第8章信号产生电路电路.ppt
8.1 正弦波振荡电路的振荡条件,8.2 RC正弦波振荡电路,8.3 LC正弦波振荡电路,8 信号产生电路,在实践中，广泛采用各种类型的信号产生电路，就其波形来说，可能是正弦波或非正弦波。 在通信、广播、电视系统中，都需要射频(高频)发射，这里的射频波就是载波，把音频(低频)、视频信号或脉冲信号运载出去，这就需要能产生高频信号的振荡器。 在工业、农业、生物医学等领域内，如高频感应加热、熔炼、淬火，超声波焊接，超声诊断，核磁共振成像等，都需要功率或大或小、频率或高或低的振荡器。可见，正弦波振荡电路在各个科学技术领域的应用是十分广泛的。 非正弦信号(方波、锯齿波等)发生器在测量设备、数字系统及自动控制系统中的应用也日益广泛。,学习指导,回忆负反馈放大电路的自激振荡的条件,对中频信号而言的负反馈,负反馈放大电路有可能自激振荡，这与本章要讨论的振荡有原则区别 前者：由于在高频区、低频区放大电路中不可避免（必须考虑三极管的结电容、隔直电容、旁路电容的影响）地存在附加相移，使放大电路在中频区人为引入地负反馈，在高频区、低频区转化为正反馈，当满足一定的幅值和相位条件时，便产生了持续的自激振荡。破坏了系统的正常工作，必须加以消除。,后者：在放大电路中人为引入正反馈（对放大电路的中频区而言），并使之满足一定的幅值和相位条件而产生自激振荡。要创造条件使自激振荡出现。 自激振荡是正反馈的一个特例,8.1 正弦波振荡电路的振荡条件,1. 持续振荡的条件,2. 起振和稳幅,3. 振荡电路基本组成部分,正反馈放大电路如图示。（注意与负反馈方框图的差别）,1. 振荡条件,若环路增益,则,又,所以振荡条件为,振幅平衡条件,相位平衡条件,起振条件,2. 起振和稳幅,# 振荡电路是单口网络，无须输入信号就能起振，起振的信号源来自何处？,电路器件内部噪声,噪声中，满足相位平衡条件的某一频率0的噪声信号被放大，成为振荡电路的输出信号。,当电路一接上直流电源，电路中就有一个电冲击，这个电冲击含有丰富的谐波，有一个频率为f0的正弦信号成分正好满足起振条件。 f0的正弦信号一开始很弱，但是因为AF1，经历几个循环之后，输出逐渐加大。,稳幅的作用就是，当输出信号幅值增加到一定程度时，使振幅平衡条件从AF1 到AF=1,由于放大电路的非线性特性，随着vid的增加，A在减小（因为vid的增加使三极管的动态工作范围进入饱和区和截止区，输出波形被削顶、削底，电压放大倍数减小）当AF=1时，输出达到稳定，这时输出波形有失真。,也可以使F降低，这样可以保证输出不失真 还可以在基本放大电路中引入负反馈（由非线性电阻引入），使放大倍数可以根据输出变化而调整，而放大电路中的三极管的动态工作范围一直处在放大区,一个反馈放大电路若能同时满足自激振荡的幅度和相位平衡条件，就一定能产生自激振荡，但并不见得一定能产生正弦波自激振荡，即输出信号不一定是正弦波。,3. 基本组成部分,这是因为，若同时有多种频率的正弦波信号都满足自激振荡条件，则反馈放大电路就能够在多种频率下产生振荡。它的输出信号就是一个由多种频率的正弦波信号合成的非正弦波信号。,为了获得单一频率的正弦波振荡，可在反馈放大电路中引入选频网络（选择满足相位平衡条件的一个频率），使反馈放大电路对不同频率的正弦波信号产生不同的相位移和放大倍数，使电路只让某一特定频率的正弦波信号满足自激振荡条件，保证电路输出正弦波信号。,放大电路（包括负反馈放大电路）,反馈网络（构成正反馈）,选频网络（选择满足相位平衡条件的一个频率，经常与反馈 网络合二为一。）,稳幅环节,RC 振荡器 低频1MHZ,正弦波信号发生器根据选频网络的分类,RC 小于1MHZ LC 大于1MHZ,8. 2 RC正弦波振荡电路,1. 电路组成,2. RC串并联选频网络的选频特性,3. 振荡电路工作原理,4. 稳幅措施,1. 电路组成,反馈网络兼做选频网络,反馈系数,2. RC串并联选频网络的选频特性,幅频响应,又,且令,则,相频响应,2. RC串并联选频网络的选频特性,当,幅频响应有最大值,相频响应,在所有频率范围内，在+90和-90之间,3. 振荡电路工作原理,此时若放大电路的电压增益为,用瞬时极性法判断可知，电路满足相位平衡条件,则振荡电路满足振幅平衡条件,(+),(+),(+),(+),电路可以输出频率为 的正弦波,RC正弦波振荡电路一般用于产生频率低于 1 MHz 的正弦波,8.3 LC正弦波振荡电路,1 LC并联谐振回路选频特性,2 变压器反馈式LC振荡电路,3 三点式LC振荡电路,1. 等效阻抗,LC并联谐振回路选频特性,等效损耗电阻,即 时，,电路发生谐振。,为谐振频率,谐振时阻抗最大且为纯阻性,其中,为品质因数，评价回路损耗大小的指标,同时有,即,外界对谐振回路的影响可忽略,VO与IS同相,2. 频率响应,谐振回路具有选频特性,1,虽然波形出现了失真，但由于LC谐振电路的Q值很高，选频特性好，所以仍能选出0的正弦波信号。,变压器反馈式LC振荡电路,1. 电路结构,2. 相位平衡条件,3. 幅值平衡条件,4. 稳幅,5. 选频,（定性分析）,(+),(),同名端,(+),判断相位平衡条件时一定要画交流通路，放大电路的中频交流信号的交流通路,(+),(-),(+),(+),(+),(+),(+),(+),反馈,满足相位平衡条件，可能振荡,满足相位平衡条件，可能振荡,反馈,三点式LC振荡电路,1. 电感三点式振荡电路,一定要画出交流通路,2. 电容三点式振荡电路,谐振回路的三个引出端与三极管的三个电极相连(指交流连接),其中两个同性质电抗的公共点与发射极相连,而另一个异性电抗则连在集电极与基极间。,总结：对分立元件放大电路,谐振回路的三个引出端与集成运放的三个端子(同相端、反相端、输出端)相连(指交流连接),其中两个同性质电抗的公共点与同相端相连，而另一个异性电抗则连在反相端与输出端之间。,总结：对运放作为放大电路,8.4 非正弦波产生电路(不要求),矩形波产生电路 三角波发生器 锯齿波发生器,矩形波产生电路,为积分电路,输出电压经积分后产生一个变化的电压替代迟滞比较器的输入信号。,假定电路的初始状态,VC0,反向充电,正向充电,动画二,电容充放电时,三要素法,A1,迟滞比较器,VR=0,V01=(VZ+VD)，,A2,积分器,上下限电压由Vi1和Vo1共同决定,输入一周期变化的信号输出V01将是一方波,输入方波信号，输出是一个三角波信号,2 三角波发生器,Von2,Von1,V01,V02,Vom1=VZ+VD,Von1= -(VZ+VD),A1同相端的电位,Vi1V稍大于零，比较器的输出将由低电平Von1跳变到高电平Vom1 。,上门限电压,=Vom2,= 0,Vi1V稍小于零，比较器的输出将由高电平Vom1跳变到低电平Von1 。,下门限电压,=Von2,= 0,当Vo1=Von1时，,当Vo1=Vom1时，,门限宽度,周期T与频率f,设计思想：,将积分器的充放电回路分开，从而改变T1和T2。,1. 当Vo1为正电压Vom1时，正电压W D1给C充电,积分时间常数1R21C. 2.当Vo1为负电压Von1时，负电压W D2给C放电,积分时间常数2 R22C.,3 锯齿波发生器,作业 8-1,
