波形的發(fā)生和信號的轉換LC正弦波振蕩電路

1、8 - 2 - 1模擬電子技術模擬電子技術基礎課件基礎課件8 - 2 - 2內(nèi)容回顧內(nèi)容回顧一、產(chǎn)生正弦波振蕩的條件一、產(chǎn)生正弦波振蕩的條件1FA產(chǎn)生正弦波振蕩的平衡條件產(chǎn)生正弦波振蕩的平衡條件:1FA幅值平衡條件幅值平衡條件(n為整數(shù)為整數(shù))相位平衡條件相位平衡條件n2FA1FA電路的起振條件。電路的起振條件。n2FA8 - 2 - 3正弦波振蕩的條件正弦波振蕩的條件1 FAn2FA二、二、 RC串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡 輸輸入入電電壓壓輸輸出出電電壓壓RCf21031F當當 f = f0 時時031fOf且UU8 - 2 - 4三、三、 RC橋式正弦波振蕩電路橋式正弦波振蕩電路同相比例

2、運算同相比例運算放大電路；放大電路；RC串、并聯(lián)選頻網(wǎng)串、并聯(lián)選頻網(wǎng)絡、反饋網(wǎng)絡。絡、反饋網(wǎng)絡。 +Uf -放大電路放大電路滿足滿足幅值條件幅值條件1f23RRA即n2A相位條件相位條件即可。即可。8 - 2 - 58.1.3 LC正弦波振蕩電路正弦波振蕩電路一、一、 LC諧振回路諧振回路1、LC選頻網(wǎng)絡選頻網(wǎng)絡 當信號頻率較高時，當信號頻率較高時，通常選用通常選用LC正弦波振蕩電正弦波振蕩電路，即選頻網(wǎng)絡為路，即選頻網(wǎng)絡為LC電電路路LC并聯(lián)網(wǎng)絡。并聯(lián)網(wǎng)絡。8 - 2 - 62、 LC選頻網(wǎng)絡的頻率特性選頻網(wǎng)絡的頻率特性中間存在一個中間存在一個 f0 ，使網(wǎng)絡呈純阻性使網(wǎng)絡呈純阻性f 較低時

3、較低時:網(wǎng)絡呈感性網(wǎng)絡呈感性f 較高時較高時:網(wǎng)絡呈容性網(wǎng)絡呈容性LCf210 此時電路阻抗最大，理想情況為無窮大。這時此時電路阻抗最大，理想情況為無窮大。這時電路產(chǎn)生電流諧振，電場能與磁場能相互轉換。電路產(chǎn)生電流諧振，電場能與磁場能相互轉換。8 - 2 - 7LCf210。IU，Z.同相位）與( 0最大阻抗電路的電路的諧振頻率諧振頻率理想時：理想時：如果將如果將LC并聯(lián)選頻網(wǎng)絡作為共射放大電并聯(lián)選頻網(wǎng)絡作為共射放大電路的集電極負載，則構成路的集電極負載，則構成選頻放大電路選頻放大電路。8 - 2 - 83、選頻放大電路、選頻放大電路beurZA當當f=f0時，電路的放大倍數(shù)時，電路的放大倍數(shù)

4、最大，最大， 如果電路引入正反饋如果電路引入正反饋，并能用反饋電壓取代輸，并能用反饋電壓取代輸入信號入信號Ui。則電路就構成了正弦波振蕩電路。則電路就構成了正弦波振蕩電路。RC且無附加相移。且無附加相移。8 - 2 - 9根據(jù)引入反饋方式不同，根據(jù)引入反饋方式不同，LC正弦波振蕩電正弦波振蕩電路分為：路分為：變壓器變壓器反饋式振蕩電路反饋式振蕩電路L反饋式振蕩電路反饋式振蕩電路C反饋式振蕩電路反饋式振蕩電路三種電路方式三種電路方式8 - 2 - 10振振蕩蕩電電路路變壓器變壓器反饋式振蕩電路反饋式振蕩電路L反饋式振蕩電路反饋式振蕩電路C反饋式振蕩電路反饋式振蕩電路正正弦弦波波振振蕩蕩電電路路非

5、正弦波振蕩電路非正弦波振蕩電路RC正弦波振蕩電路正弦波振蕩電路LCLC正正弦弦波波振振蕩蕩電電路路按按選選頻頻網(wǎng)網(wǎng)絡絡分：分：根根據(jù)據(jù)引引入入反反饋饋方方式式8 - 2 - 11二、變壓器反饋式振蕩電路二、變壓器反饋式振蕩電路利用變壓器將利用變壓器將 Uf 引回到輸入端。引回到輸入端。變壓器同名端、異名端的概念：變壓器同名端、異名端的概念：利用瞬時極性法判斷變壓器利用瞬時極性法判斷變壓器 兩端極性相同為同名端兩端極性相同為同名端（用相同（用相同的符號表示出來）；的符號表示出來）； 兩端極性相反為異名端兩端極性相反為異名端。8 - 2 - 12變壓器線圈同名端和異名端的相位關系變壓器線圈同名端和

6、異名端的相位關系8 - 2 - 13異名端相位相反異名端相位相反+同名端相位相同同名端相位相同+同名端同名端, ,輸出和輸入極性、相位相同輸出和輸入極性、相位相同異名端異名端, ,輸出和輸入極性、相位相反輸出和輸入極性、相位相反8 - 2 - 14下面具體分析變壓器反饋式下面具體分析變壓器反饋式振蕩電路振蕩電路（如圖所示）（如圖所示）1、觀察電路組成：存在、觀察電路組成：存在 放大電路、放大電路、 選頻網(wǎng)絡、選頻網(wǎng)絡、 正反饋網(wǎng)絡、正反饋網(wǎng)絡、 以及用晶體管的非線性實以及用晶體管的非線性實現(xiàn)穩(wěn)幅四個組成部分?，F(xiàn)穩(wěn)幅四個組成部分。共射放大電路共射放大電路LCLC并聯(lián)網(wǎng)絡并聯(lián)網(wǎng)絡變壓器反饋變壓器反

7、饋8 - 2 - 152、判斷電路能否正常工作：、判斷電路能否正常工作：靜態(tài)工作點合適靜態(tài)工作點合適交流信號正常放大交流信號正常放大放大電路正常工作放大電路正常工作8 - 2 - 163、利用瞬時極性法判斷電路、利用瞬時極性法判斷電路是否滿足相位平衡條件：是否滿足相位平衡條件：（1）斷開反饋與輸入端的連接。）斷開反饋與輸入端的連接。（2）加）加 ui ,設上設上 +下下 - ，得，得到到N1上上 +下下 - ,得到得到N2上上 +下下- ,得到得到 uf 的極性。的極性。uf 與與ui相位相同，引入正反饋，滿足相位平衡條件。相位相同，引入正反饋，滿足相位平衡條件。+ui-8 - 2 - 17優(yōu)

8、點優(yōu)點: 變壓器反饋式振蕩電路易于產(chǎn)生振蕩變壓器反饋式振蕩電路易于產(chǎn)生振蕩, , 輸出電輸出電壓的波形失真小壓的波形失真小, , 應用范圍廣泛。應用范圍廣泛。4、存在穩(wěn)幅環(huán)節(jié)：利用晶體、存在穩(wěn)幅環(huán)節(jié)：利用晶體管的非線性實現(xiàn)穩(wěn)幅。管的非線性實現(xiàn)穩(wěn)幅。 另外幅值條件：當電路參另外幅值條件：當電路參數(shù)選擇合適時，此條件極易數(shù)選擇合適時，此條件極易滿足。滿足。缺點：缺點：變壓器原、付邊線圈耦合不緊密，即輸出電壓變壓器原、付邊線圈耦合不緊密，即輸出電壓與反饋電壓耦合不緊密，損耗較大，振蕩頻率的穩(wěn)定與反饋電壓耦合不緊密，損耗較大，振蕩頻率的穩(wěn)定性不高。性不高。+8 - 2 - 18三、三、 電感反饋式振蕩

9、電路電感反饋式振蕩電路 P414+中間抽頭交流接地，各端點相位關系：中間抽頭交流接地，各端點相位關系：電感兩端相位相反。電感兩端相位相反。8 - 2 - 19+首端或尾端抽頭交流接地，各端點相位關系：首端或尾端抽頭交流接地，各端點相位關系：中間與另外一端相位相同中間與另外一端相位相同中間抽頭交流接地，電感兩端相位相反；中間抽頭交流接地，電感兩端相位相反；首端或尾端抽頭交流接地首端或尾端抽頭交流接地, ,中間與另外一端相位相同。中間與另外一端相位相同。8 - 2 - 20電感反饋式振蕩電路電感反饋式振蕩電路克服變壓器原、付邊線圈克服變壓器原、付邊線圈耦合不緊密的缺點。耦合不緊密的缺點。1、電路、

10、電路組成、工作情況；組成、工作情況；2、利用瞬時極性法、利用瞬時極性法判斷電路是判斷電路是否滿足正弦波振蕩的相位條件否滿足正弦波振蕩的相位條件：uf 與與ui相位相同，引入正反饋，相位相同，引入正反饋，滿足相位平衡條件滿足相位平衡條件。斷開反饋與輸入端的連接斷開反饋與輸入端的連接uf加頻率為加頻率為 f0的的ui 信號，設信號，設ui的極性為的極性為+ ，信號經(jīng)放，信號經(jīng)放大電路到大電路到N2極性為上極性為上 +下下 - ,得到得到 uf 的極性。的極性。+8 - 2 - 21電感反饋式振蕩電路電感反饋式振蕩電路優(yōu)點優(yōu)點: 電感反饋式振蕩電路電感反饋式振蕩電路N1與與N2之間耦合緊密，當之間耦

11、合緊密，當C采采用可變電容時，可以獲得用可變電容時，可以獲得調(diào)節(jié)范圍較寬的振蕩頻率，調(diào)節(jié)范圍較寬的振蕩頻率，最高振蕩頻率可達幾十兆最高振蕩頻率可達幾十兆赫。赫。缺點缺點: 輸出電壓波形中常含有高次諧波。常用在輸出電壓波形中常含有高次諧波。常用在對波形要求不高的場合。對波形要求不高的場合。8 - 2 - 22四、四、 電容反饋式振蕩電路（又為電容三點式電電容反饋式振蕩電路（又為電容三點式電路，三個電容分別接到晶體管的三個極）路，三個電容分別接到晶體管的三個極）+8 - 2 - 23電容反饋式振蕩電路電容反饋式振蕩電路1、電路、電路組成、工作情況組成、工作情況2、利用瞬時極性法判斷電、利用瞬時極性

12、法判斷電路是否滿足正弦波振蕩的相路是否滿足正弦波振蕩的相位條件：位條件：uf 與與ui相位相同，引入正反饋，相位相同，引入正反饋，滿足相位平衡條件。滿足相位平衡條件。 斷開反饋與輸入端的連斷開反饋與輸入端的連接接,加頻率為加頻率為 f0 的的ui 信號；信號；設設ui的極性為的極性為+ ，信號經(jīng)放大電路到，信號經(jīng)放大電路到C2極性為上極性為上-下下 +, 得到得到 uf 的極性。的極性。+8 - 2 - 24兩種電路比較兩種電路比較：將電感反饋式振蕩電路中的將電感反饋式振蕩電路中的C換成換成L，L換成換成C，并將置換后的兩個并將置換后的兩個C的公共的公共端接地，并增加端接地，并增加RC，就得到

13、了電容反饋式振蕩就得到了電容反饋式振蕩電路。電路。8 - 2 - 25注意：注意：在分析電路時，幅值條件在電路參數(shù)合適時極在分析電路時，幅值條件在電路參數(shù)合適時極易滿足。所以判斷電路是否為振蕩電路，易滿足。所以判斷電路是否為振蕩電路，只要判斷電只要判斷電路是否正常工作，判斷電路的相位平衡條件即可路是否正常工作，判斷電路的相位平衡條件即可。 在單管放大電路在單管放大電路中中,共射共射放大電路放大電路、共基、共基放大電路的電放大電路的電壓放大倍數(shù)較大壓放大倍數(shù)較大,幅值條件易滿足幅值條件易滿足,能夠構成振蕩電路能夠構成振蕩電路。 共集共集放大電路（射極輸出器）由于放大電路（射極輸出器）由于Au1,

14、幅值條件不易幅值條件不易滿足，所以，共集放大電路一般滿足，所以，共集放大電路一般不能構成振蕩電路不能構成振蕩電路。 *正確判斷電路的形式，確定正確判斷電路的形式，確定uf 與與ui相位關系，相位關系，最后確定電路是否能夠構成振蕩電路。最后確定電路是否能夠構成振蕩電路。8 - 2 - 26 為了保證電路實現(xiàn)正弦波振蕩的相位條件為了保證電路實現(xiàn)正弦波振蕩的相位條件-電路電路引回正反饋，如果放大電路本身存在相位移引回正反饋，如果放大電路本身存在相位移, 則需要利則需要利用移相來實現(xiàn)引回到輸入端的信號與輸入信號的相位相用移相來實現(xiàn)引回到輸入端的信號與輸入信號的相位相同，構成振蕩電路。同，構成振蕩電路。

15、+Ui-+Uo-Uo滯后滯后Ui 相移相移090+Ui-+Uo-Uo超前超前Ui 相移相移0908 - 2 - 27判斷電路能否產(chǎn)生正弦波振蕩。判斷電路能否產(chǎn)生正弦波振蕩。P471 8.4 FA 因此存在使相移為因此存在使相移為180（F180）的頻率，即）的頻率，即存在滿足正弦波振蕩相位條件的頻率存在滿足正弦波振蕩相位條件的頻率f0 （此時（此時AF0）；且在）；且在ff0時有可能滿足起振條件時有可能滿足起振條件 1，故可能，故可能產(chǎn)生正弦波振蕩。產(chǎn)生正弦波振蕩。#解：圖（解：圖（a）所示電路有可能）所示電路有可能產(chǎn)生正弦波振蕩。因為共射放產(chǎn)生正弦波振蕩。因為共射放大電路輸出電壓和輸入電壓反

16、大電路輸出電壓和輸入電壓反相（相（A180），且圖中三），且圖中三級移相電路為超前網(wǎng)絡，在信級移相電路為超前網(wǎng)絡，在信號頻率為號頻率為0到無窮大時肯定有到無窮大時肯定有信號頻率使相移為信號頻率使相移為2700.8 - 2 - 28 解：圖（解：圖（b）所示電路有可）所示電路有可能產(chǎn)生正弦波振蕩。因為共能產(chǎn)生正弦波振蕩。因為共射放大電路輸出電壓和輸入射放大電路輸出電壓和輸入電壓反相（電壓反相（A180），），且圖中三級移相電路為滯后且圖中三級移相電路為滯后網(wǎng)絡，在信號頻率為網(wǎng)絡，在信號頻率為0到無窮到無窮大時相移為大時相移為0270.FA 因此存在使相移為因此存在使相移為180 （F180）的頻

17、率，即存）的頻率，即存在滿足正弦波振蕩相位條件的頻率在滿足正弦波振蕩相位條件的頻率f0，此時此時AF360；且在；且在ff0時有可能滿足起振條件時有可能滿足起振條件 1，故可能產(chǎn)生正弦波振蕩。，故可能產(chǎn)生正弦波振蕩。8 - 2 - 29例例1 電路如圖所示，電路如圖所示，Cb為旁路電容，為旁路電容，C1為耦合為耦合電容，對交流信號均視為電容，對交流信號均視為短路。為使電路可能產(chǎn)生短路。為使電路可能產(chǎn)生正弦波振蕩，試說明變壓正弦波振蕩，試說明變壓器原邊線圈和副邊線圈的器原邊線圈和副邊線圈的同名端。同名端。正弦波振蕩電路例題正弦波振蕩電路例題ui+8 - 2 - 30解：解：電路為共基電路。電路為

18、共基電路。 利用瞬時極性法判斷：利用瞬時極性法判斷：變壓器原邊線圈的下端變壓器原邊線圈的下端和副邊線圈的上端為同和副邊線圈的上端為同名端；名端；或者說原邊線圈的上端和副邊線圈的下端為或者說原邊線圈的上端和副邊線圈的下端為同名端。同名端。ui+8 - 2 - 31例例2 改正如圖所示電路中的錯誤，使之有可能產(chǎn)生正改正如圖所示電路中的錯誤，使之有可能產(chǎn)生正弦波振蕩。要求不能改變放大電路的基本接法。弦波振蕩。要求不能改變放大電路的基本接法。解：解：改正后的電路如下圖所示：改正后的電路如下圖所示：?8 - 2 - 321、LC選頻網(wǎng)絡選頻網(wǎng)絡LCf210電路的諧振頻率理想時電路的諧振頻率理想時2、 變壓