信號發(fā)生器_8.1

1、上頁上頁下頁下頁返回返回模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)信號發(fā)生器信號發(fā)生器 發(fā)生器發(fā)生器按產(chǎn)生的波形特點可分為按產(chǎn)生的波形特點可分為正弦波信號發(fā)生器正弦波信號發(fā)生器非正弦波信號發(fā)生器非正弦波信號發(fā)生器1 正弦波信號發(fā)生器正弦波信號發(fā)生器 上頁上頁下頁下頁返回返回模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)1.1 正弦波自激振蕩的基本原理正弦波自激振蕩的基本原理 正弦波信號發(fā)生器是按照正弦波信號發(fā)生器是按照自激振蕩原理構(gòu)成的自激振蕩原理構(gòu)成的信號發(fā)生器信號發(fā)生器常稱為振蕩器常稱為振蕩器1產(chǎn)生正弦波自激振蕩的平衡條件產(chǎn)生正弦波自激振蕩的平衡條件 .正正反饋網(wǎng)絡(luò)反饋網(wǎng)絡(luò)放大環(huán)節(jié)放大環(huán)節(jié).XoAF.XidXf自

2、激振蕩原自激振蕩原理方框圖理方框圖上頁上頁下頁下頁返回返回模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)輸入輸入Xid.反饋反饋Xf=FXo. .輸出輸出Xo= AXid. .放大環(huán)節(jié)放大環(huán)節(jié) A正正反饋網(wǎng)絡(luò)反饋網(wǎng)絡(luò) F如果如果Xf=Xid.可在輸出端繼續(xù)維持原有的輸出信號可在輸出端繼續(xù)維持原有的輸出信號正反饋正反饋工作原理工作原理上頁上頁下頁下頁返回返回模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)一個振蕩器，只在振蕩頻率一個振蕩器，只在振蕩頻率f0時時滿足相位平衡條件。滿足相位平衡條件。平衡條件討論平衡條件討論a. 相位平衡條件相位平衡條件在電路中應(yīng)包含選頻網(wǎng)絡(luò)在電路中應(yīng)包含選頻網(wǎng)絡(luò)放大環(huán)節(jié)放大環(huán)節(jié) A正正反饋網(wǎng)絡(luò)反

3、饋網(wǎng)絡(luò) F.Xf.Xid.Xo上頁上頁下頁下頁返回返回模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)1 AF若若 , ,則電路減幅振蕩，最后停止振蕩則電路減幅振蕩，最后停止振蕩。1 AF若若 ，電路增幅振蕩。，電路增幅振蕩。b. 幅度平衡條件幅度平衡條件AF=1是是維持等幅振蕩的唯一條件維持等幅振蕩的唯一條件放大環(huán)節(jié)放大環(huán)節(jié) A正正反饋網(wǎng)絡(luò)反饋網(wǎng)絡(luò) F.Xf.Xid.Xo上頁上頁下頁下頁返回返回模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)2振蕩的建立與穩(wěn)定振蕩的建立與穩(wěn)定 振蕩電路的起振條件：振蕩電路的起振條件：AF 1AF 1, 2102 ，nnFA AF=1只能只能維持振蕩，但不能建立振蕩。維持振蕩，但不能建立振蕩

4、。AF 1輸出幅值越來越大，最后出現(xiàn)非線性失真。輸出幅值越來越大，最后出現(xiàn)非線性失真。放大電路中還應(yīng)包含穩(wěn)幅環(huán)節(jié)放大電路中還應(yīng)包含穩(wěn)幅環(huán)節(jié)上頁上頁下頁下頁返回返回模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)id0UomUOidfmUU A反饋特性反饋特性幅度特性幅度特性F太小太小自激振蕩電路的建立過程（自激振蕩電路的建立過程（線性反饋）線性反饋）上頁上頁下頁下頁返回返回模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)幅度特性幅度特性omUOidfmUU B幅度特性幅度特性非線性反饋非線性反饋非線性反饋非線性反饋上頁上頁下頁下頁返回返回模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)AF=1AF 1起振起振維持振蕩維持振蕩自激振蕩電路的起

5、振過程自激振蕩電路的起振過程上頁上頁下頁下頁返回返回模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)3正弦波信號發(fā)生器組成正弦波信號發(fā)生器組成放大環(huán)節(jié)放大環(huán)節(jié)正反饋網(wǎng)絡(luò)正反饋網(wǎng)絡(luò)選頻網(wǎng)絡(luò)選頻網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)幅環(huán)節(jié)穩(wěn)幅環(huán)節(jié)組成組成4. 正弦波信號發(fā)生器的分類正弦波信號發(fā)生器的分類 根據(jù)選頻網(wǎng)絡(luò)所用元件分為根據(jù)選頻網(wǎng)絡(luò)所用元件分為RC型振蕩器型振蕩器LC型振蕩器型振蕩器晶體振蕩器晶體振蕩器上頁上頁下頁下頁返回返回模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)1文氏電橋振蕩器文氏電橋振蕩器文氏電橋振蕩電路文氏電橋振蕩電路移相式振蕩電路移相式振蕩電路主要類型主要類型雙雙T網(wǎng)絡(luò)式振蕩電路網(wǎng)絡(luò)式振蕩電路選頻網(wǎng)絡(luò)選頻網(wǎng)絡(luò)反饋網(wǎng)絡(luò)反饋網(wǎng)絡(luò)放大電路放

6、大電路1.2 RC型正弦波信號發(fā)生器型正弦波信號發(fā)生器UoRRCCAR1R2+ +上頁上頁下頁下頁返回返回模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)2RC串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的選頻特性串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的選頻特性CRZ j11 CRZ j1/2 圖中圖中選頻網(wǎng)絡(luò)選頻網(wǎng)絡(luò)選頻網(wǎng)絡(luò)選頻網(wǎng)絡(luò)Z1Z2RRCCUoUf+ + +UoRRCCAR1R2+ +上頁上頁下頁下頁返回返回模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)幅頻特性幅頻特性2002)(31 F當當 0 0時，時，F(xiàn)0當當 時時, ,F0 0當當 = = 0 0時時, ,F= =Fmax=1/3f031/ Ff0幅頻特性曲線幅頻特性曲線幅頻特性分析幅頻特性分析上頁上頁下頁下頁返回

7、返回模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)3)(arctan00 F相頻特性相頻特性當當 0 0時，時， F 90 當當 時時, , F 90 當當 = = 0 0時時, , F 0 0 ff0 90 90 45 45相相頻頻特特性性曲曲線線f031/ Ff0幅幅頻頻特特性性曲曲線線 F =0 ，且，且反饋最強反饋最強可見，當可見，當 = = 0 0時時相頻特性分析相頻特性分析上頁上頁下頁下頁返回返回模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)3穩(wěn)幅措施穩(wěn)幅措施 利用二極管穩(wěn)幅利用二極管穩(wěn)幅RRCCARWD1D2R1Uo+上頁上頁下頁下頁返回返回模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)a. 用用LC并聯(lián)諧振回路作為選頻

8、網(wǎng)絡(luò)并聯(lián)諧振回路作為選頻網(wǎng)絡(luò)1.3 LC型正弦波信號發(fā)生器型正弦波信號發(fā)生器b. 主要用來產(chǎn)生主要用來產(chǎn)生1 MHz以上的高頻信號以上的高頻信號主要特點主要特點c. 頻率穩(wěn)定性較好頻率穩(wěn)定性較好上頁上頁下頁下頁返回返回模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)按照反饋方式分為按照反饋方式分為變壓器反饋式變壓器反饋式電感三點式電感三點式電容三點式電容三點式LC型正弦波信號發(fā)生器類型型正弦波信號發(fā)生器類型上頁上頁下頁下頁返回返回模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)1LC并聯(lián)諧振回路并聯(lián)諧振回路RCLZ+ +sIsUCIRLIO|Z|ff0O ff0Q大大Q小小Q大大Q小小阻抗頻率特性阻抗頻率特性相頻特性相頻特性

9、上頁上頁下頁下頁返回返回模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)2選頻放大電路選頻放大電路 當當f = f0（ LC并聯(lián)諧振頻率）時并聯(lián)諧振頻率）時(1) 輸出電壓幅值最大輸出電壓幅值最大(2) 輸出與輸入電壓反相輸出與輸入電壓反相工作原理工作原理放大電路只對諧振頻率放大電路只對諧振頻率f0的信號有放大作用的信號有放大作用LC并聯(lián)諧振電路并聯(lián)諧振電路C+LT+iUB1RB1RCCV CCoUECERBC上頁上頁下頁下頁返回返回模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)3變壓器反饋式變壓器反饋式LC振蕩電路振蕩電路 +T+N1N2N3B1RB2RBCCLRCCV ECER上頁上頁下頁下頁返回返回模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模

10、擬電子技術(shù)基礎(chǔ)4電感三點式正弦振蕩電路電感三點式正弦振蕩電路 C+T+N2N1ECERB2RB1RL1L2CCV BC上頁上頁下頁下頁返回返回模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)5. 電容三點式正弦波振蕩電路電容三點式正弦波振蕩電路 +T+LCCV CRERECB1RB2RBC1C2C電容器電容器的三個端的三個端子分別與子分別與T的三個的三個電極相連接，故電極相連接，故稱之為電容三點稱之為電容三點式振蕩電路。式振蕩電路。上頁上頁下頁下頁返回返回模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)改進的電容三點式振蕩電路改進的電容三點式振蕩電路CLf 210CCCC111121 諧振頻率諧振頻率L+T+CCV CRER

11、ECB1RB2RBC1C2CC上頁上頁下頁下頁返回返回模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)1. 石英晶體的基本特性與等效電路石英晶體的基本特性與等效電路(a) 各向異性各向異性(b) 具有具有壓電效應(yīng)壓電效應(yīng)1.4 晶體振蕩器晶體振蕩器(1) 壓電效應(yīng)壓電效應(yīng)a. 石英晶體的基本特性石英晶體的基本特性上頁上頁下頁下頁返回返回模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)當交變電壓的頻率等于晶片的固有機械振動頻率當交變電壓的頻率等于晶片的固有機械振動頻率時，振幅急劇增加，這種現(xiàn)象稱為壓電諧振。時，振幅急劇增加，這種現(xiàn)象稱為壓電諧振。當在晶片的兩電極之間加交變電壓時，晶片就會當在晶片的兩電極之間加交變電壓時，晶片就

12、會產(chǎn)生機械變形振動。產(chǎn)生機械變形振動。壓電諧振壓電諧振壓電效應(yīng)壓電效應(yīng)在晶片的兩側(cè)施加壓力，又會產(chǎn)生電場。在晶片的兩側(cè)施加壓力，又會產(chǎn)生電場。在晶片的兩面之間加電場，就會產(chǎn)生機械變形。在晶片的兩面之間加電場，就會產(chǎn)生機械變形。上頁上頁下頁下頁返回返回模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)b. 石英晶體諧振器的結(jié)構(gòu)石英晶體諧振器的結(jié)構(gòu)適當?shù)厍衅m當?shù)厍衅可香y層涂上銀層涂上銀層涂上銀層引出兩個電極引出兩個電極引出兩個電極引出兩個電極加裝上外殼加裝上外殼上頁上頁下頁下頁返回返回模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)電路符號電路符號上頁上頁下頁下頁返回返回模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)(2) 等效電路和諧振頻率等效電路和諧振頻率R 等效晶片振動時內(nèi)部的摩擦損耗等效晶片振動時內(nèi)部的摩擦損耗等效電路等效電路C0 兩金屬電極間形成的靜電電容兩金屬電極間形成的靜電電容L 等效晶片振動時的慣性等效晶片振動時的慣性C 等效晶片振動時的彈性等效晶片振動時的彈性RCLC0上頁上頁下頁下頁返回返回模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)電路特點電路特點a. L很大，很大，C和和R很小。很小。b . Q很高，很高，達達104106。c. 頻率穩(wěn)定度（頻率穩(wěn)定度（f / /f0）很高。）很高。 三種振蕩電路的頻率穩(wěn)定度三種振蕩電