数电第10讲正弦波方波发生器.ppt

第第10讲讲第第12章章 集成运算放大器集成运算放大器12.6.1 RC正弦波振荡器正弦波振荡器 12.6.2 LC正弦波振荡器正弦波振荡器 12.6 信号发生电路信号发生电路9/6/20241. 产生自激振荡的原理产生自激振荡的原理fidXXX-=改成正反馈改成正反馈只有正反馈电路才能产生自激振荡只有正反馈电路才能产生自激振荡基本放大基本放大电路电路Ao反馈电路反馈电路FiX+ –dXoXfX12.6.1 RC正弦波振荡器正弦波振荡器+9/6/2024如果：如果：,ifXX=则去掉则去掉,iX仍有信号输出仍有信号输出基本放大基本放大电路电路Ao反馈电路反馈电路FdXoXfX反馈信号代替了放大反馈信号代替了放大电路的输入信号电路的输入信号基本放大基本放大电路电路Ao反馈电路反馈电路FiX+ +dXoXfX9/6/2024fidofdooXXXXFXXAX+===FAAXXAooiof-==1基本放大基本放大电路电路Ao反馈电路反馈电路FiX+ +dXoXfX自激振荡条件的推导自激振荡条件的推导9/6/2024自激振荡条件的推导（续）自激振荡条件的推导（续）基本放大基本放大电路电路Ao反馈电路反馈电路FdXoXfXfdofdooXXXFXXAX====FAoXoFAo=1自激振荡的条件自激振荡的条件9/6/2024当当x xi i=0=0时，时，A Ao oF=1F=1(1)(1)正反馈足够强正反馈足够强, ,输入信号为输入信号为 0 0 时仍有时仍有信号输出，这就是产生了自激振荡。

信号输出，这就是产生了自激振荡2)(2)要获得非正弦自激振荡要获得非正弦自激振荡, ,反馈回路中必反馈回路中必须有须有RCRC积分电路积分电路3)(3)要获得正弦自激振荡要获得正弦自激振荡, ,反馈回路中必须反馈回路中必须有选频电路所以将放大倍数和反馈系数写成：有选频电路所以将放大倍数和反馈系数写成：自激振荡条件的推导（续）自激振荡条件的推导（续）9/6/2024所以，自激振荡条件也可以写成：所以，自激振荡条件也可以写成：（（1）振幅条件：）振幅条件：（（2）相位条件：）相位条件：jjnFA2=+n是整数是整数相位条件相位条件意味着振荡电路必须是正反馈；意味着振荡电路必须是正反馈；振幅条件振幅条件可以通过调整放大电路的放大倍数达到可以通过调整放大电路的放大倍数达到因为：因为：00自激振荡的条件：自激振荡的条件：1)()(=wwFA00自激振荡条件的推导（续）自激振荡条件的推导（续）9/6/2024问题：问题：如何启振？如何启振？Uo 是振荡器的电压输出幅度，是振荡器的电压输出幅度，B是要求输出的幅是要求输出的幅度起振时度起振时Uo=0，达到稳定振荡时，达到稳定振荡时Uo=B起振并能稳定振荡的条件：起振并能稳定振荡的条件：9/6/20242. RC振荡电路振荡电路用用RC 电路构成选频网络的振荡电路即所谓的电路构成选频网络的振荡电路即所谓的 RC振荡电路，可选用的振荡电路，可选用的 RC 选频网络有多种，这里选频网络有多种，这里只介绍只介绍文氏桥选频电路文氏桥选频电路。

R1C1R2C2iUoU9/6/2024文氏桥选频电路文氏桥选频电路)1()1 (112211221CRCRjCCRRUUioww-+++=R1C1R2C2iUoU时，相移为时，相移为0 01221w1CRCR=w当当9/6/2024如果：如果：R1=R2=R，，C1=C2=C，则：，则：1221w1CRCR=w21211CCRR=w01CR=w0)1()1 (112211221CRCRjCCRRUUioww-+++=13=文氏桥选频电路文氏桥选频电路)1(31CRCRjww-+=w=wo时9/6/2024文氏桥选频电路文氏桥选频电路)(3100ffffjUUio-+=传递函数：传递函数：2002)(31ffffUUio-+=幅频特性：幅频特性：相频特性：相频特性：如果：如果：R1=R2=R，，C1=C2=Cf+90 –90 ff0UUio)1(31CRCRjww-+=9/6/2024用运放组成的用运放组成的RC振荡器：振荡器：只有在只有在 f0 处处才满足相位条件：才满足相位条件：因为：因为：AF=131=F1fF+=RRAfF2RR =uo_+ + RFRCRCRfA=3uouo3A=3同同相相放放大大器器文文氏氏桥桥选选频频电电路路输出正弦波频率：输出正弦波频率：9/6/2024例题例题: :R=1kR=1k ，， F F，，R Rf f=10k=10k 。

R RF F为多大时才能为多大时才能起振？振荡频率起振？振荡频率f f0 0= =？？Hz Hz uo_+ + RFRCRCRfAF=1，，31=F1fF+=RRAA=3=2 10=20k k =1592 Hz起振条件：起振条件：fF2RR =9/6/2024能自行起振的电路能自行起振的电路1半导体半导体热敏电阻热敏电阻起振时起振时R RT T>2R>2Rf f, , 使使A>3,A>3,易起振当当u uo o幅度自激增长幅度自激增长达某一值时，达某一值时， R RT T=2R=2Rf f，，A=3A=3当当u uo o进一步增大时，进一步增大时， R RT T<2R<2Rf f , ,使使A<3A<3因此因此u uo o幅度自动稳幅度自动稳定于某一幅值定于某一幅值 + RTRCRCRfT uo9/6/2024能自行启动的电路能自行启动的电路2RF1+RF2略大于略大于2Rf,随着随着uo的增加，的增加，RF2逐渐被短接，逐渐被短接，A自动自动下降，输出自动被稳下降，输出自动被稳定于某一幅值定于某一幅值将将RF分为二个：分为二个：RF1 和和RF2 ，， RF2并联二极管并联二极管_+ + RF1RCCRfRF2D1D2R9/6/2024K：双联波段开关，：双联波段开关，切换切换R，用于，用于粗调振荡频率。

粗调振荡频率C：：双联可调电容，改变双联可调电容，改变C，用于细调振荡频率用于细调振荡频率振荡频率的调节：振荡频率的调节：_+ + RFuoRCCRfKKR1R1R2R2R3R3振荡振荡频率：频率：9/6/2024电子琴的振荡电路：电子琴的振荡电路：_+ + RF1uoR1CCRfD1D1RF2R28R27R26R25R24R23R22R21R22112CRR=0f2121RRF+=12345176功率放功率放大器大器使使R2>>R121F1fF2RRA+=F1R+2AF 1可调可调A 2RF1+RF2 Rf9/6/2024LC 振荡电路的选频电路由电感和电容构成，振荡电路的选频电路由电感和电容构成，可以产生高频振荡由于高频运放价格较高，所可以产生高频振荡由于高频运放价格较高，所以一般用分离元件组成放大电路本节只对以一般用分离元件组成放大电路本节只对 LC振振荡电路做一简单介绍，重点掌握相位条件的判别荡电路做一简单介绍，重点掌握相位条件的判别首先介绍一下首先介绍一下 LC 选频网络选频网络12.6.2 LC正弦波振荡器正弦波振荡器9/6/2024LC 选频网络选频网络(LC并联谐振电路并联谐振电路)CLRuiLici(阻性阻性)LC并联谐振并联谐振特点：特点：谐振时，总路电流很小，谐振时，总路电流很小，支路电流很大，电感与电容的无功功率互相支路电流很大，电感与电容的无功功率互相补偿，电路呈阻性。

用于选频电路补偿，电路呈阻性用于选频电路R为电感线圈中的电阻为电感线圈中的电阻9/6/2024CLRuiLici例例: LC并联谐振电路中并联谐振电路中,  F, R=10 ，， U=1V求求谐谐振时的振时的f0、、I0、、IC、、IL15924 Hz=1000  I0=U/Z0 =1/1000=1 mAIC =U/ ZC =10 mA1 CZC= =100   IL =U/ ZLR =9.95 mA结论结论:并联谐振电路并联谐振电路中中 IC  IL >> I0谐振信号谐振信号通过互感通过互感线圈引出线圈引出9/6/2024互感线圈的极性判别互感线圈的极性判别1234磁棒磁棒初级线圈初级线圈次级线圈次级线圈同极性端同极性端1234+–+–9/6/2024例例1：：++–+ 正反馈正反馈 LC正弦波振荡器举例正弦波振荡器举例判断是否是正反馈判断是否是正反馈:用用瞬时极性法瞬时极性法判判断断振荡频率振荡频率:–+UCCCC1Luo利用利用1：晶体管共：晶体管共射极放大器，集电射极放大器，集电极电位变化与基极极电位变化与基极反相，发射极与基反相，发射极与基极同相。

极同相利用利用2：互感线圈：互感线圈的同极性端电位变的同极性端电位变化相位相同化相位相同9/6/2024+UCCCC1L1L2例例2：：+––+ +正反馈正反馈–反相反相+振荡频率振荡频率:M为两线圈的互感为两线圈的互感(L+L+2M)Cf21012uo9/6/2024+UCCC1C1LC2+––+ 反相反相例例3：：正反馈正反馈振荡频率振荡频率:其中：其中：C=C1 C2C1 + C29/6/2024例例4：：–+UCCC1C2+–ubeube增加增加正反馈正反馈–++–9/6/2024。