弦波振蕩的步驟：電路是否由四個(gè)部分組成電路是否由四個(gè)部分組成：放大、選頻、反饋和穩(wěn)幅：放大、選頻、反饋和穩(wěn)幅;放大電路是否能正常工作放大電路是否能正常工作：

8、靜態(tài)工作點(diǎn)是否合適，動(dòng)態(tài)信：靜態(tài)工作點(diǎn)是否合適，動(dòng)態(tài)信號(hào)能不能放大號(hào)能不能放大;判斷電路判斷電路是否滿(mǎn)足相位條件是否滿(mǎn)足相位條件，即是否，即是否可能可能振蕩振蕩 ； 判斷電路是否引入正反饋：利用瞬時(shí)極性法判斷電路是否引入正反饋：利用瞬時(shí)極性法;判斷電路判斷電路是否滿(mǎn)足幅值條件是否滿(mǎn)足幅值條件，即是否，即是否一定一定振蕩。振蕩。 計(jì)算和，是否滿(mǎn)足計(jì)算和，是否滿(mǎn)足1 fa8相位條件的判斷方法：瞬時(shí)極性法相位條件的判斷方法：瞬時(shí)極性法斷開(kāi)反饋，在斷開(kāi)處給放大電路加斷開(kāi)反饋，在斷開(kāi)處給放大電路加 ff0的信號(hào)的信號(hào)ui，且規(guī)，且規(guī)定其極性，然后根據(jù)定其極性，然后根據(jù) ui 的極性的極性 uo 的極性的

9、極性 uf 的極性的極性若若uf 與與ui 極性相同，則引回的是正反饋，電路可能產(chǎn)生自極性相同，則引回的是正反饋，電路可能產(chǎn)生自激振蕩；否則電路不可能產(chǎn)生自激振蕩。激振蕩；否則電路不可能產(chǎn)生自激振蕩。 在多數(shù)正弦波振蕩電在多數(shù)正弦波振蕩電路中，輸出量、凈輸入路中，輸出量、凈輸入量和反饋量均為電壓量。量和反饋量均為電壓量。 iu極性？極性？根據(jù)選頻網(wǎng)絡(luò)所用元件的不同，分為根據(jù)選頻網(wǎng)絡(luò)所用元件的不同，分為rc、lc和石英晶體正和石英晶體正弦波振蕩電路三種類(lèi)型。弦波振蕩電路三種類(lèi)型。1) rc正弦波振蕩電路：正弦波振蕩電路： 幾百幾百千赫千赫以下以下2) lc正弦波振蕩電路：正弦波振蕩電路： 幾百幾

10、百千赫千赫幾百幾百兆赫兆赫3) 石英晶體正弦波振蕩電路：石英晶體正弦波振蕩電路：振蕩頻率穩(wěn)定振蕩頻率穩(wěn)定9rc正弦波振蕩電路也叫正弦波振蕩電路也叫rc橋式橋式正弦波振蕩電路正弦波振蕩電路或或文氏文氏橋橋振蕩電路振蕩電路構(gòu)成橋路構(gòu)成橋路+8.1.2. 8.1.2. rc rc 正弦波振蕩電路正弦波振蕩電路 放大電路放大電路選頻網(wǎng)絡(luò)選頻網(wǎng)絡(luò)正反饋網(wǎng)絡(luò)正反饋網(wǎng)絡(luò)-電路可能產(chǎn)生自激振蕩電路可能產(chǎn)生自激振蕩10rc串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò)串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò)低頻段低頻段高頻段高頻段 900 0ff ，uf 900 ff ，ufuo.uf.i.uo.uf.i. 在頻率從在頻率從0中必有一個(gè)頻率中必有一個(gè)頻率f0，f0。1

11、1crcrcruuf j1 j1 j1of ) 1 ( j31rcrc rc串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò)的頻率響應(yīng)串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò)的頻率響應(yīng)當(dāng)當(dāng) f=f0時(shí)，不但時(shí)，不但=0，且，且 最大，為最大，為1/3。f)( j31 21000fffffrcf ，則，則令令200231 fffff fffff0031arctan 為為振振蕩蕩頻頻率率of121)是否可用共射放大電路？是否可用共射放大電路？2)是否可用共集放大電路？是否可用共集放大電路？3)是否可用共基放大電路？是否可用共基放大電路？4)是否可用兩級(jí)共射放大電路？是否可用兩級(jí)共射放大電路？放大電路的選擇放大電路的選擇 應(yīng)應(yīng)為為rc 串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)配一個(gè)電壓放

12、大倍數(shù)略大于串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)配一個(gè)電壓放大倍數(shù)略大于3、輸入電、輸入電阻趨于無(wú)窮大、輸出電阻趨于阻趨于無(wú)窮大、輸出電阻趨于0的放大電路。的放大電路。不滿(mǎn)足相位條件不滿(mǎn)足相位條件不滿(mǎn)足幅值條件不滿(mǎn)足幅值條件輸入電阻小、輸出電阻大，輸入電阻小、輸出電阻大，影響影響f0 可引入電壓串聯(lián)負(fù)反饋，使可引入電壓串聯(lián)負(fù)反饋，使電壓放大倍數(shù)大于電壓放大倍數(shù)大于3，且，且ri大、大、ro小，對(duì)小，對(duì)f0影響小影響小13原因：原因：要提高其振蕩頻率，必須減小要提高其振蕩頻率，必須減小r r和和c c的值，放大器的輸出的值，放大器的輸出電阻和晶體管的極間電容將影響其選頻特性，輸出頻率不穩(wěn)定。電阻和晶體管的極間電容將影響其

13、選頻特性，輸出頻率不穩(wěn)定。：rraf的的關(guān)關(guān)系系和和可可得得電電路路中中，根根據(jù)據(jù)起起振振條條件件：13 311 rraf：調(diào)調(diào)節(jié)節(jié)振振蕩蕩器器頻頻率率的的辦辦法法rcrc正弦波振蕩電路一般用于產(chǎn)生頻率低于正弦波振蕩電路一般用于產(chǎn)生頻率低于 1 mhz 1 mhz 的正弦波的正弦波12rrf rcfo 21 ，無(wú)無(wú)相相移移，時(shí)時(shí)，當(dāng)當(dāng)031 fofff 蕩蕩。條條件件，電電路路能能夠夠產(chǎn)產(chǎn)生生振振和和幅幅度度平平衡衡同同時(shí)時(shí)滿(mǎn)滿(mǎn)足足相相位位平平衡衡條條件件，此此時(shí)時(shí)，則則若若13 faa14振蕩頻率可調(diào)的選頻網(wǎng)絡(luò)振蕩頻率可調(diào)的選頻網(wǎng)絡(luò)例：例：已知電容的取值分別為已知電容的取值分別為0.01f,

14、 0.1f, 1f, 10f, r=50, rw=10k.求求: f0的調(diào)節(jié)范圍的調(diào)節(jié)范圍.解：解：rcfo 21 maxmin21crrfwo minmax21rcfo hz59. 110101010502163 khz3181001. 050216 雙聯(lián)波段開(kāi)關(guān)，雙聯(lián)波段開(kāi)關(guān)，切換切換c c，用于粗，用于粗調(diào)振蕩頻率。調(diào)振蕩頻率。雙聯(lián)可調(diào)電雙聯(lián)可調(diào)電阻阻用于細(xì)調(diào)振蕩用于細(xì)調(diào)振蕩頻率。頻率。15rcfo 21 通過(guò)調(diào)整通過(guò)調(diào)整r或或c來(lái)調(diào)整頻率。來(lái)調(diào)整頻率。c：雙聯(lián)可調(diào)電：雙聯(lián)可調(diào)電容，改變?nèi)?，改變c，用于細(xì)調(diào)振用于細(xì)調(diào)振蕩頻率。蕩頻率。k：雙聯(lián)波段開(kāi)：雙聯(lián)波段開(kāi)關(guān)，切換關(guān)，切換r，用于粗調(diào)

15、振用于粗調(diào)振蕩頻率。蕩頻率。+arfuorccrkkr1r1r2r2r3r316電子琴振蕩電路電子琴振蕩電路2121rrcfo _+arf1uor1ccrd1d1rf2r28r27r26r25r24r23r22r2117 r1 rt c c r oufua - - + r 穩(wěn)幅措施穩(wěn)幅措施（利用非線(xiàn)性元件來(lái)穩(wěn)幅）（利用非線(xiàn)性元件來(lái)穩(wěn)幅）4熱敏元件熱敏元件：rt(負(fù)溫度負(fù)溫度系數(shù)系數(shù))4二極管二極管（電流增大電阻（電流增大電阻減?。p小）tputro turauo uoau ddoriu11rrradfu 18討論：討論：合理連接電路，組成文氏橋振蕩電合理連接電路，組成文氏橋振蕩電路路19作 業(yè)

16、： 8.6 8.7 8.8208.1.3 lc8.1.3 lc正弦波正弦波振蕩電路振蕩電路lc正弦波正弦波振蕩電路與振蕩電路與rc正弦波正弦波振蕩電路的組成原則在振蕩電路的組成原則在本質(zhì)上是相同的，只是本質(zhì)上是相同的，只是選頻網(wǎng)絡(luò)由電感選頻網(wǎng)絡(luò)由電感l(wèi)和電容和電容c構(gòu)成構(gòu)成，可，可以產(chǎn)生高頻振蕩。由于高頻運(yùn)放價(jià)格較高，所以一般用分以產(chǎn)生高頻振蕩。由于高頻運(yùn)放價(jià)格較高，所以一般用分立立元件組成放大電路。本節(jié)只對(duì)元件組成放大電路。本節(jié)只對(duì) lc振蕩電路做一簡(jiǎn)單介紹，振蕩電路做一簡(jiǎn)單介紹，重點(diǎn)掌握相位條件的判別。重點(diǎn)掌握相位條件的判別。首先介紹一下首先介紹一下 lc lc 選頻網(wǎng)絡(luò)。選頻網(wǎng)絡(luò)。lc并

17、聯(lián)諧振回路并聯(lián)諧振回路cjljcjljzab 11 iuliabclci總i理想電路理想電路 cljcl 121一、諧振頻率與諧振電阻一、諧振頻率與諧振電阻 1、諧振的概念諧振的概念：ab間的阻抗最大，且呈純電阻的狀態(tài)間的阻抗最大，且呈純電阻的狀態(tài)諧振狀態(tài)。諧振狀態(tài)。2、諧振頻率諧振頻率：lc10 lcf 210 01 cl 當(dāng)當(dāng) 時(shí)呈諧振狀態(tài)，此時(shí)時(shí)呈諧振狀態(tài)，此時(shí)或或iuliabclrci總i3、諧振電阻諧振電阻02020)(1)(rrcrlrclzab )1(cljrclzab cjljrcjljrzab 11)( rl lco12 損耗損耗電阻電阻cloo 1 22lcf 210 oa

18、brui 總總ljruiabl 總總irllulruiababl00202)( cjuiabc /1 總總icrcuiabc001 5、特點(diǎn)、特點(diǎn)（1）諧振頻率：）諧振頻率：（2）諧振時(shí)總的容抗等于感抗：）諧振時(shí)總的容抗等于感抗：cl 1 兩端呈純電阻。兩端呈純電阻。（3）諧振時(shí)總電流與總電壓同相，支路電流比總電流大。）諧振時(shí)總電流與總電壓同相，支路電流比總電流大。電感支路：電感支路：電容支路：電容支路：iuliabclrci總i02020)(1)(rrcrlrclzab rculruabab2020)()( 23二、諧振回路的品質(zhì)因數(shù)二、諧振回路的品質(zhì)因數(shù)clrcrrlq11000 c10定

19、義定義：諧振時(shí)電路的電抗（：諧振時(shí)電路的電抗（0l或或 ）與等效損耗電阻與等效損耗電阻r之比稱(chēng)為之比稱(chēng)為品質(zhì)因數(shù)品質(zhì)因數(shù)。q0的大小標(biāo)志著諧振質(zhì)量的優(yōu)劣。的大小標(biāo)志著諧振質(zhì)量的優(yōu)劣。q0越大越大損耗越小。損耗越小。q0通常在通常在30200之間。之間。諧振時(shí)回路電流比總電流大的多，外界對(duì)諧振回路諧振時(shí)回路電流比總電流大的多，外界對(duì)諧振回路的影響可以忽略！的影響可以忽略！總總iqiicl 總總總總iqirlil 0 總總總總iqicric 01 iuliabclrci總i24三、諧振曲線(xiàn)三、諧振曲線(xiàn)1、諧振曲線(xiàn)、諧振曲線(xiàn)fofabz+90 90 f0r0)1(cljrclzab )(11)1(1

20、100000crrljrrcrljrclzab )(11000000000ffffjqrffqffqjr 2、通用諧振方程、通用諧振方程iuliabclrci總ilcf 210 25選頻放大電路選頻放大電路rcbeurza當(dāng)當(dāng)f= fo 時(shí)，電壓放大時(shí)，電壓放大倍數(shù)最大，且無(wú)附加相移。倍數(shù)最大，且無(wú)附加相移。 具有選頻特性。具有選頻特性。若在電路中引入正反若在電路中引入正反饋，并能用反饋電壓取代饋，并能用反饋電壓取代輸入電壓，則電路就成為輸入電壓，則電路就成為正弦波振蕩電路。正弦波振蕩電路。根據(jù)在電路中引入反饋的方式不同，有變壓器反饋式、電根據(jù)在電路中引入反饋的方式不同，有變壓器反饋式、電感反

21、饋式、電容反饋式三種電路。感反饋式、電容反饋式三種電路。261、變壓器反饋式振蕩電路變壓器反饋式振蕩電路 放大電路放大電路選頻網(wǎng)絡(luò)選頻網(wǎng)絡(luò)正反饋網(wǎng)絡(luò)？正反饋網(wǎng)絡(luò)？正反饋正反饋,電路可能產(chǎn)生自激振蕩電路可能產(chǎn)生自激振蕩)(0iffufu特點(diǎn)：特點(diǎn)： 易振，波形較好；耦合不緊密，易振，波形較好；耦合不緊密，損耗大，頻率穩(wěn)定性不高。損耗大，頻率穩(wěn)定性不高。 為為使使n1、n2耦合緊密，將它們合二為一，組成電感反饋耦合緊密，將它們合二為一，組成電感反饋式電路。式電路。必須有合適的同銘端！必須有合適的同銘端！272、電感三點(diǎn)式振蕩電路電感三點(diǎn)式振蕩電路 放大電路放大電路lc選頻網(wǎng)絡(luò)選頻網(wǎng)絡(luò)正反饋網(wǎng)絡(luò)？正

22、反饋網(wǎng)絡(luò)？ 電感的三個(gè)抽頭分別接晶電感的三個(gè)抽頭分別接晶體管的三個(gè)極，故稱(chēng)之為電體管的三個(gè)極，故稱(chēng)之為電感三點(diǎn)式電路。感三點(diǎn)式電路。)(0iffufu正反饋正反饋,電路可能產(chǎn)生自激振蕩電路可能產(chǎn)生自激振蕩特點(diǎn)：耦合緊密，易振，振特點(diǎn)：耦合緊密，易振，振幅大，幅大，c 用可調(diào)電容可獲得用可調(diào)電容可獲得較寬范圍的振蕩頻率。波形較寬范圍的振蕩頻率。波形較差，常含有高次諧波。較差，常含有高次諧波。28電感三點(diǎn)式振蕩電路電感三點(diǎn)式振蕩電路頻率由頻率由c 、 l1 、 l2諧振網(wǎng)絡(luò)決定。諧振網(wǎng)絡(luò)決定。+ucccc1l1l2c2+正反饋正反饋 放大電路放大電路lc選選頻網(wǎng)絡(luò)頻網(wǎng)絡(luò)正反饋網(wǎng)絡(luò)？正反饋網(wǎng)絡(luò)？電路

23、可能產(chǎn)生自激振蕩電路可能產(chǎn)生自激振蕩 由于電感對(duì)高頻信號(hào)呈現(xiàn)較大的電抗，故波形中含高次由于電感對(duì)高頻信號(hào)呈現(xiàn)較大的電抗，故波形中含高次諧波，為使振蕩波形好，采用電容反饋式電路。諧波，為使振蕩波形好，采用電容反饋式電路。29正反饋正反饋,電路可能電路可能產(chǎn)生自激振蕩產(chǎn)生自激振蕩 放大電路放大電路lc選選頻網(wǎng)絡(luò)頻網(wǎng)絡(luò)正反饋網(wǎng)絡(luò)？正反饋網(wǎng)絡(luò)？iufu)(2121210cccclf 若要振蕩頻率高，則若要振蕩頻率高，則l、c1、c2的取值就要小。當(dāng)?shù)娜≈稻鸵?。?dāng)電容電容減減小到一定程度時(shí)，晶體管的極間電容將并聯(lián)在小到一定程度時(shí)，晶體管的極間電容將并聯(lián)在c1和和c2上，影上，影響振蕩頻率。響振蕩頻率。

24、lcfcccc21 021，則且若特點(diǎn)：特點(diǎn)：波形好，振蕩頻率調(diào)整范圍小，適于頻率固定的場(chǎng)合。波形好，振蕩頻率調(diào)整范圍小，適于頻率固定的場(chǎng)合。c與放大電路參數(shù)無(wú)關(guān)與放大電路參數(shù)無(wú)關(guān)3、電容三點(diǎn)式振蕩電路電容三點(diǎn)式振蕩電路電容的三個(gè)抽頭分別接晶體管的三電容的三個(gè)抽頭分別接晶體管的三個(gè)極，故稱(chēng)之為電容三點(diǎn)式電路個(gè)極，故稱(chēng)之為電容三點(diǎn)式電路308.1.4. 8.1.4. 石英晶體正弦波振蕩電路石英晶體正弦波振蕩電路 石英晶體的基本特性石英晶體的基本特性極板間加交變電場(chǎng)極板間加交變電場(chǎng)極板間機(jī)械振動(dòng)極板間機(jī)械振動(dòng)晶體產(chǎn)生機(jī)械變形晶體產(chǎn)生機(jī)械變形晶體產(chǎn)生電場(chǎng)晶體產(chǎn)生電場(chǎng)交變電壓交變電壓機(jī)械振動(dòng)機(jī)械振動(dòng)交

25、變電壓交變電壓壓電效應(yīng)壓電效應(yīng)當(dāng)交變電壓頻率為一固有頻率時(shí)，振幅最大當(dāng)交變電壓頻率為一固有頻率時(shí)，振幅最大, ,稱(chēng)為稱(chēng)為壓電振蕩壓電振蕩。機(jī)械振動(dòng)的固有頻率與晶片尺寸有關(guān)，穩(wěn)定性非常高。機(jī)械振動(dòng)的固有頻率與晶片尺寸有關(guān)，穩(wěn)定性非常高。siosio2 2結(jié)晶體按一定結(jié)晶體按一定方向切割的晶片。方向切割的晶片。31石英晶體的等效電路石英晶體的等效電路感感性性容容性性容性容性|z|f等效電路等效電路阻抗特性阻抗特性 fpfsc c0 0靜態(tài)電容。靜態(tài)電容。即即兩極板之間的電容，兩極板之間的電容，與晶片的幾何尺寸、與晶片的幾何尺寸、極板面積有關(guān)。極板面積有關(guān)。幾幾pfpf幾十幾十pfpf。l l機(jī)械振

26、蕩的慣性等效為電感機(jī)械振蕩的慣性等效為電感l(wèi) l。 1010-3 -310102 2h h c c晶片的彈性等效為電容晶片的彈性等效為電容c. 10c. 10-4 -41010-1 -1pf pf r r晶片振動(dòng)時(shí)因摩擦而造成的損耗等效為電阻晶片振動(dòng)時(shí)因摩擦而造成的損耗等效為電阻r r 10102 2 l l大，大，c c小，小，r r小小 clrq1 很大很大 10104 410106 6另一方面，晶片本身的固有頻率只與晶片的幾何尺寸有關(guān)，另一方面，晶片本身的固有頻率只與晶片的幾何尺寸有關(guān)，所以很穩(wěn)定，而且可以做得很精確。所以很穩(wěn)定，而且可以做得很精確。 純純阻阻性性32石英晶體的諧振頻率石

27、英晶體的諧振頻率cljcjz /1110 000121ccfcccclfsp 特點(diǎn)：特點(diǎn)：（1 1）一個(gè)晶體有兩個(gè)諧振頻率。一個(gè)晶體有兩個(gè)諧振頻率。cl 1 時(shí)時(shí)當(dāng)當(dāng)lcfs 21 即即串聯(lián)諧振頻率（阻抗最?。┐?lián)諧振頻率（阻抗最?。ヽlc 110 時(shí)時(shí)當(dāng)當(dāng)0021cccclfp 即即并聯(lián)諧振頻率并聯(lián)諧振頻率（阻抗最大）（阻抗最大）（2 2）f fp pffs s，但由于，但由于ccc un時(shí)，時(shí)， uouom up0 0 時(shí)時(shí),u ,uo o= =u uz z= =6v6v u ui i0 u ut t 及及u ui i 2v2v時(shí)時(shí),u ,uo o= =u uz z= =5v5vu ui

28、i 2v2v時(shí)時(shí),u ,uo o= = + +u uz z= =5v5v -2v +5v -5v uo ui o 單限比較器靈敏度高單限比較器靈敏度高, ,但但抗干擾能力弱。抗干擾能力弱。448.2.3. 8.2.3. 滯回比較器滯回比較器z211pzourrru uu 就就是是閾閾值值電電壓壓ppnu uu 電壓傳輸特性電壓傳輸特性z211turrru 即即也也稱(chēng)稱(chēng)為為上上下下門(mén)門(mén)限限電電壓壓tu z211t2urrruz211t1urrru 滯回比較器靈敏度低，但滯回比較器靈敏度低，但抗干擾能力強(qiáng)?？垢蓴_能力強(qiáng)。45例例: :圖示電路的上下門(mén)限電壓圖示電路的上下門(mén)限電壓u ut t= =3

29、v, 3v, 穩(wěn)壓管的穩(wěn)穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電壓定電壓u uz z= =9v,9v,輸入電輸入電壓波形如圖所示壓波形如圖所示, ,試畫(huà)出試畫(huà)出輸出電壓的波形輸出電壓的波形. .解解: :先畫(huà)出電壓傳輸特性先畫(huà)出電壓傳輸特性抗干擾能力強(qiáng)抗干擾能力強(qiáng)46 若要求滯回比較器的上下門(mén)限電壓均大于若要求滯回比較器的上下門(mén)限電壓均大于0 0，電路應(yīng)改進(jìn)，電路應(yīng)改進(jìn). .上上下下門(mén)門(mén)限限電電壓壓 npuuz211ref212t2urrrurrru z211ref212purrrurrru 得得由由疊疊加加原原理理，z211ref212t1urrrurrru 電壓傳輸特性電壓傳輸特性z211ref212turrrur

30、rru 偏偏移移量量 ref212urrr47例例8.2.2:8.2.2:現(xiàn)測(cè)得某電路輸入電現(xiàn)測(cè)得某電路輸入電壓壓ui和和輸出電壓輸出電壓uo波形如波形如圖所示，圖所示，(1)(1)判斷該電路是判斷該電路是哪種電壓比較器，并畫(huà)出哪種電壓比較器，并畫(huà)出電壓傳輸特性。電壓傳輸特性。解解: :是一個(gè)從反向輸入端是一個(gè)從反向輸入端輸入的滯回比較器。輸入的滯回比較器。上下門(mén)限電壓上下門(mén)限電壓:ut=3v,穩(wěn)定電壓穩(wěn)定電壓:uz=9v,電壓傳輸特性電壓傳輸特性z211turrru 93211 rrr 122rr 48例例8.2.2:8.2.2:現(xiàn)測(cè)得某電路輸入電現(xiàn)測(cè)得某電路輸入電壓壓ui和和輸出電壓輸出電

31、壓uo波形如波形如圖所示，圖所示，(1)(1)判斷該電路是判斷該電路是哪種電壓比較器，并畫(huà)出哪種電壓比較器，并畫(huà)出電壓傳輸特性。電壓傳輸特性。解解: :是一個(gè)從反向輸入端是一個(gè)從反向輸入端輸入的滯回比較器。輸入的滯回比較器。電壓傳輸特性電壓傳輸特性122rr (2) (2) 若要使若要使u ut1t1=2v, u=2v, ut2t2=-4v,=-4v,則應(yīng)在電路中采取什么措施？則應(yīng)在電路中采取什么措施？-4 2偏偏移移量量 ref212urrr1ref212 urrr12ref111 urr2rvu5 . 1ref 49例例: : 如圖如圖r r1 1=10k=10k , r, r2 2=30

32、k=30k, , u urefref=8v, =8v, 穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電壓穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電壓u uz z= =12v.12v.求求: :上下門(mén)限電壓并畫(huà)出電壓傳上下門(mén)限電壓并畫(huà)出電壓傳輸特性輸特性解解:z211ref212t1urrrurrru z211ref212t2urrrurrru v3123010108301030 v9123010108301030 電壓傳輸特性電壓傳輸特性上下門(mén)限電壓為上下門(mén)限電壓為3v,9v， 穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電壓穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電壓uz=12v50例例8.2.3設(shè)計(jì)一個(gè)電壓比較器，使其電壓傳輸特性如圖所示，設(shè)計(jì)一個(gè)電壓比較器，使其電壓傳輸特性如圖所示，要求所用電阻阻值在要求

33、所用電阻阻值在20k 100k之間之間.解解:上下門(mén)限電壓上下門(mén)限電壓ut=3v, 穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電壓穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電壓uz=6v, uref=0，信號(hào)從同相輸入端輸入。電路如圖所示：，信號(hào)從同相輸入端輸入。電路如圖所示：z21turru vvrr3621 12rr2取取r1= 25k，則，則r2= 50k取取r1= 50k，則，則r2= 100k2z1truru518.2.4 窗口比較器及其電壓傳輸特性窗口比較器及其電壓傳輸特性rhiuu rliuu omo2omo1uuuu d1導(dǎo)通，導(dǎo)通，d2截止，截止，uo=+uzrliuu rhiuu omo2omo1uuuu d1截止，截止，d2導(dǎo)通，

34、導(dǎo)通，uo=+uzrlirhuuu omo2o1uuu d1、d2截止，截止，uo=052作 業(yè)： 8.14 8.15 8.1753幾種常見(jiàn)的非正弦波幾種常見(jiàn)的非正弦波矩形波矩形波三角波三角波鋸齒波鋸齒波尖頂波尖頂波階梯波階梯波本節(jié)主要講述模擬電路中常用的矩形波、三角波、鋸本節(jié)主要講述模擬電路中常用的矩形波、三角波、鋸齒波三種非正弦波發(fā)生電路的組成、工作原理、波形分析齒波三種非正弦波發(fā)生電路的組成、工作原理、波形分析和主要參數(shù)的計(jì)算。和主要參數(shù)的計(jì)算。54 uc ，當(dāng)，當(dāng) uc = -ut 時(shí)，時(shí)， uo = +uz ，則，則up = +ut ，uo 通過(guò)通過(guò)r3向向c充電充電 。 uc ，當(dāng)

35、，當(dāng) uc = +ut 時(shí)，時(shí)， uo = - uz ，則，則up = -ut ，uo 通過(guò)通過(guò)r3向向c反向充電（放反向充電（放電）電） 。 c r3 uc r4 uz a - - + uo r2 r1 工作原理：工作原理： 設(shè)初態(tài)設(shè)初態(tài) uc = un = 0， uo = +uz ，則，則up = +ut ，uo 通過(guò)通過(guò)r3向向c充電充電 。8.3.1、 矩形波發(fā)生器矩形波發(fā)生器由由反向輸入反向輸入滯回比較器滯回比較器和和rc電路電路組成組成滯滯回回比比較較器器55波形分析及主要參數(shù)：波形分析及主要參數(shù)： c r3 uc r4 uz a - - + uo r2 r1 0utuct-utu

36、zuo0t- uztrc電路：電路：起反饋和延遲作起反饋和延遲作用，獲得一定的頻率。用，獲得一定的頻率。滯回比較器：滯回比較器：起開(kāi)關(guān)作用，起開(kāi)關(guān)作用，實(shí)現(xiàn)高低電平的轉(zhuǎn)換。實(shí)現(xiàn)高低電平的轉(zhuǎn)換。方波發(fā)生器各部分的作用：方波發(fā)生器各部分的作用：t1t2cr321 211 ttq56 )1 (rctcetu )1(32crttztteuuuu 周期與頻率的計(jì)算周期與頻率的計(jì)算f=1/t)21ln(2213rrcrt )21ln(21321rrcrtt zturrru211 221ttt cr321 占空比可調(diào)的占空比可調(diào)的矩形波發(fā)生電路矩形波發(fā)生電路 crrw311 crrw322 )21ln(2111rrt )21ln(2122rrt )21ln(2213rrcrrtw 33112rrrrttqww 57 r r c uo a2 - - + c1 r3 uc r