第8章 波形的發(fā)生和信號的轉(zhuǎn)換模電羅群

1、 模模 擬擬 電電 子子 技技 術(shù)術(shù)第第8章章 波形的發(fā)生與信號波形的發(fā)生與信號的轉(zhuǎn)換的轉(zhuǎn)換小結(jié)小結(jié)8.2正弦波振蕩電路正弦波振蕩電路8.4非正弦波發(fā)生電路非正弦波發(fā)生電路8.1 概述概述8.3電壓比較器電壓比較器8.5利用集成運(yùn)放實(shí)現(xiàn)信號的轉(zhuǎn)換利用集成運(yùn)放實(shí)現(xiàn)信號的轉(zhuǎn)換 模模 擬擬 電電 子子 技技 術(shù)術(shù)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 以上以上) )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)

2、定度高) )方波、方波、三角波、三角波、 鋸齒波等鋸齒波等主要性能主要性能要求：要求：輸出信號的輸出信號的幅度準(zhǔn)確穩(wěn)定幅度準(zhǔn)確穩(wěn)定輸出信號的輸出信號的頻率準(zhǔn)確穩(wěn)定頻率準(zhǔn)確穩(wěn)定 模模 擬擬 電電 子子 技技 術(shù)術(shù)8.2.1 正弦波振蕩的條件正弦波振蕩的條件8.2.2 RC 正弦波振蕩電路正弦波振蕩電路8.2.3 LC 正弦波振蕩電路正弦波振蕩電路8.2.4 石英晶體正弦波振蕩電路石英晶體正弦波振蕩電路 模模 擬擬 電電 子子 技技 術(shù)術(shù)8.2.1 正弦波振蕩的條件正弦波振蕩的條件一、振蕩條件一、振蕩條件放大器放大器反饋網(wǎng)絡(luò)反饋網(wǎng)絡(luò)UiAFUoUfRL微弱的電擾動(dòng)中，某一頻微弱的電擾動(dòng)中，某一頻率

3、成分通過正反饋逐漸放率成分通過正反饋逐漸放大，則產(chǎn)生正弦振蕩。大，則產(chǎn)生正弦振蕩。 振幅平衡條件振幅平衡條件2 FAAFn 相位平衡條件相位平衡條件n = 0, 1, 2, 1AFioUUAofUUFFA1 模模 擬擬 電電 子子 技技 術(shù)術(shù)二、起振條件起振條件起振條件起振條件 2AFn 放大器放大器A反饋網(wǎng)絡(luò)反饋網(wǎng)絡(luò)FUoUfUi 1/FAF = 1OuiuoAuoA F 1AF 3，穩(wěn)幅后，穩(wěn)幅后 Au = 3。熱敏電阻穩(wěn)幅熱敏電阻穩(wěn)幅 )/1(1fuffRRART正溫度系數(shù)正溫度系數(shù)負(fù)溫度系數(shù)負(fù)溫度系數(shù) 模模 擬擬 電電 子子 技技 術(shù)術(shù)Au 1 + R2/R1 = 3為使失真?。簽槭故?/p>

4、真小： R2 2R1 R3Au 1 + (R2+ R3)/R1 3起振時(shí)信號小，起振時(shí)信號小，二極管電阻大二極管電阻大12.4 k R2 8.1 k f0 = 1.94 kHzRCf 210二極管穩(wěn)幅二極管穩(wěn)幅R1R2oUV1V2R38.2 k 6.2 k 22 k 4.3 k 0.01 F8.2 k 0.01 F 模模 擬擬 電電 子子 技技 術(shù)術(shù)振蕩頻率可調(diào)的振蕩頻率可調(diào)的RCRC串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò)串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò)用雙層波段開關(guān)接不同的電容，作為振蕩頻率f0的粗調(diào)用同軸電位器實(shí)現(xiàn)f0的微調(diào) 例：例：已知電容的取值分別為已知電容的取值分別為0.010.01 F F、0.1 0.1 F F、1 1

5、F F、10 10 F F，電阻，電阻R=50R=50 ，電位器電位器R Rw w=10k =10k 。試問：試問：f f0 0的調(diào)節(jié)范圍？的調(diào)節(jié)范圍？:解RCf210HzCRRfw59. 121maxmin0kHzRCf31821minmax0kHzHzf31859. 10的調(diào)節(jié)范圍約為。LC，。MHz；，RC正弦波振蕩電路用應(yīng)選當(dāng)振蕩頻率較高時(shí)以下的正弦波用于產(chǎn)生振蕩頻率可調(diào)范圍寬形好正弦波振蕩電路輸出波1 模模 擬擬 電電 子子 技技 術(shù)術(shù)例一：例一：電路如圖所示，試求解：電路如圖所示，試求解：（1 1）R Rw w的下限值；的下限值；（2 2）振蕩頻率的調(diào)節(jié)范圍。）振蕩頻率的調(diào)節(jié)范圍。

6、:解) 1 (得由起振條件，RRRwf2kRw2kRw2的下限值為故)2(為振蕩頻率0fCRRf)(21210Hzf1451001. 010)10010(2163min0kHzf59. 11001. 010102163max0 模模 擬擬 電電 子子 技技 術(shù)術(shù)例二：例二：電路如圖所示，穩(wěn)壓管電路如圖所示，穩(wěn)壓管D DZ Z起穩(wěn)幅作用，其穩(wěn)定電起穩(wěn)幅作用，其穩(wěn)定電壓壓U UZ Z= =6V6V。試估算：。試估算：（1 1）輸出電壓不失真情況下的有效值；）輸出電壓不失真情況下的有效值；（2 2）振蕩頻率。）振蕩頻率。:解) 1 (得由幅值條件，12RRf)2(12RZUU而1RZOUUU輸出電壓

7、的有效值為25 . 1ZOmUU電路的振蕩頻率RCf210V36.6ZH95. 9ZU5 . 1 模模 擬擬 電電 子子 技技 術(shù)術(shù)思考：思考：試將圖示電路合理連線，組成試將圖示電路合理連線，組成RC橋式正弦波振蕩電路，并求出振蕩頻橋式正弦波振蕩電路，并求出振蕩頻率和起振條件。率和起振條件。 分析：分析：RCf210振蕩頻率振蕩頻率kHz1起振條件起振條件12RRf kRf2即即（略大于）（略大于）+- 模模 擬擬 電電 子子 技技 術(shù)術(shù)思考：思考：電路如圖所示。電路如圖所示。 （1）為使電路產(chǎn)生正弦波振蕩，標(biāo)出集成運(yùn)放的）為使電路產(chǎn)生正弦波振蕩，標(biāo)出集成運(yùn)放的“”和和“”；并說；并說明電路是

8、哪種正弦波振蕩電路。明電路是哪種正弦波振蕩電路。 （2）若）若R1短路，則電路將產(chǎn)生什么現(xiàn)象？短路，則電路將產(chǎn)生什么現(xiàn)象？ （3）若）若R1斷路，則電路將產(chǎn)生什么現(xiàn)象？斷路，則電路將產(chǎn)生什么現(xiàn)象？ （4）若）若RF短路，則電路將產(chǎn)生什么現(xiàn)象？短路，則電路將產(chǎn)生什么現(xiàn)象？ （5）若）若RF斷路，則電路將產(chǎn)生斷路，則電路將產(chǎn)生 什么現(xiàn)象？什么現(xiàn)象？ 模模 擬擬 電電 子子 技技 術(shù)術(shù)二、二、RC 移相式振蕩電路（移相式振蕩電路（補(bǔ)充補(bǔ)充）一節(jié)一節(jié) RC 環(huán)節(jié)環(huán)節(jié)移相移相 90 二節(jié)二節(jié) RC 環(huán)節(jié)環(huán)節(jié)移相移相 180 三節(jié)三節(jié) RC 環(huán)節(jié)環(huán)節(jié)移相移相 270 RCf6210 對于對于的信號的信號，

9、 180F 180A 0 AF 滿足相位平衡條件滿足相位平衡條件優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單結(jié)構(gòu)簡單缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：選頻特性差，輸出波形差選頻特性差，輸出波形差CRRfRoUCRC 模模 擬擬 電電 子子 技技 術(shù)術(shù)8.2.3 LC 正弦波振蕩電路正弦波振蕩電路類型：類型：變壓器反饋式變壓器反饋式 、 電感三點(diǎn)式、電感三點(diǎn)式、 電容三點(diǎn)式電容三點(diǎn)式一、變壓器反饋式一、變壓器反饋式 LC 振蕩電路振蕩電路LrCIs.L 的等的等效損耗效損耗電阻電阻)j(j1)j(j1LrCLrCZ )1( j1/CrrLrCL ( (一一) ) LC 并聯(lián)回路的特性并聯(lián)回路的特性Z 模模 擬擬 電電 子子 技技 術(shù)術(shù)1.

10、諧振頻率諧振頻率 f0 1 0，LC LCf210 2. 諧振阻抗諧振阻抗 Z0rCLZ 03. 回路品質(zhì)因數(shù)回路品質(zhì)因數(shù) Q CLrCrrLQ1100 CQLQZ00 0 0選頻網(wǎng)絡(luò)的損耗愈??；諧振頻率相同時(shí)，電容容量愈小，電選頻網(wǎng)絡(luò)的損耗愈?。恢C振頻率相同時(shí)，電容容量愈小，電感數(shù)值愈大，品質(zhì)因數(shù)愈大，將使得選頻特性愈好。感數(shù)值愈大，品質(zhì)因數(shù)愈大，將使得選頻特性愈好。 模模 擬擬 電電 子子 技技 術(shù)術(shù)4. 頻率特性頻率特性)1( j1/rCrLrCLZ )/(j1000ffffQZ 0Z Z 0 Q 大大Q 小小 0 f90 90Q 增大增大幅頻特性幅頻特性相頻特性相頻特性Q值愈大，曲線愈

11、陡，選頻特性愈好。值愈大，曲線愈陡，選頻特性愈好。 模模 擬擬 電電 子子 技技 術(shù)術(shù)5. 并聯(lián)諧振的本質(zhì)并聯(lián)諧振的本質(zhì) 電流諧振電流諧振LuCr +iiLiC1) ) Z = Z0 呈純阻呈純阻2) )形成形成環(huán)流環(huán)流，大小是總電流的，大小是總電流的 Q 倍倍IQILLQIZZIILLC 000CLII ICILUI 模模 擬擬 電電 子子 技技 術(shù)術(shù)選頻放大電路選頻放大電路電壓放大倍數(shù)beurZA這是以這是以LCLC并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)作為共射放大電路并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)作為共射放大電路的集電極負(fù)載。根據(jù)的集電極負(fù)載。根據(jù)LCLC并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的頻并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的頻率特性，率特性，當(dāng)當(dāng)f=ff=f0 0時(shí)，電壓放大倍數(shù)的時(shí)，

12、電壓放大倍數(shù)的數(shù)值最大，且無附加相移。數(shù)值最大，且無附加相移。對于其余對于其余頻率的信號，電壓放大倍數(shù)不但數(shù)值頻率的信號，電壓放大倍數(shù)不但數(shù)值減小，而且有附加相移。減小，而且有附加相移。電路具有選電路具有選頻特性，故稱之為選頻放大電路。頻特性，故稱之為選頻放大電路。若若在電路中引入正反饋，并能用反饋電在電路中引入正反饋，并能用反饋電壓取代輸入電壓，則電路就成為正弦壓取代輸入電壓，則電路就成為正弦波振蕩電路。波振蕩電路。 模模 擬擬 電電 子子 技技 術(shù)術(shù)（二）變壓器反饋式振蕩電路（二）變壓器反饋式振蕩電路為使反饋電壓與輸入電壓同相，同名端標(biāo)注如圖。當(dāng)反饋電壓取代輸入電壓時(shí)，就得到變壓器反饋式振

13、蕩電路。正反饋在選頻放大電路中引入為使反饋電壓與輸入電壓同相，同名端標(biāo)注如圖。當(dāng)反饋電壓取代輸入電壓時(shí)，就得到變壓器反饋式振蕩電路。正弦波振蕩分析電路是否可能產(chǎn)生四個(gè)組成部分首先觀察電路是否包含正常放大進(jìn)而檢查放大電路能否交流通路衡條件斷電路是否滿足相位平然后利用瞬時(shí)極性法判+ui+uf滿足幅值平衡條件必要時(shí)再判斷電路是否CLf210振蕩頻率起振條件MCRrbe優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)缺點(diǎn): :易于振蕩，輸出電壓波形失真不大，應(yīng)用范易于振蕩，輸出電壓波形失真不大，應(yīng)用范圍廣泛。但由于輸出電壓與反饋電壓靠磁路耦合，圍廣泛。但由于輸出電壓與反饋電壓靠磁路耦合，因而耦合不緊密，損耗較大，振蕩頻率因而耦合不緊密，損耗

14、較大，振蕩頻率f f0 0的穩(wěn)定性不的穩(wěn)定性不高。用于產(chǎn)生幾高。用于產(chǎn)生幾kHzkHz至幾十至幾十MHzMHz的正弦波。的正弦波。反饋電壓的極性與輸入電壓相同，故反饋電壓的極性與輸入電壓相同，故電路滿足正弦波振蕩的相位條件。電路滿足正弦波振蕩的相位條件。同名端同極性同名端同極性 模模 擬擬 電電 子子 技技 術(shù)術(shù)變壓器反饋式振蕩電路變壓器反饋式振蕩電路LC+VCCTRERB1RB2CECB180 A 180 F 0 AF 滿足相位平衡條件滿足相位平衡條件LCf 210同名端同極性同名端同極性 模模 擬擬 電電 子子 技技 術(shù)術(shù)二、電感三點(diǎn)式振蕩電路二、電感三點(diǎn)式振蕩電路將N1和N2合并為一個(gè)線

15、圈，克服耦合不緊密的缺點(diǎn)。為了加強(qiáng)諧振效果，將電容C跨接在整個(gè)線圈兩端。交流通路+ui+uf+cbeCMLLf)2(21210振蕩頻率起振條件LbeRrMLML21優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)缺點(diǎn): :放大電路和反饋網(wǎng)絡(luò)耦合緊密，易振，輸出放大電路和反饋網(wǎng)絡(luò)耦合緊密，易振，輸出波形含高次諧波；用于產(chǎn)生幾波形含高次諧波；用于產(chǎn)生幾kHzkHz至幾十至幾十MHzMHz的正弦的正弦波，改變選頻網(wǎng)絡(luò)的電容容量可得較寬的振蕩頻率波，改變選頻網(wǎng)絡(luò)的電容容量可得較寬的振蕩頻率范圍。范圍。正弦波振蕩分析電路是否可能產(chǎn)生四個(gè)組成部分首先觀察電路是否包含正常放大進(jìn)而檢查放大電路能否衡條件斷電路是否滿足相位平然后利用瞬時(shí)極性法判滿足幅

16、值平衡條件必要時(shí)再判斷電路是否反饋電壓的極性與輸入電壓相同，故反饋電壓的極性與輸入電壓相同，故電路滿足正弦波振蕩的相位條件。電路滿足正弦波振蕩的相位條件。 模模 擬擬 電電 子子 技技 術(shù)術(shù)三、電容三點(diǎn)式振蕩電路三、電容三點(diǎn)式振蕩電路正弦波振蕩分析電路是否可能產(chǎn)生四個(gè)組成部分首先觀察電路是否包含正常放大進(jìn)而檢查放大電路能否衡條件斷電路是否滿足相位平然后利用瞬時(shí)極性法判+ui+uf2121021CCCCLf振蕩頻率起振條件LbeRrCC12優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)缺點(diǎn): :輸出電壓波形好，用于產(chǎn)生幾輸出電壓波形好，用于產(chǎn)生幾kHzkHz至幾十至幾十MHzMHz固定頻率的正弦波。若用改變電固定頻率的正弦波。若用改

17、變電容的方法來調(diào)節(jié)振蕩頻率，則會(huì)影響電路容的方法來調(diào)節(jié)振蕩頻率，則會(huì)影響電路的起振條件；而若用改變電感的方法來調(diào)的起振條件；而若用改變電感的方法來調(diào)節(jié)振蕩頻率，則比較困難；所以常常節(jié)振蕩頻率，則比較困難；所以常常用在用在固定振蕩頻率的場合固定振蕩頻率的場合。滿足幅值平衡條件必要時(shí)再判斷電路是否反饋電壓的極性與輸入電壓相同，故反饋電壓的極性與輸入電壓相同，故電路滿足正弦波振蕩的相位條件。電路滿足正弦波振蕩的相位條件?？籍吰澱袷幤骺籍吰澱袷幤? (Colpitts) ) 模模 擬擬 電電 子子 技技 術(shù)術(shù)電容三點(diǎn)式振蕩電路的改進(jìn)電容三點(diǎn)式振蕩電路的改進(jìn)小小由于極間電容受溫度的影響，雜散電容又難于確

18、定，由于極間電容受溫度的影響，雜散電容又難于確定，為了穩(wěn)定振為了穩(wěn)定振蕩頻率蕩頻率，在設(shè)計(jì)電路中，必須使它們對選頻特性的影響忽略不計(jì)。，在設(shè)計(jì)電路中，必須使它們對選頻特性的影響忽略不計(jì)。具體方法是在電感所在支路串聯(lián)一個(gè)小容量電容具體方法是在電感所在支路串聯(lián)一個(gè)小容量電容C C。讓讓C C1 1和和C C2 2遠(yuǎn)大遠(yuǎn)大于極間電容和雜散電容，只起分壓作用，以獲得反饋電壓，而幾于極間電容和雜散電容，只起分壓作用，以獲得反饋電壓，而幾乎對振蕩頻率無影響，則電路的振蕩頻率就可能很穩(wěn)定。乎對振蕩頻率無影響，則電路的振蕩頻率就可能很穩(wěn)定。則有，C，CCC21CCCC111121因而電路的振蕩頻率總電容約為C

19、，LCf210。，CC故振蕩頻率很穩(wěn)定雜散電容無關(guān)也就幾乎與極間電容和無關(guān)和幾乎與21 模模 擬擬 電電 子子 技技 術(shù)術(shù)采用共基放大電路的電容三點(diǎn)式振蕩電路采用共基放大電路的電容三點(diǎn)式振蕩電路+ui+uf在要求電容三點(diǎn)式振蕩電路的振蕩頻在要求電容三點(diǎn)式振蕩電路的振蕩頻率高達(dá)率高達(dá)100MHz100MHz以上時(shí)，以上時(shí)，應(yīng)考慮采用共應(yīng)考慮采用共基放大電路基放大電路。正弦波振蕩分析電路是否可能產(chǎn)生四個(gè)組成部分首先觀察電路是否包含正常放大進(jìn)而檢查放大電路能否衡條件斷電路是否滿足相位平然后利用瞬時(shí)極性法判反饋電壓的極性與輸入電壓相同，故電路滿足反饋電壓的極性與輸入電壓相同，故電路滿足正弦波振蕩的相位

20、條件。只要電路參數(shù)選擇得正弦波振蕩的相位條件。只要電路參數(shù)選擇得當(dāng)，電路就可滿足幅值條件，而產(chǎn)生正弦波振當(dāng)，電路就可滿足幅值條件，而產(chǎn)生正弦波振蕩。蕩。2121021CCCCLf振蕩頻率 模模 擬擬 電電 子子 技技 術(shù)術(shù)例一：例一：電路如圖所示，圖中電路如圖所示，圖中C Cb b為旁路電容，為旁路電容，C C1 1為耦合電容，對交流信為耦合電容，對交流信號均可視為短路。為使電路可能產(chǎn)生正弦波振蕩，試說明變壓器原號均可視為短路。為使電路可能產(chǎn)生正弦波振蕩，試說明變壓器原邊線圈和副邊線圈的同名端。邊線圈和副邊線圈的同名端。:解。共基放大電路此電路中的放大電路為+ui+。，位條件才滿足正弦波振蕩的

21、相設(shè)極性應(yīng)相同反饋電壓與輸入電壓假+uf因此，變壓器原邊線圈的下端和因此，變壓器原邊線圈的下端和副邊線圈的上端為同名端；或者副邊線圈的上端為同名端；或者說原邊線圈的上端和副邊線圈的說原邊線圈的上端和副邊線圈的下端為同名端。下端為同名端。 模模 擬擬 電電 子子 技技 術(shù)術(shù)例二：例二：標(biāo)出各電路中變壓器的同名端，使之滿足正弦波振蕩的相位標(biāo)出各電路中變壓器的同名端，使之滿足正弦波振蕩的相位條件。條件。)(a)(b+ui+ufuf+ui+ 模模 擬擬 電電 子子 技技 術(shù)術(shù)例三：例三：改正圖示電路中的錯(cuò)誤，使之有可能產(chǎn)生正弦波振蕩。要求改正圖示電路中的錯(cuò)誤，使之有可能產(chǎn)生正弦波振蕩。要求不能改變放大

22、電路的基本接法。不能改變放大電路的基本接法。:解觀察電路，Ce容量遠(yuǎn)大于C1和C2，故為旁路電容，對交流信號可視為短路。C1、C2和L構(gòu)成LC并聯(lián)諧振網(wǎng)絡(luò)，C2上的電壓為輸出電壓，C1上的電壓為反饋電壓，因而電路為電容三點(diǎn)式振蕩電路。電感電感L L連接晶體管的基極和集電極，在連接晶體管的基極和集電極，在直流通路直流通路中使兩個(gè)極近似短路，造中使兩個(gè)極近似短路，造成放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn)不合適，故應(yīng)在選頻網(wǎng)絡(luò)與放大電路輸入端之間成放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn)不合適，故應(yīng)在選頻網(wǎng)絡(luò)與放大電路輸入端之間加耦合電容。加耦合電容。晶體管的集電極直接接電源，在晶體管的集電極直接接電源，在交流通路交流通路中使集電極與

23、發(fā)射極短路，因中使集電極與發(fā)射極短路，因而輸出電壓恒等于零。所以，必須在集電極加電阻而輸出電壓恒等于零。所以，必須在集電極加電阻R Rc c。 模模 擬擬 電電 子子 技技 術(shù)術(shù)思考：思考：分別判斷圖示各電路是否可能產(chǎn)生正弦波振蕩。分別判斷圖示各電路是否可能產(chǎn)生正弦波振蕩?？赡芸赡懿荒懿荒芨恼蟮碾娐啡鐖D所示與 )()(cb 模模 擬擬 電電 子子 技技 術(shù)術(shù)思考：思考：分別標(biāo)出圖示各電路中變壓器的同名端，使之滿足正弦波振分別標(biāo)出圖示各電路中變壓器的同名端，使之滿足正弦波振蕩的相位條件。蕩的相位條件。+ 模模 擬擬 電電 子子 技技 術(shù)術(shù)8.2.4 石英晶體石英晶體( (Crystal) )振

24、蕩電路振蕩電路( (一一) )石英晶體諧振器的阻抗特性石英晶體諧振器的阻抗特性1. 結(jié)構(gòu)和符號結(jié)構(gòu)和符號化學(xué)成分化學(xué)成分 SiO2結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)晶片晶片涂銀層涂銀層焊點(diǎn)焊點(diǎn)符號符號 模模 擬擬 電電 子子 技技 術(shù)術(shù)2. 壓電效應(yīng)壓電效應(yīng)形變形變形變形變機(jī)械振動(dòng)機(jī)械振動(dòng)在石英晶體兩個(gè)管腳加交變電場時(shí)，它將會(huì)產(chǎn)生一定頻率的機(jī)械變形，而這種機(jī)械振動(dòng)又會(huì)產(chǎn)生在石英晶體兩個(gè)管腳加交變電場時(shí)，它將會(huì)產(chǎn)生一定頻率的機(jī)械變形，而這種機(jī)械振動(dòng)又會(huì)產(chǎn)生交變電場，上述物理現(xiàn)象稱為交變電場，上述物理現(xiàn)象稱為壓電效應(yīng)壓電效應(yīng)。一般情況下，無論是機(jī)械振動(dòng)的振幅，還是交變電場的。一般情況下，無論是機(jī)械振動(dòng)的振幅，還是交變電場的

25、振幅都非常小。但是，振幅都非常小。但是，當(dāng)交變電場的頻率為某一特定值時(shí)，振幅驟然增大，產(chǎn)生共振，稱之為壓當(dāng)交變電場的頻率為某一特定值時(shí)，振幅驟然增大，產(chǎn)生共振，稱之為壓電振蕩。電振蕩。這一特定頻率就是石英晶體的這一特定頻率就是石英晶體的固有頻率固有頻率，也稱，也稱諧振頻率諧振頻率。 模模 擬擬 電電 子子 技技 術(shù)術(shù)3. 等效電路等效電路rC0CLL 晶體的動(dòng)態(tài)電感晶體的動(dòng)態(tài)電感 ( (10 3 102 H) )( (大大) )C 晶體的動(dòng)態(tài)電容晶體的動(dòng)態(tài)電容 ( ( 0.1 pF) )( (小小) )r 等效摩擦損耗電阻等效摩擦損耗電阻( (小小) ) 1CLrQ Co 晶片靜態(tài)電容晶片靜態(tài)

26、電容 ( (幾幾 幾十幾十 pF) ) 模模 擬擬 電電 子子 技技 術(shù)術(shù) 1CLrQ 4. 頻率特性和諧振頻率頻率特性和諧振頻率fXfPfS容性容性感性 21 SLCf 21 00PCCCCLf 1 0SCCf 由于由于C和和r的數(shù)值都很小，的數(shù)值都很小，L數(shù)值很大，所以數(shù)值很大，所以Q值高值高達(dá)達(dá)104 106。而且，因?yàn)檎袷庮l率幾乎僅決定于晶。而且，因?yàn)檎袷庮l率幾乎僅決定于晶片的尺寸，所以其穩(wěn)定度相當(dāng)高。因此，石英晶體片的尺寸，所以其穩(wěn)定度相當(dāng)高。因此，石英晶體的選頻特性是其它選頻網(wǎng)絡(luò)不能比擬的。的選頻特性是其它選頻網(wǎng)絡(luò)不能比擬的。 模模 擬擬 電電 子子 技技 術(shù)術(shù)5. 使用注意使用注

27、意2) )要有合適的激勵(lì)電平。過大會(huì)影響要有合適的激勵(lì)電平。過大會(huì)影響 頻率穩(wěn)定度、振壞晶片；過小會(huì)使頻率穩(wěn)定度、振壞晶片；過小會(huì)使 噪聲影響大，還能停振。噪聲影響大，還能停振。1) )要接一定的負(fù)載電容要接一定的負(fù)載電容 CL( (微調(diào)微調(diào)) )， 以達(dá)標(biāo)稱頻率。以達(dá)標(biāo)稱頻率。 模模 擬擬 電電 子子 技技 術(shù)術(shù)( (二二) )石英晶體諧振電路石英晶體諧振電路1. 串聯(lián)型串聯(lián)型 f = fs，晶體，晶體呈純阻呈純阻+VCCVRERB1RB2CBLC2. 并聯(lián)型并聯(lián)型fs f I01電子開關(guān) 1. 原理原理+VCCRRRRSCI01I02uC VEE或地或地QQ反相器反相器電壓跟隨器電壓跟隨器

28、正弦波變換器正弦波變換器 模模 擬擬 電電 子子 技技 術(shù)術(shù)當(dāng)當(dāng) Q = 0，S 斷開，斷開，C 充電充電 (I01) 至至 2/3VCCQ = 1當(dāng)當(dāng) Q = 1，S 閉合，閉合，C 放電放電 (I02 I01) 至至 1/3VCCQ = 0當(dāng)當(dāng) I02 = 2I01， 引腳引腳 9 輸出方波，引腳輸出方波，引腳 3 輸出三角波；輸出三角波；當(dāng)當(dāng) I02 2I01， 引腳引腳 9 輸出矩形波，引腳輸出矩形波，引腳 3 輸出鋸齒波。輸出鋸齒波。補(bǔ)充1：壓控方波產(chǎn)生電路3 模模 擬擬 電電 子子 技技 術(shù)術(shù)2. 應(yīng)用應(yīng)用12345678ICL8038141312111091314正弦波正弦波失真

29、度調(diào)整失真度調(diào)整正弦波失正弦波失真度調(diào)整真度調(diào)整正弦波輸出正弦波輸出三角波輸出三角波輸出矩形波輸出矩形波輸出調(diào)頻偏置調(diào)頻偏置電壓輸入電壓輸入調(diào)頻偏置調(diào)頻偏置電壓輸出電壓輸出接電阻接電阻 RA接電阻接電阻 RB接電容接電容 C+VCC VEE (或地或地)應(yīng)用1 模模 擬擬 電電 子子 技技 術(shù)術(shù)調(diào)占空比和正弦波失真調(diào)頻率調(diào)占空比和正弦波失真RP2RP4 RP1+VCC VEERRAICL8038451310 11128RBRP3CC1692應(yīng)用2 模模 擬擬 電電 子子 技技 術(shù)術(shù)一、信號產(chǎn)生電路的分類：一、信號產(chǎn)生電路的分類：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

30、器 ( (低頻低頻) )LC 振蕩器振蕩器 ( (高頻高頻) )石英晶體振蕩器石英晶體振蕩器( (振蕩頻率精確振蕩頻率精確) )方波、方波、三角波、三角波、鋸齒波等。鋸齒波等。小小 結(jié)結(jié) 模模 擬擬 電電 子子 技技 術(shù)術(shù)二、二、正弦波振蕩正弦波振蕩條件、電路結(jié)構(gòu)和選頻電路條件、電路結(jié)構(gòu)和選頻電路1. 振蕩條件振蕩條件 振幅平衡條件振幅平衡條件2 FAAFn 相位平衡條件相位平衡條件n = 0, 1, 2, 1 uuFA判斷電路是否起振采用判斷電路是否起振采用瞬時(shí)極性法，瞬時(shí)極性法，即斷開反饋即斷開反饋網(wǎng)絡(luò)，加一信號，如果信號極性逐級變化后，網(wǎng)絡(luò)，加一信號，如果信號極性逐級變化后，返回后與原信

31、號同極性，則滿足相位平衡條件。返回后與原信號同極性，則滿足相位平衡條件。 模模 擬擬 電電 子子 技技 術(shù)術(shù)2. 振蕩電路的兩種結(jié)構(gòu)振蕩電路的兩種結(jié)構(gòu)放大器放大器選頻正選頻正反饋網(wǎng)絡(luò)反饋網(wǎng)絡(luò)UoUfUi選頻選頻放大器放大器正反饋正反饋網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)UoUfUi3. 選頻電路及其特性選頻電路及其特性小結(jié)3 模模 擬擬 電電 子子 技技 術(shù)術(shù)1) ) RC 串并聯(lián)式串并聯(lián)式幅幅頻頻特特性性 0 Fu .31相相頻頻特特性性 0 f90 90當(dāng)當(dāng) = 0 = 1/RC 時(shí)時(shí) Fu = 1/3. = 0電電路路小結(jié)4 模模 擬擬 電電 子子 技技 術(shù)術(shù)2) ) LC并聯(lián)諧振回路并聯(lián)諧振回路LuCr +iiL

32、iC阻抗幅頻特性阻抗幅頻特性電路電路 0Z Z 0 阻抗相頻特性阻抗相頻特性 0 f90 90諧振頻率諧振頻率LCf 210諧振阻抗諧振阻抗rCLZ 0回路品質(zhì)因數(shù)回路品質(zhì)因數(shù)CLrCrrLQ1100 小結(jié)5 模模 擬擬 電電 子子 技技 術(shù)術(shù)三、三、正弦波振蕩正弦波振蕩電路電路1. RC 橋氏振蕩電路橋氏振蕩電路CR1RfRiUoUCRfU振蕩頻率振蕩頻率RCf210 振蕩條件振蕩條件3 uA即即1f2RR 自動(dòng)穩(wěn)幅措施：自動(dòng)穩(wěn)幅措施：使電使電 Au 成為非線性成為非線性Rf 串接二極管串接二極管( (圖略圖略) )Rf 串接負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻串接負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻R1 采用正溫度系數(shù)熱敏電阻采用正溫度系數(shù)熱敏電阻小結(jié)6 模模 擬擬 電電 子子 技技 術(shù)術(shù)3. LC 振蕩電路振蕩電路變壓器反饋式變壓器反饋式LC+VCCVRERB1RB2CECBLCf 210電感三點(diǎn)式電感三點(diǎn)式C+VCCVRERB1RB2CECBL1L2C1小結(jié)7 模模 擬擬 電電 子子 技技 術(shù)術(shù) )2(2121210CMLLLCf 電容三點(diǎn)式電容三點(diǎn)式+VCCVRERB1RB2CECBLC1C2123oUfUiULCCCCLCf212102121 模模 擬擬 電電 子子 技技 術(shù)術(shù)四、