正選波振蕩電路的分析方法

1、第九章第九章波形發(fā)生器波形發(fā)生器9.1正弦波振蕩電路的分析方法正弦波振蕩電路的分析方法9.2RC 正弦波振蕩電路正弦波振蕩電路9.3LC 正弦波振蕩電路正弦波振蕩電路9.4石英晶體振蕩器石英晶體振蕩器9.5非正弦波發(fā)生電路非正弦波發(fā)生電路第九章第九章 波形發(fā)生電路波形發(fā)生電路信號產(chǎn)生電路：信號產(chǎn)生電路：( (振蕩器振蕩器Oscillators) )分類：分類：正弦波振蕩正弦波振蕩:非正弦波振蕩：非正弦波振蕩：RC 振蕩器振蕩器( (1 kHz 數(shù)百數(shù)百 kHz) )LC 振蕩器振蕩器( (幾百幾百 kHz 幾百幾百 MHz) )石英晶體振蕩器石英晶體振蕩器( (頻率穩(wěn)定度高頻率穩(wěn)定度高) )方

2、波、方波、三角波、三角波、 鋸齒波等鋸齒波等主要性主要性能要求能要求輸出信號的輸出信號的幅度幅度準(zhǔn)確穩(wěn)定準(zhǔn)確穩(wěn)定輸出信號的輸出信號的頻率頻率準(zhǔn)確穩(wěn)定準(zhǔn)確穩(wěn)定第九章第九章 波形發(fā)生電路波形發(fā)生電路9.1正弦波振蕩電路的分析方法正弦波振蕩電路的分析方法產(chǎn)生正弦波振蕩的條件產(chǎn)生正弦波振蕩的條件iU放大電路放大電路AioUAU 反饋網(wǎng)絡(luò)反饋網(wǎng)絡(luò)FtUU sin2ii 如果反饋電壓如果反饋電壓 uf 與原輸入信號與原輸入信號 ui 完全相等，則即使無外完全相等，則即使無外輸入信號，放大電路輸出端也有一個(gè)輸入信號，放大電路輸出端也有一個(gè)一定頻率一定幅值的一定頻率一定幅值的正正弦波信號弦波信號自激振蕩自激振

3、蕩。 與負(fù)反饋放大電路的振蕩的不同之處：在正弦波振蕩電與負(fù)反饋放大電路的振蕩的不同之處：在正弦波振蕩電路中引入的是正反饋，且振蕩頻率可控。路中引入的是正反饋，且振蕩頻率可控。OfUFU 第九章第九章 波形發(fā)生電路波形發(fā)生電路 211FAnFAFA 一旦產(chǎn)生穩(wěn)定的振蕩，則電路的輸出量自維持，即一旦產(chǎn)生穩(wěn)定的振蕩，則電路的輸出量自維持，即ooXFAX 幅值平衡條件幅值平衡條件相位平衡條件相位平衡條件1 FA起振條件：起振條件： 要產(chǎn)生正弦波振蕩，必須有滿足相位條件的要產(chǎn)生正弦波振蕩，必須有滿足相位條件的f0，且在合閘通電，且在合閘通電時(shí)對于時(shí)對于f= f0信號有從小到大直至穩(wěn)幅的過程，即滿足起振條

4、件。信號有從小到大直至穩(wěn)幅的過程，即滿足起振條件。在電擾動(dòng)下，對于某一特定頻率在電擾動(dòng)下，對于某一特定頻率f0的的信號形成正反饋：信號形成正反饋： ooXXXi由于半導(dǎo)體器件的非線性特性及供電電源的限由于半導(dǎo)體器件的非線性特性及供電電源的限制，最終達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡，穩(wěn)定在一定的幅值。制，最終達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡，穩(wěn)定在一定的幅值。第九章第九章 波形發(fā)生電路波形發(fā)生電路 一個(gè)振蕩器，只在振蕩頻一個(gè)振蕩器，只在振蕩頻率率f0時(shí)時(shí)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)反饋網(wǎng)絡(luò)F.Xf.X

5、id.Xob. 幅度平衡條件幅度平衡條件若若 , ,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。1 AFAF=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第九章第九章 波形發(fā)生電路波形發(fā)生電路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。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)第九章第九章 波形

6、發(fā)生電路波形發(fā)生電路起振條件起振條件 iouuAu ofuuFu 2AFn 放大器放大器Au反饋網(wǎng)絡(luò)反饋網(wǎng)絡(luò)FuUoUfUi 1/FuAu = 1/FuOuiuoAuuoAu Fu 1Au Fu 1AF = 1AFAF非線性環(huán)節(jié)非線性環(huán)節(jié)的必要性！的必要性！第九章第九章 波形發(fā)生電路波形發(fā)生電路振蕩電路初始信號的由來：振蕩電路初始信號的由來： 電路中出現(xiàn)微小的擾動(dòng)例如電路中出現(xiàn)微小的擾動(dòng)例如接通電源所產(chǎn)生的電流沖接通電源所產(chǎn)生的電流沖擊擊，或者，或者電子元件內(nèi)部產(chǎn)生的噪聲電壓電子元件內(nèi)部產(chǎn)生的噪聲電壓，都可以成為振蕩，都可以成為振蕩電路的初始信號。電路的初始信號。 這些擾動(dòng)信號包含有限寬的頻率

7、成分，但只有這些擾動(dòng)信號包含有限寬的頻率成分，但只有f =f0的的頻率滿足相位平衡條件。頻率滿足相位平衡條件。 振蕩電路具有振蕩電路具有“選擇頻率選擇頻率”的特性。振蕩電路的組成的特性。振蕩電路的組成除了必須有放大，反饋兩部分外，還必須有除了必須有放大，反饋兩部分外，還必須有“選頻網(wǎng)絡(luò)選頻網(wǎng)絡(luò)”。第九章第九章 波形發(fā)生電路波形發(fā)生電路1. 基本組成部分基本組成部分常合二常合二為一為一正弦波振蕩電路的組成和分析步驟正弦波振蕩電路的組成和分析步驟（1）放大電路放大電路：保證放大信號，并向電路提供能量。：保證放大信號，并向電路提供能量。（2）反饋網(wǎng)絡(luò)反饋網(wǎng)絡(luò)：引入正反饋，使之滿足相位和幅度：引入正反

8、饋，使之滿足相位和幅度平衡條件。平衡條件。（3）選頻網(wǎng)絡(luò)選頻網(wǎng)絡(luò)：選擇某一單一頻率：選擇某一單一頻率f0，滿足起振條件，滿足起振條件，保證輸出為單一頻率的正弦波信號。保證輸出為單一頻率的正弦波信號。（4）非線性環(huán)節(jié)（穩(wěn)幅環(huán)節(jié)）非線性環(huán)節(jié)（穩(wěn)幅環(huán)節(jié)）：保證正弦波振蕩器保證正弦波振蕩器輸出具有穩(wěn)定幅度的正弦波信號。輸出具有穩(wěn)定幅度的正弦波信號。第九章第九章 波形發(fā)生電路波形發(fā)生電路(4) 是否滿足幅值條件，即是否一定振蕩。是否滿足幅值條件，即是否一定振蕩。2 2、分析方法、分析方法(1)是否具有正弦波振蕩電路的幾個(gè)基本組成部分。是否具有正弦波振蕩電路的幾個(gè)基本組成部分。(2) 放大電路能否正常工作

9、，即是否有合適的放大電路能否正常工作，即是否有合適的Q點(diǎn)，信號是否點(diǎn)，信號是否可能正常傳遞，沒有被短路或斷路可能正常傳遞，沒有被短路或斷路；(3) 是否滿足相位條件，即是否存在是否滿足相位條件，即是否存在 f0，是否可能振蕩，是否可能振蕩 ； 能振蕩，但輸出波形明顯失真。能振蕩，但輸出波形明顯失真。1 FA 不可能振蕩不可能振蕩1 FA 能振蕩，加上穩(wěn)幅措施穩(wěn)定后能振蕩，加上穩(wěn)幅措施穩(wěn)定后 ，振蕩穩(wěn)定，振蕩穩(wěn)定，輸出波形失真小。輸出波形失真小。1 FA1 FA第九章第九章 波形發(fā)生電路波形發(fā)生電路相位條件的判斷方法：相位條件的判斷方法：瞬時(shí)極性法瞬時(shí)極性法斷開反饋，在斷開處給放大電路加斷開反饋，在斷開處給放大電路加 ff0的信號的信號Ui，且規(guī)且規(guī)定其定其瞬時(shí)瞬時(shí)極性，然后根據(jù)極性，然后根據(jù) Ui的極性的極性 Uo的極性的極性 Uf的