第8章信号产生电路电路

第8章信号产生电路电路•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fiaXXX若环路增益1FA则，faXX去掉，iXoX仍有稳定的输出又fafaAFFAFA所以振荡条件为1)()(FA振幅平衡条件n2)()(fa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1)()(FAn2)()(fa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AF＞1，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AF＞1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1MHZLC振荡器高频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1MHZ8.2RC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)()()(ofsVsVsFV幅频响应又212ZZZ2)(31sCRsCRsCRjs且令RC10则)(j3100VF2002)(31VF相频响应3)(arctg00f2.RC串并联选频网络的选频特性当2002)(31VF幅频响应有最大值3)(arctg00fRCffRC21100或31maxVF相频响应0f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0f当RC10时，n2fa(+)(+)(+)(+)Av311fRRAV1313VVFA电路可以输出频率为的正弦波RCf210RC正弦波振荡电路一般用于产生频率低于1MHz的正弦波8.3LC正弦波振荡电路1LC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LRCLRCZjj1)j(j1等效损耗电阻)1j(CLRCLZ一般有LR则CQLQRCLZ000即时，LC10电路发生谐振。LC10为谐振频率谐振时阻抗最大且为纯阻性其中CLRRCRLQ1100为品质因数，评价回路损耗大小的指标同时有IQIICL即IIICLCL001若外界对谐振回路的影响可忽略VO与IS同相2.频率响应RCLZ000211jQZZ200)2(11QZZ)2(0Qarctg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.选频通过选择高值的BJT和调整变压器的匝数比，可以满足1FA，电路可以起振。BJT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。（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VCCRb1ReRb2C1CeMLCcbeTvo(+)(-)(+)(+)VCCRb1ReRb2C1MLCcbeT(+)(+)(+)(+)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C1C2首端尾端中间端L电容三点式C首端尾端中间端L1L2电感三点式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C1C2首端尾端中间端L电容三点式C首端尾端中间端L1L2电感三点式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)1矩形波产生电路2三角波发生器3锯齿波发生器1矩形波产生电路为积分电路CRf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。212RRRVVZT212RRRVVZT假定电路的初始状态ZOVV212RRRVVZPVC+-,VC＝0反向充电反向充电正向充电PCVVZOVV212RRRVVZP正向充电VCVCPCVVZOVV动画二VC+-正向充电CRtOtcfeVVVv)()()()(电容充放电时：时间常数＝：稳态值：初始值CRVVfO)()(三要素法ZFVV0ZVV)(ZtcFVv)(CRtZZZZfeVFVVFV211RRRF2Tt)21ln(12RRcRf)21ln(212RRcRTf)21ln(1211RRCRTf)21ln(1222RRCRTf)21ln()(122121RRCRRTTTff正向充电反向充电RoDz+-R1Vi1R4Vo1RfA1-+R2Vo2CR3A2WA1—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V0tVom1Vom2Von2Von1T1T2TV01V02Vom1=VZ+VDVon1=-(VZ+VD)RoDz+-R1Vi1R4Vo1RfA1-+R2Vo2CR3A2W是电位器的分压系数f1i1ff1o11ΣRRVRRRVRVA1同相端的电位Vi1↑→V稍大于零，比较器的输出将由低电平Von1跳变到高电平Vom1。f1i1ff1on11ΣRRVRRRVRV1on1fi1RVRV上门限电压=Vom2=0Vi1↓→V稍小于零，比较器的输出将由高电平Vom1跳变到低电平Von1。f1i1ff1om11ΣRRVRRRVRV1om1fi1RVRV下门限电压=Von2=0当Vo1=Von1时，当Vo1=Vom1时，on2om2VVV)VV(R2RDZf1门限宽度周期T与频率ff2121αRCR2RTTf21RαCR4RTT1fRoDz+-R1Vi1R4Vo1RfA1-+R2Vo2CR3A2WR22R21D1D2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1≈R21C.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f2211RαCR2RT)RR(RαC2RT2221f1T1ff2112RαCR2RT•作业•8-1