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21世紀(jì)高職、高專計算機(jī)類教材系列
電路與模擬電子技術(shù)教程(第三版)第九章正弦波振蕩器
左全生主編PublishingHouseofElectronicsIndustryPublishingHouseofElectronicsIndustry第9章
正弦波振蕩器本章要點振蕩的基本概念
RC振蕩器LC振蕩器
石英晶體振蕩器PublishingHouseofElectronicsIndustry第9章
正弦波振蕩器9.1振蕩的基本概念 振蕩電路是一種不需要外接輸入信號就能將直流能源轉(zhuǎn)換成具有一定頻率、一定幅度和一定波形的交流能量輸出的電路。振蕩波形分為正弦波振蕩電路和非正弦波振蕩電路。9.1.1產(chǎn)生振蕩的條件圖9.1.1自激振蕩電路方框圖
PublishingHouseofElectronicsIndustry第9章
正弦波振蕩器產(chǎn)生振蕩的條件起振與穩(wěn)幅過程起振的幅值條件要求,而相位平衡條件仍是正反饋。
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正弦波振蕩器9.1.2正弦波振蕩電路的組成和分析方法
1.正弦波振蕩電路的組成(1)放大電路:具有信號放大作用,并通過電源供給能量。(2)反饋網(wǎng)絡(luò):作用是形成正反饋,滿足相位平衡條件。(3)選頻網(wǎng)絡(luò):選擇某一個頻率滿足振蕩條件,形成單一頻率的正弦波振蕩。有的振蕩電路的選頻網(wǎng)絡(luò)與反饋網(wǎng)絡(luò)是同一個網(wǎng)絡(luò)。(4)穩(wěn)幅環(huán)節(jié):使振幅穩(wěn)定,改善波形。有的振蕩電路的穩(wěn)幅是通過負(fù)反饋實現(xiàn)的。PublishingHouseofElectronicsIndustry第9章
正弦波振蕩器2.振蕩電路的分析判斷產(chǎn)生正弦波振蕩的步驟:(1)檢查電路的基本組成。(2)檢查放大電路是否工作在放大狀態(tài)。(3)檢查電路是否滿足振蕩產(chǎn)生的條件。
電路是否滿足相位平衡條件采用瞬時極性法,具體判斷步驟:(1)斷開反饋支路與放大電路輸入端的連接點。(2)在斷點處的放大電路輸入端加信號。(3)如果和在某一頻率下同相,電路滿足相位平衡條件。
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正弦波振蕩器3.正弦波振蕩電路的種類(1)RC振蕩電路 選頻網(wǎng)絡(luò)由R,C元件組成。(2)LC振蕩電路 選頻網(wǎng)絡(luò)由L,C元件組成。(3)石英晶體振蕩電路 選頻作用主要依靠石英晶體諧振器來完成。PublishingHouseofElectronicsIndustry第9章
正弦波振蕩器9.2RC振蕩器9.2.1電路組成RC文氏橋振蕩電路的原理圖圖9.2.1文氏橋振蕩器
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正弦波振蕩器9.2.2R,C串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的頻率特性圖9.2.2R,C串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)及等效電路圖9.2.3R,C串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的頻率特性PublishingHouseofElectronicsIndustry第9章
正弦波振蕩器9.2.3電路的振蕩頻率和起振條件
1.振蕩頻率2.起振條件RF>2R3PublishingHouseofElectronicsIndustry第9章
正弦波振蕩器9.2.4負(fù)反饋支路的作用圖9.2.1所示電路中,RF和R3構(gòu)成電壓串聯(lián)負(fù)反饋支路。調(diào)整RF的值可以改變電路的放大倍數(shù),使放大電路工作在線性區(qū),減小波形失真。為了克服溫度和電源電壓等參數(shù)變化對振蕩幅度的影響,選用具有負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻作RF。
[例8.1]
在圖9.2.1所示文氏橋正弦波振蕩電路中,若R1=R2=100,C1=C2=0.22F,R3=10k,求振蕩頻率以及滿足振蕩條件的RF的阻值。
RF>2R3=20k解:PublishingHouseofElectronicsIndustry第9章
正弦波振蕩器9.3LC振蕩器9.3.1L,C并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的選頻特性圖9.3.1L,C并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)
1.定性分析2.諧振頻率f
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正弦波振蕩器3.頻率特性圖9.3.2L,C并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)頻率特性
(1)L,C并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)具選頻特性,在諧振頻率f0處呈電阻性。f<f0時,呈電感性;f>f0時,呈電容性。諧振時,等效阻抗的幅值最大。(2)(3)值越大,幅頻特性曲線越尖銳,選頻特性越好,諧振時的阻抗值Z0也越大。PublishingHouseofElectronicsIndustry第9章
正弦波振蕩器9.3.2變壓器反饋式振蕩電路1.電路組成圖9.3.3變壓器反饋式振蕩電路
2.振蕩條件放大電路是一個選頻放大電路,它對頻率為f0的信號有很大的放大倍數(shù);電路引入正反饋,滿足相位平衡條件。3.振蕩頻率PublishingHouseofElectronicsIndustry第9章
正弦波振蕩器9.3.3電感三點式振蕩電路1.電路組成圖9.3.4電感三點式振蕩電路
2.振蕩條件晶體管仍然工作于選頻放大狀態(tài),如果反饋信號的極性為正,電路滿足相位平衡條件。PublishingHouseofElectronicsIndustry第9章
正弦波振蕩器3.振蕩頻率4.電路特點(1)由于線圈L1和L2之間耦合很緊,因此比較容易起振。改變電感抽頭的位置,可以獲得滿意的正弦波輸出,且振蕩幅度較大。根據(jù)經(jīng)驗,通常可以選擇反饋線圈L2的匝數(shù)為整個線圈匝數(shù)的(2)調(diào)節(jié)頻率方便。采用可變電容,可獲得一個較寬的頻率調(diào)節(jié)范圍;工作頻率一般可達(dá)幾十千赫至幾十兆赫。(3)由于電感反饋支路對高次諧波呈現(xiàn)較大的阻抗,所以輸出波形中含有高次諧波的成分較多,波形較差,且頻率穩(wěn)定度也不高。PublishingHouseofElectronicsIndustry第9章
正弦波振蕩器9.3.4電容三點式振蕩電路1.電路組成及工作原理圖9.3.5電容三點式振蕩電路
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正弦波振蕩器電路的振蕩頻率基本等于LC回路的諧振頻率:2.電容三點式振蕩電路的特點(1)由于反饋電壓取自電容C2上的電壓,電容對于高次諧波阻抗很小,反饋電壓中的諧波分量很小,所以輸出波形較好。(2)振蕩頻率較高,一般可以達(dá)到100MHz以上。(3)這種電路適用于產(chǎn)生固定頻率的振蕩。PublishingHouseofElectronicsIndustry第9章
正弦波振蕩器9.4石英晶體振蕩器9.4.1石英晶體的基本特性圖9.4.1石英諧振器
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正弦波振蕩器9.4.2石英晶體振蕩電路1.并聯(lián)型石英晶體振蕩電路圖9.4.2并聯(lián)型石英晶體振蕩電路PublishingHouseofElectronicsIndustry第9章
正弦波振蕩器2.串聯(lián)型石英晶體振蕩電路圖9.4.3串聯(lián)型石英晶體振蕩器
當(dāng)振蕩頻率等于晶體的串聯(lián)諧振頻率fS時,晶體的阻抗最小,正反饋最強(qiáng),相位差為零,電路滿足自激振蕩的條件。PublishingHouseofElectronicsIndustry第9章
正弦波振蕩器小
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