信号处理与信号产生电路.ppt

9.1 9.1 正弦波振荡电路的振荡条件正弦波振荡电路的振荡条件9.2 RC9.2 RC正弦波振荡电路正弦波振荡电路9.3 LC9.3 LC正弦波振荡电路正弦波振荡电路9.4 9.4 非正弦信号产生电路非正弦信号产生电路9.5 9.5 集成函数发生器简介集成函数发生器简介 第第9 9章章 信号产生电路信号产生电路信号产生电路信号产生电路 ( (振荡器振荡器—Oscillators) )分类：分类：正弦波振荡正弦波振荡:非正弦波振荡：非正弦波振荡：RC 振荡器振荡器( (1 kHz ~ 数百数百 kHz) )LC 振荡器振荡器( (几百几百 kHz 以上以上) )石英晶体振荡器石英晶体振荡器( (频率稳定度高频率稳定度高) )方波、方波、三角波、三角波、 锯齿波等锯齿波等主要主要性能：性能：输出信号的输出信号的幅度准确稳定幅度准确稳定输出信号的输出信号的频率准确稳定频率准确稳定引　言引　言1. 1. 产生自激振荡的条件产生自激振荡的条件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9.1 9.1 正弦波振荡器的振荡条件正弦波振荡器的振荡条件+基本放大基本放大电路电路A反馈电路反馈电路FiX+ –dXoXfX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A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A反馈电路反馈电路FiX+ +dXoXfX基本放大基本放大电路电路A反馈电路反馈电路FdXoXfXAF=1Xd=Xf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：自激振荡的条件：自激振荡的条件：（（1）振幅条件：）振幅条件：（（2）相位条件：）相位条件：pjjnFA2=+n是整数是整数因为：因为：..产生正弦波的条件：产生正弦波的条件：正反馈正反馈起振条件起振条件2. 起振和稳幅起振和稳幅 # # 振振振振荡荡荡荡电电电电路路路路是是是是单单单单口口口口网网网网络络络络，，，，无无无无须须须须输输输输入入入入信信信信号号号号就就就就能能能能起起起起振振振振，，，，起起起起振振振振的的的的信号源来自何处？信号源来自何处？信号源来自何处？信号源来自何处？电路器件内部噪声以及电源接通扰动电路器件内部噪声以及电源接通扰动 当当输输出出信信号号幅幅值值增增加加到到一一定定程程度度时时，，就就要要限限制制它它继继续续增增加（加（稳幅稳幅），否则波形将出现失真。

否则波形将出现失真 噪噪声声中中，，满满足足相相位位平平衡衡条条件件的的某某一一频频率率 0 0的的噪噪声声信信号号被被放大，成为振荡电路的输出信号放大，成为振荡电路的输出信号 稳稳幅幅的的作作用用就就是是，，当当输输出出信信号号幅幅值值增增加加到到一一定定程程度度时时，，使振幅平衡条件从使振幅平衡条件从 回到回到 为了获得单一频率的正弦波输出，应该有选频网络选频网络，选频网络（就是滤波器滤波器）往往和正反馈网络或放大电路合而为一选频网络由R、C 和L、C 等电抗性元件组成 正弦波振荡器的名称一般由选频网络来命名2. 起振和稳幅起振和稳幅 ““噪噪声声中中，，满满足足相相位位平平衡衡条条件件的的某某一一频频率率 0 0的的噪噪声声信信号号被放大，成为振荡电路的输出信号被放大，成为振荡电路的输出信号如何做到：如何做到：3.电路的组成和起振的判断电路的组成和起振的判断1. 放大电路放大电路 Au2. 正反馈网络正反馈网络 Fu3. 选频网络选频网络—实现单一频率的振荡实现单一频率的振荡4. 稳幅环节稳幅环节—使振荡稳定、波形好使振荡稳定、波形好 组成组成: :起振过程起振过程稳定振荡稳定振荡9.2 RC正弦波振荡电路正弦波振荡电路1. 电路组成电路组成2. RC串并联选频网络的选频特性串并联选频网络的选频特性3. 振荡电路工作原理振荡电路工作原理4. 稳幅措施稳幅措施1. 电路组成电路组成反馈网络兼做选频网络反馈网络兼做选频网络RC桥式振荡电路桥式振荡电路注意：有两个反馈通路1. 电路组成电路组成RC桥式振荡电路桥式振荡电路注意：有两个反馈通路注意：有两个反馈通路一个是一个是负反馈负反馈一个是一个是正反馈正反馈反馈系数反馈系数2. RC串并联选频网络的选频特性串并联选频网络的选频特性幅频响应幅频响应又又且令且令则则相频响应相频响应2. RC串并联选频网络的选频特性串并联选频网络的选频特性当当幅频响应有最大值幅频响应有最大值相频响应相频响应即：即：只有只有 被反馈的最多，且没有相位的不同（同相被反馈的最多，且没有相位的不同（同相---正反馈正反馈））3. 振荡电路工作原理振荡电路工作原理此时若放大电路的电压增益为此时若放大电路的电压增益为 用用瞬瞬时时极极性性法法判判断断可可知知，，电电路满足相位平衡条件路满足相位平衡条件则振荡电路满足振幅平衡条件则振荡电路满足振幅平衡条件当当时，时，电路可以输出频率为电路可以输出频率为 的正弦波的正弦波RC正弦波振荡电路一般用于产生频率低于正弦波振荡电路一般用于产生频率低于 1 MHz 的正弦波的正弦波采用非线性元件采用非线性元件4. 稳幅措施稳幅措施4热敏元件热敏元件热敏电阻热敏电阻起振时，起振时，即即热敏电阻的作用热敏电阻的作用稳幅稳幅Rf 不能太大，否则不能太大，否则正弦波将变成方波正弦波将变成方波应使：应使：••该热敏电阻具有负温度系数，若热敏该热敏电阻具有负温度系数，若热敏该热敏电阻具有负温度系数，若热敏该热敏电阻具有负温度系数，若热敏电阻具有正温度系数，应接在何处？电阻具有正温度系数，应接在何处？电阻具有正温度系数，应接在何处？电阻具有正温度系数，应接在何处？采用非线性元件采用非线性元件4二极管二极管稳幅原理稳幅原理稳幅稳幅起振时起振时4. 稳幅措施稳幅措施稳幅环节稳幅环节利用二极管的正向伏安特利用二极管的正向伏安特利用二极管的正向伏安特利用二极管的正向伏安特性的非线性自动稳幅。

性的非线性自动稳幅性的非线性自动稳幅性的非线性自动稳幅9.3 LC正弦波振荡电路正弦波振荡电路2 变压器反馈式变压器反馈式LC振荡电路振荡电路3 三点式三点式LC振荡电路振荡电路4 石英晶体振荡电路石英晶体振荡电路1 LC选频放大电路选频放大电路1 LC选频放大电路选频放大电路等效损耗电阻等效损耗电阻一般有一般有则则当当 时，时，电路谐振电路谐振为谐振频率为谐振频率谐振时谐振时阻抗最大，且为纯阻性阻抗最大，且为纯阻性其中其中为品质因数为品质因数同时有同时有即即（（1））. 并联谐振回路并联谐振回路1 LC选频放大电路选频放大电路（（1））. 并联谐振回路并联谐振回路1 LC选频放大电路选频放大电路阻抗频率响应阻抗频率响应（（a）幅频响应）幅频响应 （（b）相频响应）相频响应 （（1））. 并联谐振回路并联谐振回路2 变压器反馈式变压器反馈式LC振荡电路振荡电路 虽虽然然波波形形出出现现了了失失真真，，但但由由于于LC谐谐振振电电路路的的Q值值很很高高，，选选频特性好，所以仍能选出频特性好，所以仍能选出 0的正弦波信号。

的正弦波信号1））. 电路结构电路结构（（2））. 相位平衡条件相位平衡条件（（3））. 幅值平衡条件幅值平衡条件（（4））. 稳幅稳幅（（5））. 选频选频 通通过过选选择择高高增增益益的的场场效效应应管管和和调调整变压器的匝数比，可以满足整变压器的匝数比，可以满足使电路可以起振使电路可以起振 FET或或BJT进入非线性区，波形出进入非线性区，波形出现失真，从而幅值不再增加，达到稳幅目的现失真，从而幅值不再增加，达到稳幅目的定性分析）（定性分析）3 三点式三点式LC振荡电路振荡电路仍然由仍然由LC并联谐振电路构成选频网络并联谐振电路构成选频网络A. 若中间点交流接地，则首端与尾端若中间点交流接地，则首端与尾端 相位相反相位相反1））. 三点式三点式LC并联电路并联电路中中间间端端的的瞬瞬时时电电位位一一定定在在首首、、尾尾端端电电位之间三点的相位关系三点的相位关系:B. 若首端或尾端交流接地，则其他两若首端或尾端交流接地，则其他两 端相位相同端相位相同C+VCCVRERB1RB2CECBL1L2C1×M123•••3 三点式三点式LC振荡电路振荡电路（（2））. 电感三点式振荡电路电感三点式振荡电路优点：优点：缺点：缺点：易起振易起振( (L 间耦合紧间耦合紧) )；；易调节易调节( (C 可调可调) )。

输出取自电感，对输出取自电感，对高次谐波阻抗大高次谐波阻抗大，，输出波形差输出波形差3 三点式三点式LC振荡电路振荡电路（（2））. 电感三点式振荡电路电感三点式振荡电路×+VCCTRERB1RB2CECBLC1C2123LC3•••3 三点式三点式LC振荡电路振荡电路（（3））. 电容三点式振荡电路电容三点式振荡电路优点：波形较好优点：波形较好缺点：缺点：2) ) T 极间电容影响极间电容影响 f01) ) 调频时易停振调频时易停振C 3的改进的改进3 三点式三点式LC振荡电路振荡电路（（3））. 电容三点式振荡电路电容三点式振荡电路。