第九章 信號產(chǎn)生電路.ppt

1、9.1 正弦波振蕩電路的振蕩條件,9.2 RC正弦波振蕩電路,9.3 LC正弦波振蕩電路,*9.4 非正弦波振蕩電路,9 信號產(chǎn)生電路,9.1 正弦波振蕩電路的振蕩條件,1. 振蕩條件,2. 起振和穩(wěn)幅,3. 振蕩電路基本結(jié)論,正弦波振蕩器（或稱正弦波信號發(fā)生器）分RC、LC和石英晶體正弦波振蕩電路三種類型: RC：輸出頻率較低 1HZ1MHZ 低頻信號; LC：輸出頻率較高 一般產(chǎn)生1MHZ以上高頻信號; 石英晶體正弦波振蕩電路f非常穩(wěn)定;,1. 振蕩條件,自激振蕩放大電路輸入端不接外接信號，而在輸出端仍有一定頻率和幅度的信號輸出的現(xiàn)象。,自激振蕩在放大電路中并非好事，它將使放大電路不能正常

2、工作，因此要采用消振電路來破壞產(chǎn)生自激振蕩的條件 但在振蕩電路中則不然，它正是利用自激振蕩而工作。 振蕩器與放大器的區(qū)別：前者不加輸入信號就有輸出信號，而后者的輸入端要接信號源。,正反饋放大電路如圖示。（注意與負反饋方框圖的差別）,又,則稱電路發(fā)生自激振蕩,2. 起振和穩(wěn)幅,# 振蕩電路是單口網(wǎng)絡(luò)，無須輸入信號就能起振，起振的信號源來自何處？,當(dāng)輸出信號幅值增加到一定程度時，就要限制它繼續(xù)增加，否則波形將出現(xiàn)失真。,噪聲中，滿足相位平衡條件的某一頻率0的信號被放大，成為振蕩電路的輸出信號。,穩(wěn)幅的作用就是，當(dāng)輸出信號幅值增加到一定程度時， 使振幅平衡條件從 回到,3. 基本結(jié)論,欲使振蕩電路自

3、行建立振蕩，則必需滿足,到,的條件,9.2 RC正弦波振蕩電路,1. 電路組成,2. RC串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò)的選頻特性,3. 振蕩電路工作原理,4. 穩(wěn)幅措施,1. 電路組成,反饋網(wǎng)絡(luò)兼做選頻網(wǎng)絡(luò),2. RC串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò)的選頻特性,反饋系數(shù),幅頻響應(yīng),相頻響應(yīng),2. RC串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò)的選頻特性,當(dāng),幅頻響應(yīng)有最大值,相頻響應(yīng),3. 振蕩電路工作原理,此時若放大電路的電壓增益為,用瞬時極性法判斷可知，電路滿足相位平衡條件,則振蕩電路滿足振幅平衡條件,(+),(+),(+),(+),電路可以輸出頻率為 的正弦波,RC正弦波振蕩電路一般用于產(chǎn)生頻率低于 1 MHz 的正弦波,采用非線性元件,4. 穩(wěn)

4、幅措施,熱敏元件,熱敏電阻,起振時，,即,熱敏電阻的作用,具有負溫度系數(shù),采用非線性元件,4. 穩(wěn)幅措施,場效應(yīng)管（JFET）,穩(wěn)幅原理,整流濾波,T 壓控電阻,（3）采用非線性元件二極管,end,9.3 LC正弦波振蕩電路,9.3.1 LC并聯(lián)諧振回路選頻特性,9.3.2 變壓器反饋式LC振蕩電路,9.3.3 三點式LC振蕩電路,9.3.4 石英晶體振蕩電路,1. 等效阻抗,9.3.1 LC并聯(lián)諧振回路選頻特性,等效損耗電阻,當(dāng) 時，,電路諧振。,為諧振頻率,諧振時,阻抗最大，且為純阻性,同時有,即,2. 頻率響應(yīng),9.3.1 LC并聯(lián)諧振回路選頻特性,雖然波形出現(xiàn)了失真，但由于LC諧振電路

5、的Q值很高，選頻特性好，所以仍能選出0的正弦波信號。,9.3.2 變壓器反饋式LC振蕩電路,1. 電路結(jié)構(gòu),2. 相位平衡條件,3. 幅值平衡條件,4. 穩(wěn)幅,5. 選頻,（定性分析）,(+),(-),(+),(+),(-),(-),(+),(+),9.3.2 變壓器反饋式LC振蕩電路,反饋,滿足相位平衡條件,滿足相位平衡條件,反饋,(-),仍然由LC并聯(lián)諧振電路構(gòu)成選頻網(wǎng)絡(luò),A. 若中間點交流接地，則首端與尾端 相位相反。,9.3.3 三點式LC振蕩電路,1. 三點式LC并聯(lián)電路,中間端的瞬時電位一定在首、尾端電位之間。,三點的相位關(guān)系,B. 若首端或尾端交流接地，則其他兩 端相位相同。,9

6、.3.3 三點式LC振蕩電路,2. 電感三點式振蕩電路,9.3.3 三點式LC振蕩電路,3. 電容三點式振蕩電路,Q值越高，選頻特性越好，頻率越穩(wěn)定。,9.3.4 石英晶體振蕩電路,1. 頻率穩(wěn)定問題,頻率穩(wěn)定度一般由 來衡量,頻率偏移量。,振蕩頻率。,LC振蕩電路 Q 數(shù)百,石英晶體振蕩電路 Q 10000 500000,9.3.4 石英晶體振蕩電路,2. 石英晶體的基本特性與等效電路,結(jié)構(gòu),極板間加電場,極板間加機械力,壓電效應(yīng),交變電壓,機械振動的固有頻率與晶片尺寸有關(guān)，穩(wěn)定性高,當(dāng)交變電壓頻率 = 固有頻率時，振幅最大。,壓電諧振,9.3.4 石英晶體振蕩電路,2. 石英晶體的基本特性

7、與等效電路,等效電路,A. 串聯(lián)諧振,特性,晶體等效阻抗為純阻性,B. 并聯(lián)諧振,通常,所以,9.3.4 石英晶體振蕩電路,2. 石英晶體的基本特性與等效電路,實際使用時外接一小電容Cs,則新的諧振頻率為,由于,由此看出,調(diào)整,9.3.4 石英晶體振蕩電路,3. 石英晶體振蕩電路,end,相當(dāng)于電容三點式LC振蕩電路,*9.4 非正弦波振蕩電路,9.4.1 比較器,9.4.3 鋸齒波產(chǎn)生電路,9.4.2 方波產(chǎn)生電路,a.單門限電壓比較器,b.遲滯比較器,9.4.1 比較器,特點：,1. 單門限電壓比較器,（1）過零比較器,開環(huán)，虛短和虛斷不成立,增益A0大于105,可以認為,vI 0 時，

8、vOmax = +VCC,vI 0 時， vOmax = -VEE,（過零比較器）,運算放大器工作在非線性狀態(tài)下,（1）過零比較器,輸入為正負對稱的正弦波時，輸出為方波。,電壓傳輸特性,（2）門限電壓不為零的比較器,電壓傳輸特性,輸入為正負對稱的正弦波時，輸出波形如圖所示。,（門限電壓為VREF）,解：,（1）A 構(gòu)成過零比較器,（2）RC 為微分電路， RCT/2,例,電路如圖9.4.2a所示，當(dāng)輸入信號如圖c所示的正弦波時，定性畫出,（3）D 削波（限幅、檢波）,單門限比較器的抗干擾能力,2. 遲滯比較器 (滯回比較器、施密特觸發(fā)器),（1）電路組成,（2）門限電壓,門限電壓,上門限電壓,

9、下門限電壓,回差電壓,（疊加原理）,2. 遲滯比較器（施密特觸發(fā)器）,（3）傳輸特性,(VOH),解：,（3）輸出電壓波形,例,電路如圖9.4.6a所示，試求門限電壓，畫出傳輸特性和圖c所示輸入信號下的輸出電壓波形。,（2）傳輸特性,（1）門限電壓,9.4.2 方波產(chǎn)生電路,1. 電路組成（多諧振蕩電路）,能否不串入該電阻？,9.4.2 方波產(chǎn)生電路,2. 工作原理,由于遲滯比較器中正反饋的作用，電源接通后瞬間，輸出便進入飽和狀態(tài)。,假設(shè)為正向飽和狀態(tài),RC 放電,RC 充電,VTFVz VTFVz,9.4.2 方波產(chǎn)生電路,3. 占空比可變的方波產(chǎn)生電路,矩形波發(fā)生電路另一種畫法,占空比可調(diào)的矩形波發(fā)生電路,采用波形變換的方法得到三角波,返回,9.4.3 鋸齒波產(chǎn)生電路,同相輸入遲滯比較器,積分電路,充放電時間常數(shù)不同,鋸齒波發(fā)生電路的另一種畫法,end,作業(yè)：9.2.19.2.59.2.6 9.3.1 9.3.2 9.4.19.4.8,(+),(-),(-),(-),(-),(a),負反饋，不能振蕩,習(xí)題 9.2.1,(+),(+),(+),(b),正反饋，能振蕩,習(xí)題 9.2.1,（1）放大電路增益,RP在05k內(nèi)可調(diào)。穩(wěn)幅后rd=500 ，求（1）RP的值；（2）振蕩頻率。,解：,穩(wěn)幅時,得,（2）振蕩頻率,習(xí)題 9.2.5,（1）極