模擬電子技術基礎：9振蕩電路

1、 振蕩電路是一種在沒有激勵信號的情況下，能自振蕩電路是一種在沒有激勵信號的情況下，能自動地將直流電源能量轉(zhuǎn)換為周期性交流能量輸出的電動地將直流電源能量轉(zhuǎn)換為周期性交流能量輸出的電子電路。不需要外加激勵信號，只要滿足一定條件就子電路。不需要外加激勵信號，只要滿足一定條件就能產(chǎn)生一定波形、一定頻率和幅度的交流信號。振蕩能產(chǎn)生一定波形、一定頻率和幅度的交流信號。振蕩電路按振蕩波形可分為正弦波振蕩器和非正弦波振蕩電路按振蕩波形可分為正弦波振蕩器和非正弦波振蕩器。本章著重討論了反饋式器。本章著重討論了反饋式RCRC正弦波振蕩和幾種典型正弦波振蕩和幾種典型的非正弦波振蕩電路的組成、工作原理和特點。的非正弦

2、波振蕩電路的組成、工作原理和特點。 本章簡介本章簡介9 9.1.1 正正弦波振蕩弦波振蕩電路電路9 9.2.2 非非正弦信號發(fā)生電路正弦信號發(fā)生電路模擬電子技術基礎9.1.1 9.1.1 正弦波振蕩電路的振蕩條件正弦波振蕩電路的振蕩條件1.1.平衡條件平衡條件 2.2.起振條件起振條件9.1.2 9.1.2 正弦波振蕩電路的組成和分析方法正弦波振蕩電路的組成和分析方法 1.1.基本組成和分類基本組成和分類 2.2.分析方法分析方法9.1.3 RC9.1.3 RC正弦波振蕩電路正弦波振蕩電路1.RC1.RC串并聯(lián)網(wǎng)絡的選頻特性串并聯(lián)網(wǎng)絡的選頻特性 2.2.電路組成電路組成3.3.工作原理工作原理

3、9.1.4 LC9.1.4 LC正弦波振蕩電路正弦波振蕩電路1.LC1.LC并聯(lián)諧振網(wǎng)絡的選頻特性并聯(lián)諧振網(wǎng)絡的選頻特性 2.2.互感耦合振蕩器互感耦合振蕩器3.LC3.LC三端式振蕩電路三端式振蕩電路9.1.5 9.1.5 石英晶體正弦波振蕩電路石英晶體正弦波振蕩電路1.1.石英晶體的特性石英晶體的特性2.2.石英晶體振蕩電路石英晶體振蕩電路本節(jié)內(nèi)容本節(jié)內(nèi)容正弦波振蕩的條件正弦波振蕩的條件 無外加信號，輸出一定頻率一定幅值的信號。無外加信號，輸出一定頻率一定幅值的信號。 與負反饋放大電路的振蕩的不同之處：在正弦波振蕩電與負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

4、頻率可控。路中引入的是正反饋，且振蕩頻率可控。在電擾動下，對于某一特定頻率在電擾動下，對于某一特定頻率f0的信號形成正反饋：的信號形成正反饋：odoXXX 由于半導體器件的非線性特性及供電電源的限制，最由于半導體器件的非線性特性及供電電源的限制，最終達到動態(tài)平衡，穩(wěn)定在一定的幅值。終達到動態(tài)平衡，穩(wěn)定在一定的幅值。211FAnFAFA 一旦產(chǎn)生穩(wěn)定的振蕩，則一旦產(chǎn)生穩(wěn)定的振蕩，則電路的輸出量自維持，即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1FA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

5、，且在合閘通電時對于合閘通電時對于f= f0信號有從小到大直至穩(wěn)幅的過程，信號有從小到大直至穩(wěn)幅的過程，即滿足起振條件。即滿足起振條件。1.基本組成和分類基本組成和分類(1) 放大電路：放大作用放大電路：放大作用(2) 正反饋網(wǎng)絡：滿足相位條件正反饋網(wǎng)絡：滿足相位條件(3) 選頻網(wǎng)絡：確定選頻網(wǎng)絡：確定f0，保證電路產(chǎn)生正弦波振蕩保證電路產(chǎn)生正弦波振蕩(4) 非線性環(huán)節(jié)（穩(wěn)幅環(huán)節(jié)）：穩(wěn)幅非線性環(huán)節(jié)（穩(wěn)幅環(huán)節(jié)）：穩(wěn)幅1) 是否存在主要組成部分；是否存在主要組成部分；2) 放大電路能否正常工作，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，信號是點，信號是 否可能正常傳遞，沒有被短路或斷

6、路否可能正常傳遞，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 ；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。常合二為一常合二為一4 4、分析方法、分析方法常用選頻網(wǎng)絡所用元件分類。常用選頻網(wǎng)絡所用元件分類。1) RC正弦波振蕩電路：幾百正弦波振蕩電路：幾百千赫千赫以下以下2) LC正弦波振蕩電路：幾百正弦波振蕩電路：幾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：振蕩頻率穩(wěn)定石英晶體正弦波振蕩電路：振蕩頻率穩(wěn)定相位條件的判斷方法：瞬時極性法相位條件的判斷方法：瞬時極性法斷開反饋，在斷

7、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的極性的極性 Uf的極性的極性若若Uf與與Ui極性相同，則電路可能產(chǎn)生自激振蕩；否則電路不極性相同，則電路可能產(chǎn)生自激振蕩；否則電路不可能產(chǎn)生自激振蕩?？赡墚a(chǎn)生自激振蕩。 在多數(shù)正弦波振蕩電路在多數(shù)正弦波振蕩電路中，輸出量、凈輸入量和中，輸出量、凈輸入量和反饋量均為電壓量。反饋量均為電壓量。 iU極性？極性？1.RC串并聯(lián)網(wǎng)絡的頻率特性串并聯(lián)網(wǎng)絡的頻率特性fo11j 1113j( )j j RUCFURRRCCCRC 當當 f=f0時，時，F(xiàn)=Fmax=1

8、/3, 且且=0。)( j31 21000ffffFRCf，則令2.電路組成電路組成1)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)是否可用兩級共射放大電路？是否可用兩級共射放大電路？ 應為應為RC 串并聯(lián)網(wǎng)路配一個電壓放大倍數(shù)略大于串并聯(lián)網(wǎng)路配一個電壓放大倍數(shù)略大于3、輸入電、輸入電阻趨于無窮大、輸出電阻趨于阻趨于無窮大、輸出電阻趨于0的放大電路。的放大電路。不符合相位條件不符合相位條件不符合放大倍數(shù)條件不符合放大倍數(shù)條件輸入電阻小、輸出輸入電阻小、輸出電阻大，影響電阻大，影響f0 可引入電壓

9、串聯(lián)負反饋，使可引入電壓串聯(lián)負反饋，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，對小，對f0影響小影響小2.電路組成電路組成用同相比例運算電路作放大電路。用同相比例運算電路作放大電路。 因同相比例運算電路有非常好的線因同相比例運算電路有非常好的線性度，故性度，故R或或Rf可用熱敏電阻，或加可用熱敏電阻，或加二極管作為非線性環(huán)節(jié)。二極管作為非線性環(huán)節(jié)。文氏橋振蕩文氏橋振蕩器的特點？器的特點？1f2RR R1RC AfRRC f(+)iUU oUb) 集成運放構成的電路tf(-)U分立元件構成的分立元件構成的RC正弦波振蕩電路正弦波振蕩電路 改變電容以粗調(diào)，改變電改變電容以粗調(diào)

10、，改變電位器滑動端以微調(diào)。位器滑動端以微調(diào)。 加穩(wěn)壓管可以限制輸出電加穩(wěn)壓管可以限制輸出電壓的峰壓的峰-峰值。峰值。同軸同軸電位器電位器9.2.1 9.2.1 方波與矩形波發(fā)生電路方波與矩形波發(fā)生電路1.1.基本方波發(fā)生電路基本方波發(fā)生電路2.2.占空比系數(shù)可調(diào)的矩形波發(fā)生電路占空比系數(shù)可調(diào)的矩形波發(fā)生電路9.2.2 9.2.2 三角波發(fā)生電路三角波發(fā)生電路 9.2.3 9.2.3 鋸齒波發(fā)生電路鋸齒波發(fā)生電路本節(jié)內(nèi)容本節(jié)內(nèi)容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矩形波是基礎波形，可通過波形變換得到其它波形。矩形波是基礎波形，可通過波形變換得到其它波形。 輸出無穩(wěn)態(tài)，有兩

11、個暫態(tài)；若輸出為高電輸出無穩(wěn)態(tài)，有兩個暫態(tài)；若輸出為高電平時定義為第一暫態(tài)，則輸出為低電平為平時定義為第一暫態(tài)，則輸出為低電平為第二暫態(tài)。第二暫態(tài)。 電路應能由一種暫態(tài)自動翻轉(zhuǎn)為另一暫態(tài)，電路應能由一種暫態(tài)自動翻轉(zhuǎn)為另一暫態(tài)，并能再回到原暫態(tài)并能再回到原暫態(tài) 電路中有延遲環(huán)節(jié)電路中有延遲環(huán)節(jié),使得兩個狀態(tài)均維持一使得兩個狀態(tài)均維持一定的時間，決定振蕩頻率。定的時間，決定振蕩頻率。利用利用RC電路實電路實現(xiàn)現(xiàn).:反相滯回比較電路反相滯回比較電路+無源積分電路無源積分電路 3PO23RuuRR323 TZRUURR OHZOLZ,UUUU( )NCIuu tu323 TZRUURR令令uNuP，得

12、，得323 TZRUURR323 TZRUURRTTUU第一暫態(tài)：第一暫態(tài)：uOUZ，00T.,( ), Ca tt utUUZ對對電容正向充電，電容正向充電，t uN，當當t=t1時，時， , uO=-UZ，進入第二暫態(tài)。進入第二暫態(tài)。1T( )Cu tUTTUU第第二二暫態(tài)：暫態(tài)：uO-UZ，11T.,( ), Cb tt utU-UZ對對電容電容反反向充電，向充電，t uN，當當t=t2時，時， , uO=UZ，回到，回到第第一一暫態(tài)。暫態(tài)。2T( )Cu tU010T1T11:( ),( )( ), ZCCCttutUuUutURCCC00CC( )( )ln( )( )uutttuu

13、t 3H10122ln(1)RTttR121T2T21,( ),( )( ), ZCCCtt utUuUutURC3L21222ln(1)RTttR3HL1222ln(1)RTTTRCR H/dTT1/fT3H122ln(1)RTR3L222ln(1)RTR 1d1RP11RP1()()RrRCRRC23HL1RP22(2)ln(1)RTTTRRCR H1P21RP2TRRdTRR 1min1RP2RdRR 1RPmax1RP2RRdRR 1d2RP21RP2()()RrRCRRC1:同相滯回比較器同相滯回比較器+反相積分電路反相積分電路 O1ZuU N10u令令uN1uP1，得，得1TZ2R

14、UUR 12P1O1O1212RRuuuRRRR比較器比較器的輸入的輸入1TZ2RUUR比較器比較器的輸出的輸出滯回比較器滯回比較器反相積分電路反相積分電路1TZ2RUUR 1TZ2RUUROO10O01( )()( )ututtut O1ZuU TTUU第一暫態(tài)：第一暫態(tài)：uO1UZ，0O0T. ,( ),a tt utUUZ對對電容充電，電容充電，t uO，在，在t=t1時，時， , uO1=-UZ，進入第二暫態(tài)。進入第二暫態(tài)。O1T( )utUTTUU第第二二暫態(tài)暫態(tài):uO1-UZ，1O1T. ,( ),b tt utU-UZ對對電容電容反反向充電，向充電，t uN，當當t=t2時，時，

15、 , uO1=UZ，回到，回到第第一一暫態(tài)。暫態(tài)。O2T( )utU01O0TO1T13:( ),( ),ttutUutUR C1H10122RTttR12O1TO2T23,( ),( ),tt utUutUR C1L21222)RTttR131HL122242()R R CRTTTRR H112/()dTTO0O0O1( )( )ututttu1TZ2RUUR 1TZ2RUUR1/fT13RP1()RRC11123RP2222()(2)RRCTRRRR 1/fT1A2ACO1uOu1R2R3R4RZUVS2VD1VD5RRPRP1RRP2R0t1t2t2T1TtO1uZUZUtOuTUTUb

16、) 波形圖H112/()dTT13RP2()RRC500Ou( b )iA1C0.02FuO1R1R2( a )UZ10kR3R5R4uO2A2DZD1D2已知已知uO1和和uO2的峰的峰-峰值均為峰值均為12V，二極管為理想二極管。，二極管為理想二極管。1. 求出穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓值求出穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓值UZ和和R4的阻值；的阻值；2. 定性畫出定性畫出uO1、uO2的波形圖；的波形圖；9-12 圖圖9-36電路。電路。(1)A1、A2分別組成什么電路？整個電路具分別組成什么電路？整個電路具有什么功能？說明有什么功能？說明R1R5的及的及VD的作用的作用;（2）忽略二極管的）忽略二極管的導通電阻，求電路的振蕩周期導通電阻，求電路的振蕩周期T和頻率和頻率f;畫畫uO1和和uO的波形圖。的波形圖。 C1R2R5R4R6R7R50k 3.9k 20k 100k 33k0.1F2A6.8k 10k 1A3RO1uOuVSVD9-15 圖圖9-39電路。電路。(1)A1、