大学物理课件：信号产生电路

7.1正弦波振荡电路正弦波振荡电路能产生正弦波信号，它是在放大电路的基础上加上正反馈网络构成的。为了获得单一频率的正弦波，正弦波振荡电路还必须包含选频网络。为了得到稳定的等幅振荡信号，正弦波振荡电路还要有一个稳幅环节，它可以由晶体管的非线性作用来实现。因此，正弦波振荡电路由放大电路、正反馈网络、选频网络、稳幅环节组成。按选频网络组件不同，可分为RC、LC、石英晶体正弦振荡电路。7.1.1正弦波振荡产生的条件从结构上来看，正弦波振荡电路就是一个没有输入信息的正反馈大器，因此要求振荡器的反馈信号等于放大器的输入信号。7.1正弦波振荡电路7.1正弦波振荡电路7.1.1正弦波振荡产生的条件ifXX根据定义有FAXFXXif0又因1)(faAFFA即：幅度平衡条件：1AF相位平衡条件：nfa22,1,0n，7.1.2RC正弦波振荡器7.1正弦波振荡电路1．RC串并联网络的选频特性CjRZ11设CjRCjRCjRZ111//22)1(313)1(2222120RCRCjRCjCRRCjZZZUUFf。7.1正弦波振荡电路7.1.2RC正弦波振荡器1．RC串并联网络的选频特性RC10令)(3100jF则1．RC串并联网络的选频特性7.1正弦波振荡电路7.1.2RC正弦波振荡器2002)(31F300arctgf时，当0f31ofVVF0f，2．桥式振荡器7.1正弦波振荡电路7.1.2RC正弦波振荡器RC1RTR如图所示，正反馈网络，具有选频特性。使放大器处于放大状态。和串联电路是组成负反馈网络，RC10当时，衡条件，所以能产生自激振荡。与输出电压同相，而放大器为同相放大器。反馈电压满足相位平〖例7-1〗试根据相位平衡条件判断如图所示电路能否振荡？电路起振需满足什么条件？若能振荡，振荡频率等于多少？7.1正弦波振荡电路7.1正弦波振荡电路解：⑴通过瞬时极性法，可以判断出反馈电压与输入电压同相，满足相位平衡条件，能振荡。⑵311effRRA12efRR当，即时能起振。。RCf210⑶振荡频率7.1.2RC正弦波振荡器7.1.3LC正弦波振荡器1．并联回路的选频特性7.1正弦波振荡电路CLRCLRZj1jj1)j(7.1正弦波振荡电路7.1.3LC正弦波振荡器1．并联回路的选频特性LR＜＜时)1j(CLRCLZLCf210RLQ07.1正弦波振荡电路7.1.3LC正弦波振荡器beLVrRA〖例7-2〗选频放大电路如图所示，电压放大倍数为，LR是并联谐振回路的等效阻抗，LCf210时，阻抗最大，电压放大倍数最高，因此电路具有选频放大功能。2．变压器反馈式振荡器7.1正弦波振荡电路7.1.3LC正弦波振荡器LCf2107.1正弦波振荡电路7.1.3LC正弦波振荡器2．变压器反馈式振荡器⑶检查反馈网络引入的反馈是否是正反馈。判断一个电路能否产生正弦波振荡的步骤是：⑴检查否有放大电路、反馈网络、选频网络和稳幅环节。⑵检查放大电路是否处于放大状态。3．电感三点式振荡器7.1正弦波振荡电路7.1.3LC正弦波振荡器CMLLf)2(212104．电容三点式振荡器7.1.3LC正弦波振荡器2121021CCCCLf7.1正弦波振荡电路5．三点式振荡器构成法则7.1.3LC正弦波振荡器311jXjXjXF00rZZAALLV231//)(jXjXjXZL)()(3123210210XXXXXXjrXXAAFV7.1正弦波振荡电路5．三点式振荡器构成法则7.1.3LC正弦波振荡器7.1正弦波振荡电路得：由1AF1X2X为同类电抗，、3X1X2X为相反种类的电抗。与、7.1.3LC正弦波振荡器7.1正弦波振荡电路〖例7-3〗试用相位平衡条件法判断如图所示电路能否振荡.通过分析，如图所示电路能振荡。解：断开反馈到放大器的输入端点，假设在输入端加入一正的瞬时信号，用瞬时极性法判定反馈信号的极性，若反馈信号与输入信号同相，则满足相位条件，电路能振荡；否则电路不能振荡。7.1.4石英晶体正弦波振荡器1．石英晶体7.1正弦波振荡电路忽略R时，等效电路阻抗为CLjCjZ/11107.1正弦波振荡电路7.1.4石英晶体正弦波振荡器1．石英晶体阻抗最小，电路发生串联谐振。LCfs21时，阻抗最大，电路发生并联谐振。0021CCCCLfp时，2．石英晶体振荡电路7.1正弦波振荡电路7.1.4石英晶体正弦波振荡器并联型石英晶体振荡器石英晶体相当一个大电感，组成电容三点式振荡器。与sf石英晶体工作在之间，pf7.1正弦波振荡电路7.1.4石英晶体正弦波振荡器2．石英晶体振荡电路串联型石英晶体振荡器满足振荡的相位平衡条件。石英晶体阻抗最小，正反馈最强，相移为零，sf石英晶体工作在处，1．滞回比较器7.2非正弦波产生电路7.2.1矩形波产生电路7.2非正弦波产生电路1．滞回比较器7.2.1矩形波产生电路ZUU0ZUU0时，＞TiUUZTURRRU322ZTURRRU322时，－TiUUZUU02．方波发生电路7.2非正弦波产生电路7.2.1矩形波产生电路（1）工作原理7.2非正弦波产生电路7.2.1矩形波产生电路2．方波发生电路TU当电容两端电压上升到略大于时，TU比较器输出翻转到低电平，基准电压变为；这时电容放电，然后反向充电，－TU当电容两端电压下降到略小于时，比较器再次翻转到高电平。（2）周期的计算7.2非正弦波产生电路7.2.1矩形波产生电路2．方波发生电路tCCCCeuuutu)]()0([)()()21ln(ln)()()()0(ln32111RRCRUUUUuTuuuTZTZTCCCC)21ln(ln)()()()0(ln32122RRCRUUUUuTuuuTZTZTCCCC方波的周期为)21ln(2321RRCRT7.2非正弦波产生电路7.2.1矩形波产生电路3．矩形波发生器)21ln(321RRRCT)21ln(322RRCRTRRRTTTD2117.2非正弦波产生电路7.2.1矩形波产生电路4.占空比可调的矩形波电路WRRRRRTTTD211占空比为1．工作原理7.2非正弦波产生电路7.2.2三角波产生电路7.2非正弦波产生电路2．三角波的幅值7.2.2三角波产生电路013220323uRRRuRRRuP0NPuuZUu01ZomURRu327.2非正弦波产生电路3．三角波的周期7.2.2三角波产生电路dtRUCdttiCtututZtcc0001)(1)()(zmZTZTcURRuuTuTRUdtRUCdttiC3200020202)0()2(21)(1324RRCRT7.2非正弦波产生电路7.2.3矩齿波产生电路7.2非正弦波产生电路7.2.3矩齿波产生电路7.2非正弦波产生电路7.2.3矩齿波产生电路zZTZTcURRuTuTRUdtRUCdttiC210101002)0()(1)(1112112RCRRT同理可得2122RRCRT2121)(2RCRRRTTTRRRTTTD211