模拟电子技术 正弦波7.1-2.ppt

正弦波振荡电路能产生正弦波输出，它是在放大电路的基础上加上正反馈正弦波振荡电路能产生正弦波输出，它是在放大电路的基础上加上正反馈而形成的，它是各类波形发生器和信号源的核心电路而形成的，它是各类波形发生器和信号源的核心电路 从产生的波形可分为从产生的波形可分为 正弦波正弦波 方波方波 锯齿波锯齿波第第7章章 信号产生电路信号产生电路7.1 正弦波振荡电路的振荡条件正弦波振荡电路的振荡条件7.2 RC正弦波振荡电路正弦波振荡电路7.3 LC正弦波振荡电路正弦波振荡电路7.4 非正弦波信号产生电路非正弦波信号产生电路7.1正弦波振荡电路的振荡条件×－＋负反馈放大电路框图×＋＋正反馈放大电路框图正弦波振荡电路的框图1.振荡条件振荡条件定义：定义：从结构上讲，正弦波振荡电路从结构上讲，正弦波振荡电路是一个没有输入信号的带选频是一个没有输入信号的带选频网络的正反馈放大电路网络的正反馈放大电路。

7.1正弦波振荡电路的振荡条件正弦波振荡电路的框图振荡的振幅条件振荡的振幅条件相位条件相位条件1.振荡条件振荡条件2. 正弦波振荡电路的组成 为了产生正弦波，必须在为了产生正弦波，必须在放大电路放大电路里里加入加入正反馈正反馈，因此放大电路和正反馈网，因此放大电路和正反馈网络是振荡电路的最主要部分但是，这络是振荡电路的最主要部分但是，这样两部分构成的振荡器一般得不到正弦样两部分构成的振荡器一般得不到正弦波，这是由于很难控制正反馈的量波，这是由于很难控制正反馈的量 如果正反馈量大，则增幅，输出幅度越来越大，最后由三极管的非线性限幅，这必如果正反馈量大，则增幅，输出幅度越来越大，最后由三极管的非线性限幅，这必然产生非线性失真然产生非线性失真反之，如果正反馈量不足，则减幅，可能停振，为此振荡电路要有一反之，如果正反馈量不足，则减幅，可能停振，为此振荡电路要有一个个稳幅电路稳幅电路 为了获得单一频率的正弦波输出，应该有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，选频网络往往和正反馈网络或放，选频网络往往和正反馈网络或放大电路合而为一。

选频网络由大电路合而为一选频网络由R、、C和和L、、C等电抗性元件组成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正弦波发生电路的组成：正弦波振荡器的名称一般由选频网络来命名正弦波发生电路的组成： 放大电路放大电路 正反馈网络正反馈网络 选频网络选频网络 稳幅电路稳幅电路8/3/2024 振荡器在刚刚起振时，为了克服电路中的损耗，需要正振荡器在刚刚起振时，为了克服电路中的损耗，需要正反馈强一些，即要求反馈强一些，即要求 ，这称为，这称为起振条件起振条件3. 起振条件和稳幅原理 既然既然 ，起振后就要产生增幅振荡，需要靠三极管大信号运用，起振后就要产生增幅振荡，需要靠三极管大信号运用时的非线性特性去限制幅度的增加，这样电路必然产生失真这就要靠选频网时的非线性特性去限制幅度的增加，这样电路必然产生失真这就要靠选频网络的作用，选出失真波形的基波分量作为输出信号，以获得正弦波输出。

络的作用，选出失真波形的基波分量作为输出信号，以获得正弦波输出 也可也可以在反馈网络中加入非线性稳幅环节，用以调节放大电路的增益，从而达到稳以在反馈网络中加入非线性稳幅环节，用以调节放大电路的增益，从而达到稳幅的目的幅的目的8/3/2024 正弦波振荡条件与负反馈放大电路产生自激的条件十分类似正弦波振荡条件与负反馈放大电路产生自激的条件十分类似v只不过负反馈放大电路中是由于信号频率达到了通频带的两端，只不过负反馈放大电路中是由于信号频率达到了通频带的两端，产生了足够的附加相移，从而使负反馈变成了正反馈产生了足够的附加相移，从而使负反馈变成了正反馈v在振荡电路中加的就是正反馈，振荡建立后只是一种频率的信在振荡电路中加的就是正反馈，振荡建立后只是一种频率的信号，无所谓附加相移号，无所谓附加相移正弦波振荡条件与负反馈放大电路的自激振荡条件的比较1.无输入信号，能量从何无输入信号，能量从何而来？而来？2.为什么产生的是正弦波为什么产生的是正弦波而非其它？而非其它？谐振频率为:当R1 = R2，C1 = C2时，谐振角频率和谐振频率分别为:7.2 正弦波振荡电路 7.2.1 RC正弦波振荡电路1. RC网络的频率响应RC文氏桥振荡电路幅频特性:相频特性: 当当 时的反馈系数时的反馈系数 , ,且与频率且与频率f0的大小无关。

的大小无关此时的相角此时的相角 即改变频率不会影响反馈系数和相角，在调即改变频率不会影响反馈系数和相角，在调节谐振频率的过程中，不会停振，也不会使输出幅度改变节谐振频率的过程中，不会停振，也不会使输出幅度改变RC串并联网络的频率特性曲线当C1 =C2、R1 =R2时: 为满足振荡的幅度条件 ，所以 加入R3、R4支路，构成串联电压负反馈2. RC文氏桥振荡电路RC文氏桥振荡电路 (a) 稳幅电路 (b) 稳幅原理图 3.采用反并联二极管的稳幅电路电路的电压增益为 稳幅原理： 当Vo增大 二极管支路的交流电流较大 Avf较小 Vo下降由图(b)可看出二极管工作在C、D点所对应的等效电阻，小于工作在A、B点所对应的等效电阻，所以输出幅度小4.RC文氏桥振荡电路的稳幅过程文氏桥振荡电路的稳幅过程 RC文氏桥振荡电路的稳幅作用是靠热敏文氏桥振荡电路的稳幅作用是靠热敏电阻电阻R4实现的。

实现的 R4是正温度系数热敏电阻是正温度系数热敏电阻若热敏电阻是负温度系数，应放置在若热敏电阻是负温度系数，应放置在R3的位置当输出电压幅值升高当输出电压幅值升高 R4上所加的电压升高上所加的电压升高 温度升高温度升高 输出幅度下降输出幅度下降 负反馈增强负反馈增强 R4的阻值增加的阻值增加7.2.2 LC正弦波振荡电路 LC振荡电路主要用来产生高频正弦信号，一般在振荡电路主要用来产生高频正弦信号，一般在1MHz以上，以上， LC正弦波正弦波振荡电路的的选频网络是由振荡电路的的选频网络是由LC并联谐振电路构成并联谐振电路构成 7.2.2.1 LC并联谐振电路的频率响应 7.2.2.2 变压器反馈LC振荡器 7.2.3.3 电感三点式LC振荡器7.2.2.1 LC并联谐振电路的频率响应并联谐振电路的频率响应＋－＋－LC选频网络－选频网络－LC并联谐振电路并联谐振电路＋－LC并联谐振的特点：并联谐振的特点：1.回路的谐振频率为：回路的谐振频率为：2.谐振时，回路的等效阻抗为纯电阻性质，其值最大。

谐振时，回路的等效阻抗为纯电阻性质，其值最大3.输入电流输入电流 与回路电流与回路电流 或或 的关系 谐振时，LC并联电路的电流 或 比输入电流 大得多，即 的影响可忽略，这个结论对于分析LC正弦波振荡电路的相位关系十分重要4. LC谐振回路的频率响应为：阻抗的模为：阻抗的模为：阻抗角为：阻抗角为：（a）幅频响应（b）相频响应 LC并联谐振回路的频率响应阻抗的模为：阻抗的模为：阻抗角为：阻抗角为：7.2.2.2 变压器反馈变压器反馈LC振荡电路振荡电路变压器反馈LC振荡电路 LC并联谐振电路作为三极并联谐振电路作为三极管的集电极负载，反馈线圈管的集电极负载，反馈线圈L2与与电感线圈电感线圈ＬＬ相耦合相耦合,将反馈信号送将反馈信号送入三极管的输入回路入三极管的输入回路 交换反馈线圈的两个线头，交换反馈线圈的两个线头，可使反馈极性发生变化可使反馈极性发生变化 调整反馈线圈的匝数可以改变调整反馈线圈的匝数可以改变反馈信号的强度，以使正反馈的反馈信号的强度，以使正反馈的幅度条件得以满足。

幅度条件得以满足－用瞬时极性法判断：用瞬时极性法判断：7.2.2.3 电感三点式电感三点式LC振荡器振荡器（（1）需确认以下内容：）需确认以下内容：•判断放大电路的组态判断放大电路的组态 是共射极放大电路是共射极放大电路•判断放大电路和反馈网络之间的连判断放大电路和反馈网络之间的连接关系 放大电路的输出是反馈的输入放大电路的输出是反馈的输入•反馈网络中电感线圈的三个抽头的反馈网络中电感线圈的三个抽头的连接关系反馈电压取自哪里连接关系反馈电压取自哪里2）用瞬时极性法判断：）用瞬时极性法判断：－•这是共基极放大电路：射极输入，集电极输出这是共基极放大电路：射极输入，集电极输出•反馈电压取自电感线圈反馈电压取自电感线圈L2两端的电压两端的电压瞬时极性法判断：瞬时极性法判断：＋7.2.2.4 电容三点式LC振荡电路－判断放大电路的组态判断放大电路的组态 是共射极放大电路是共射极放大电路•判断放大电路和反馈网络之间的连接关系判断放大电路和反馈网络之间的连接关系 放大电路的输出是反馈的输入放大电路的输出是反馈的输入•反馈网络中电容的三个抽头的连接关系反反馈网络中电容的三个抽头的连接关系。

反馈电压取自哪里馈电压取自哪里用瞬时极性法判断：用瞬时极性法判断：•这是共基极放大电路这是共基极放大电路 射极输入，集电极输出射极输入，集电极输出•反馈电压取自电容反馈电压取自电容C2两端的电压两端的电压 瞬时极性法判断：瞬时极性法判断：＋Z1Z2Z3T归纳与总结：归纳与总结：•放大电路的输入电压与输出电压是反相的放大电路的输入电压与输出电压是反相的•反馈网络中反馈网络中Z1与与Z2是同类，与是同类，与Z3相反Z1与与Z2是电感，是电感，Z3相反是电容，是电感三点式；相反是电容，是电感三点式；Z1与与Z2是电容，是电容，Z3相反是电感，是电容三点式相反是电感，是电容三点式Z1Z2Z3T归纳与总结：归纳与总结：•放大电路的输入电压与输出电压是同相的放大电路的输入电压与输出电压是同相的•反馈网络中反馈网络中Z1与与Z3是同类，与是同类，与Z2相反Z1与与Z3是电感，是电感，Z2相反是电容，是电感三点式；相反是电容，是电感三点式；Z1与与Z3是电容，是电容，Z2相反是电感，是电容三点式相反是电感，是电容三点式例7.2.1：图为一个三点式振荡电路，用相位平衡条件判断是否能够振荡。

－例7.2.2：图为一个三点式振荡电路，用相位平衡条件判断是否能够振荡如能够振荡，写出各相位关系；如不能振荡，在器件不变的情况下，如何改变连线7.2.2.5 石英晶体LC振荡电路为了提高振荡电路的频率稳定度，往往采用石英晶体振荡电路 石英晶体具有压电效应即如在晶片两极之间加交变电压，晶体将产生机械变形振动，同时伴随着振动又会产生交变电场当外加交变电压的频率与晶体的固有频率相等时其振幅最大，并称这种现象为“压电效应”晶体晶体石英晶体符号等效电路LCRC0石英晶体的电抗曲线石英晶体的电抗曲线当f=fs时，石英晶体发生串联谐振，相当于阻值很小的纯电阻元件；当f=fp时，石英晶体发生并联谐振，相当于阻值趋于无穷大的纯电阻元件； 与电感三点式振荡电路相似与电感三点式振荡电路相似要使反馈信号能传递到发射极，要使反馈信号能传递到发射极，为此石英晶体应处于串联谐振为此石英晶体应处于串联谐振点，此时晶体的阻抗接近为零点，此时晶体的阻抗接近为零 对于如图电路，必须对于如图电路，必须满足正反馈的条件，为此，满足正反馈的条件，为此，石英晶体必须呈电感性才石英晶体必须呈电感性才能形成能形成LC并联谐振并联谐振回路，回路，产生振荡。

产生振荡例7.2.3：分析如图电路能否产生振荡，若产生振荡,石英晶体处于何种状态？。