模拟电子技术基础8-波形的发生和信号的转换
76页1、第八章 波形的发生和信号的转换,第八章 波形的发生和信号的转换,8.1 正弦波振荡电路,8.2 电压比较器,8.3 非正弦波发生电路,8.4 信号的转换,8.1 正弦波振荡电路,一、正弦波振荡的条件和电路的组成,二、RC正弦波振荡电路,三、LC正弦波振荡电路,四、石英晶体正弦波振荡电路,一、正弦波振荡的条件和电路的组成,1. 正弦波振荡的条件无外加信号,输出一定频率一定幅值的信号。与负反馈放大电路振荡的不同之处:在正弦波振荡电路中引入的是正反馈,且振荡频率可控。,在电扰动下,对于某一特定频率f0的信号形成正反馈:,由于半导体器件的非线性特性及供电电源的限制,最终达到动态平衡,稳定在一定的幅值。,1. 正弦波振荡的条件,一旦产生稳定的振荡,则电路的输出量自维持,即,起振条件:,要产生正弦波振荡,必须有满足相位条件的f0,且在合闸通电时对于f= f0信号有从小到大直至稳幅的过程,即满足起振条件。,2. 起振与稳幅:输出电压从幅值很小、含有丰富频率,到仅有一种频率且幅值由小逐渐增大直至稳幅。,很多种频率,频率逐渐变为单一,振幅越来越大,趋于稳幅,2. 起振与稳幅,电路如何从起振到稳幅?,稳定
2、的振幅,3. 基本组成部分,1) 放大电路:放大作用 2) 正反馈网络:满足相位条件 3) 选频网络:确定f0,保证电路产生正弦波振荡 4) 非线性环节(稳幅环节):稳幅,1) 是否存在主要组成部分; 2) 放大电路能否正常工作,即是否有合适的Q点,信号是否可能正常传递,没有被短路或断路; 3) 是否满足相位条件,即是否存在 f0,是否可能振荡 ; 4) 是否满足幅值条件,即是否一定振荡。,常合二为一,4、分析方法,相位条件的判断方法:瞬时极性法,断开反馈,在断开处给放大电路加 ff0的信号Ui,且规定其极性,然后根据Ui的极性 Uo的极性 Uf的极性 若Uf与Ui极性相同,则电路可能产生自激振荡;否则电路不可能产生自激振荡。,在多数正弦波振荡电路中,输出量、净输入量和反馈量均为电压量。,极性?,5. 分类,常用选频网络所用元件分类。 1) RC正弦波振荡电路:1兆赫以下 2) LC正弦波振荡电路:几百千赫几百兆赫 3) 石英晶体正弦波振荡电路:振荡频率稳定,二、RC 正弦波振荡电路,1. RC串并联选频网络,低频段,高频段,在频率从0中必有一个频率f0,F0。,RC串并联选频网络的频
3、率响应,当 f=f0时,不但=0,且 最大,为1/3。,1)是否可用共射放大电路? 2)是否可用共集放大电路? 3)是否可用共基放大电路? 4)是否可用两级共射放大电路?,2. 电路组成,应为RC 串并联网路配一个电压放大倍数略大于3、输入电阻趋于无穷大、输出电阻趋于0的放大电路。,不符合相位条件,不符合幅值条件,输入电阻小、输出电阻大,影响f0,可引入电压串联负反馈,使电压放大倍数大于3,且Ri大、Ro小,对f0影响小,3. RC 桥式正弦波振荡电路(文氏桥振荡器),用同相比例运算电路作放大电路。,因同相比例运算电路有非常好的线性度,故 R 或 Rf 用热敏电阻,或加二极管作为非线性环节。,文氏桥振荡器的特点?,以RC串并联网络为选频网络和正反馈网络、并引入电压串联负反馈,两个网络构成桥路,一对顶点作为输出电压,一对顶点作为放大电路的净输入电压,就构成文氏桥振荡器。,频率可调的文氏桥振荡器,改变电容以粗调,改变电位器滑动端以微调。,加稳压管可以限制输出电压的峰-峰值。,同轴 电位器,讨论一:合理连接电路,组成文氏桥振荡电路,讨论二:判断图示电路有可能产生正弦波振荡吗?,RC 移项式电
4、路,RC 双T选频网络,选频网络和正反馈网络是两个网络。,1) RC 移相电路有几级才可能产生正弦波振荡? 2) 若R 和C 互换呢?,三、LC 正弦波振荡电路 1. LC并联网络的选频特性,理想LC并联网络在谐振时呈纯阻性,且阻抗无穷大。,谐振频率为,在损耗较小时,品质因数及谐振频率,损耗,在ff0时,电容和电感中电流各约为多少?网络的电阻为多少?,构成正弦波振荡电路最简单的做法是通过变压器引入反馈。,附加相移,LC选频放大电路正弦波振荡电路,当 f=f0时,电压放大倍数的数值最大,且附加相移为0。,共射电路A=-,2. 变压器反馈式电路,C1是必要的吗?,特点:易振,波形较好;耦合不紧密,损耗大,频率稳定性不高。,分析电路是否可能产生正弦波振荡的步骤: 1) 是否存在四个组成部分 2) 放大电路是否能正常工作 3) 是否满足相位条件 4) 是否可能满足幅值条件,为使N1、N2耦合紧密,将它们合二为一,组成电感反馈式电路。,必须有合适的同铭端!,为什么用分立元件放大电路,如何组成?,3. 电感反馈式电路,反馈电压取自哪个线圈? 反馈电压的极性?,必要吗?,电感的三个抽头分别接晶体管的
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