9.1-9.2信号产生电路
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9 信号产生电路
9 信号产生电路
主要内容及基本要求：
1、掌握产生正弦振荡电路的条件， 并能够 根据该条件判断电路是否能够产生振荡； 2、熟悉常用 LC、 RC振荡电路的特点、 频率的计算； 3、了解非正弦信号的产生；
9.1 正弦振荡电路的振荡条件
AF 1
振幅平衡条件和相位平衡条件：
AF
AF 1;
f
a
2n
起振条件：
产生振荡的条件： 1、振幅； 2、相位； 3、放大器、选频网络
9.2 RC正弦波振荡电路
选频特性
Z1
Z2
Z1 R R Z2 R
1 SC 1 SC 1 SC
1 SCR SC R 1 SC
;
FV ( S )
V f (S ) VO (S )
电感三点式振荡电路
0
1 ( L1 L 2 2 M ) C
电容三点式振荡电路
0
L(
1 C 1C 2 C1 C 2 )
9.3.4 石英晶体振荡器
频率稳定度的问题
静电电容
惯性
fs
1 2 LC
弹性
fP
1 2 LC
1所示各电路中的错误，使电路可能产生正弦波振荡。要求不能改变 放大电路的基本接法（共射、共基、共集）。
R1 R 1 R2
u o1
R2 R1 R 2
uo
例、波形发生电路如图所示：（8分） 1、分别说明A1和A2各构成哪种基本电路（2分）； 2、说出uO1和uO的波形名称（2分）； 3、定性画出uO1与uO的波形，并注明uO1与uO的上下限（4分）；
9.4 非正弦信号产生电路
主要内容及基本要求：
1、掌握产生正弦振荡电路的条件， 并能够 根据该条件判断电路是否能够产生振荡； 2、熟悉常用 LC、 RC振荡电路的特点、 频率的计算； 3、了解非正弦信号的产生；
9.1 正弦振荡电路的振荡条件
AF 1
振幅平衡条件和相位平衡条件：
AF
AF 1;
f
a
2n
起振条件：
产生振荡的条件： 1、振幅； 2、相位； 3、放大器、选频网络
9.2 RC正弦波振荡电路
选频特性
Z1
Z2
Z1 R R Z2 R
1 SC 1 SC 1 SC
1 SCR SC R 1 SC
;
FV ( S )
V f (S ) VO (S )
电感三点式振荡电路
0
1 ( L1 L 2 2 M ) C
电容三点式振荡电路
0
L(
1 C 1C 2 C1 C 2 )
9.3.4 石英晶体振荡器
频率稳定度的问题
静电电容
惯性
fs
1 2 LC
弹性
fP
1 2 LC
1所示各电路中的错误，使电路可能产生正弦波振荡。要求不能改变 放大电路的基本接法（共射、共基、共集）。
R1 R 1 R2
u o1
R2 R1 R 2
uo
例、波形发生电路如图所示：（8分） 1、分别说明A1和A2各构成哪种基本电路（2分）； 2、说出uO1和uO的波形名称（2分）； 3、定性画出uO1与uO的波形，并注明uO1与uO的上下限（4分）；
9.4 非正弦信号产生电路
小米手机电路原理与维修
GSM850MHz、GSM900MHz接收信号从天线开关U804的16脚输出后经 过滤波器U810滤波。U810的6、7脚输出GSM850MHz接收信号到射频处 理器U801的L2、K2脚，U810的8、9脚输出GSM900MHz接收信号到射频 处理器U801的J1、J2脚。
DCS1800MHz、PCS900MHz接收信号从天线开关U804的17脚输出后经 过滤波器U810滤波。U810的6、7脚输出DCS1800MHz接收信号到射频 处理器U801的H1、H2脚，U810的8、9脚输出PCS900MHz接收信号到射 频处理器U801的F2、G2脚。
射频供电电路如图9-13所示。
9.3 射频处理器电路
9.3.4 射频供电电路
射频处理器部分的供电有七路输入电压，分别是 VCC_TD_CORE、VCC_TD_IO_1V8、VCC_TD_DBB_2V8、 T_PA_BAT、VCC_AVDD43、VRF28-2、VTCXO28-2。
射频供电电路如图9-13所示。
图9-13 射频供电电路
9.3 射频处理器电路
9.3.4 射频供电电路
射频处理器部分的供电有七路输入电压，分别是 VCC_TD_CORE、VCC_TD_IO_1V8、VCC_TD_DBB_2V8、 T_PA_BAT、VCC_AVDD43、VRF28-2、VTCXO28-2。
射频供电电路如图9-13所示。
红米1S手机主板电路结构框图如图9-1所示。
9.2 基带电路原理与维修
9.2.1 电源管理电路
1．开机触发电路 在关机状态下，有四种情况可以触发开机：按下开机
键，HF_PWR置高，插入充电器和RTC闹铃。 开机电路如图9-2所示。
9.2 基带电路原理与维修
DCS1800MHz、PCS900MHz接收信号从天线开关U804的17脚输出后经 过滤波器U810滤波。U810的6、7脚输出DCS1800MHz接收信号到射频 处理器U801的H1、H2脚，U810的8、9脚输出PCS900MHz接收信号到射 频处理器U801的F2、G2脚。
射频供电电路如图9-13所示。
9.3 射频处理器电路
9.3.4 射频供电电路
射频处理器部分的供电有七路输入电压，分别是 VCC_TD_CORE、VCC_TD_IO_1V8、VCC_TD_DBB_2V8、 T_PA_BAT、VCC_AVDD43、VRF28-2、VTCXO28-2。
射频供电电路如图9-13所示。
图9-13 射频供电电路
9.3 射频处理器电路
9.3.4 射频供电电路
射频处理器部分的供电有七路输入电压，分别是 VCC_TD_CORE、VCC_TD_IO_1V8、VCC_TD_DBB_2V8、 T_PA_BAT、VCC_AVDD43、VRF28-2、VTCXO28-2。
射频供电电路如图9-13所示。
红米1S手机主板电路结构框图如图9-1所示。
9.2 基带电路原理与维修
9.2.1 电源管理电路
1．开机触发电路 在关机状态下，有四种情况可以触发开机：按下开机
键，HF_PWR置高，插入充电器和RTC闹铃。 开机电路如图9-2所示。
9.2 基带电路原理与维修
模拟电子技术基础第九讲正弦波信号产生电路
即振荡频率为
电子技术基础精 品课程——模拟
(+)
× (+)
(+) (-)
反馈
(+) (+)
(+)
(+) ×
反馈
满足相位平衡条件 电子技术基础精 品课程——模拟
满足相位平衡条件
9.3.3 LC三点式振荡电路
1. 三点式LC并联电路
仍然由LC并联谐振电路构成选频网络 中间端的瞬时电位一定在首、尾端
电位之间。 三点的相位关系 A. 若中间点交流接地，则首端与尾端
电子技术基础精 品课程——模拟
例如文氏桥典型电路
+×+
+
T2
电子技术基础精 品课程——模拟
例9-1：根据相位平衡条件，利用瞬时极性法判断以下电路能否 振荡
Rb1
RC1
+
T1
+
× Re1
RC2 +Vcc
-
T2
C
R-
Ce Re2
RC
不满足相位平衡条件，不能振荡 电子技术基础精 品课程——模拟
作业
• P312 • • • •
模拟电子技术基础第九 讲正弦波信号产生电路
2020年7月18日星期六
9.1 正弦波振荡器的振荡条件
• 正弦波振荡电路
– 没有输入信号，依靠自激振荡产生正弦波输 出信号的电路
• 组成：
1. 放大电路 2. 正反馈网络 3. 选频网络 4. 稳幅环节
正反馈框图如图示 。（注意与负反馈方
框图的差别）
1 振荡条件
则，输出频率为
的正弦波。
RC正弦波电振子荡技术电基路础一精般用于产生频率低于 1 MHz 的正弦波
信号处置和信号产生电路
Rf 不能太大，不然 正弦波将变成方波
采用非线性元件 热敏元件 该热敏电阻具有负温度系数，若热敏
热敏电阻旳作用
电阻具有正温度系数，应接在何处？
•
VO
•
IO
Rf 功耗
Rf 温度
Rf 阻值
AV
AV = 3
AV FV = 1 稳幅
4. 稳幅措施
采用非线性元件 二极管
起振时
AV
=1+
R2 + R3 R1
第9章 信号产生电路
9.1 正弦波振荡电路旳振荡条件 9.2 RC正弦波振荡电路 9.3 LC正弦波振荡电路 9.4 非正弦信号产生电路 9.5 集成函数发生器简介
引言
信号产生电路 (振荡器—Oscillators)
分类： 正弦波振荡:
RC 振荡器(1 kHz ~ 数百 kHz) LC 振荡器(几百 kHz 以上) 石英晶体振荡器(频率稳定度高)
（1）. 电路构造 （2）. 相位平衡条件 （3）. 幅值平衡条件
经过选择高增益旳场效应管和调 整变压器旳匝数比，能够满足 A F 1 使电路能够起振。
（4）. 稳幅 FET或BJT进入非线性区，波形出
现失真，从而幅值不再增长，到达稳幅目旳。
（5）. 选频 虽然波形出现了失真，但因为LC谐振电路旳Q值很高，选
使振幅平衡条件从 AF 回1到 AF = 1 。
2. 起振和稳幅
“噪声中，满足相位平衡条件旳某一频率0旳噪声信号被
放大，成为振荡电路旳输出信号。”
怎样做到：
为了取得单一频率旳正弦波输出，应该有选频网络， 选频网络（就是滤波器）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 等电抗性元件构成。
模拟电子技术基础---09信号处理与信号产生电路(波形)
mination Filter
全通（APF）
由低通和高通串联得到带通
由低通和高通并联得到带阻
希望抑制50Hz的干扰信号， 应选用哪种类型的滤波电路？
放大音频信号(20~20KHz)， 应选用哪种类型的滤波电路？
电子技术基础精品课程——模拟电子技术基础
9.5 正弦波振荡电路的振荡条件
正反馈框图如图示。 （注意与负反馈方框
图的差别）
X a X i X f
若环路增益 A F 1 则 X a X f ，
去掉 X i ， X o仍有稳定的输出
又 A F A F a f A F (a f )
所以振荡条件为 A( ) F( ) 1 振幅平衡条件 a ( ) f ( ) 2n 相位平衡条件
A1 A0
通带
阻带
O
测评 1
A2 A0
通带
阻带
通带
O A
阻
阻碍 碍阴 2
测评
A0 阴
通带
阻 碍 阴
阻带 通带 阻带
O
阻
测评阻 碍
上页 碍 2 阴1阻 碍下页
9.2 一阶有源滤波电路
4. 带阻滤波电路
–
R
R
R1
可由低通和高通并联得到
+
R –
C1
必须满足 2 1 vI – C2
vO
+
A1 A0
通带
a ( ) f ( ) 2n
思考？ 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
•波形产生过程：
首先，电路满足起振条件，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。
全通（APF）
由低通和高通串联得到带通
由低通和高通并联得到带阻
希望抑制50Hz的干扰信号， 应选用哪种类型的滤波电路？
放大音频信号(20~20KHz)， 应选用哪种类型的滤波电路？
电子技术基础精品课程——模拟电子技术基础
9.5 正弦波振荡电路的振荡条件
正反馈框图如图示。 （注意与负反馈方框
图的差别）
X a X i X f
若环路增益 A F 1 则 X a X f ，
去掉 X i ， X o仍有稳定的输出
又 A F A F a f A F (a f )
所以振荡条件为 A( ) F( ) 1 振幅平衡条件 a ( ) f ( ) 2n 相位平衡条件
A1 A0
通带
阻带
O
测评 1
A2 A0
通带
阻带
通带
O A
阻
阻碍 碍阴 2
测评
A0 阴
通带
阻 碍 阴
阻带 通带 阻带
O
阻
测评阻 碍
上页 碍 2 阴1阻 碍下页
9.2 一阶有源滤波电路
4. 带阻滤波电路
–
R
R
R1
可由低通和高通并联得到
+
R –
C1
必须满足 2 1 vI – C2
vO
+
A1 A0
通带
a ( ) f ( ) 2n
思考？ 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
•波形产生过程：
首先，电路满足起振条件，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。
《模拟电子技术》课件第9章 信号发生电路
电路可以输出频率为
f0
AV
FV 3 1
2πRC
1 1
3
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
4. 稳幅措施
采用非线性元件 热敏元件
起振时，
AV
1
Rf R1
3
即 AV FV 1
热敏电阻的作用
热敏电阻
Vo
Io
Rf 功耗
Rf 温度
Rf 阻值
AV
AV 3
四、 三端式LC振荡电路 2. 电容三点式振荡电路
T
Rc
C1
Rb2 Rb1
L
+ +
C2
–
– +–
+
A β RC
rb e
F Vf C1
Vo
C2
令 A F C1 β RC 1
C 2 rbe
起振条件为 β C 2 rbe
C1 RC
谐振频率
f0
2π
1 LC
C C1C2 C1 C2
四、 三端式LC振荡电路 3. 电感三点式振荡电路
§9.2 RC正弦波振荡电路
一、RC串并联网络振荡电路 1. 电路组成
RC桥式振荡电路
i2
R2
R1
i1
vN -
vI
vP
A +
vO
反馈网络兼做选频 网络
AV
1
Rf R1
2. RC串并联选频网络的选频特性
1
1
Z R jω C
Z2 R// jωC
FV
V f V1
Z2 Z1 Z2
jωCR (1 ω2 R2C 2 ) 3 jωCR
第九章 功率放大电路
时, 允许的最大功耗 Pcm 仅为1W,加了120mm×120 mm×4 mm的
散热片后, 其Pcm可达到10 W。 在实际功率放大电路中,为了 提高输出信号功率, 在功放管一般加有散热片。
第9章 功率放大电路
9.1.4 提高效率的方法
第9章 功率放大电路
9.2 互补对称功率放大电路
9.2.1 双电源互补对称电路 (OCL电路)
第9章 功率放大电路
第9章 功率放大电路
9.1 功率放大电路概述 9.2 互补对称功率放大电路 9.3 集成功率放大器
第9章 功率放大电路
9.1 低频功率放大电路概述
实际的放大电路中，输出信号要驱动一定的负载装置，如收音机中扬声器的音圈、 电动机控制绕组、计算机监视器或电视机的扫描偏转线圈等。所以，实际的多级放大 电路除了应有电压放大级外，还要求有一个能输出一定信号功率的输出级，这类主要 用于向负载提供功率的放大电路常称为功率放大电路。
第9章 功率放大电路
2. 效率要高 放大电路输出给负载的功率是由直流电源提供的。在输出 功率比较大时，效率问题尤为突出。如果功率放大电路的效 率不高，不仅造成能量的浪费，而且消耗在电路内部的电能 将转换为热量，使管子、元件等温度升高而损毁。为定量反
映放大电路效率的高低，定义放大电路的效率为 η,
Po 100% PE
9.1.1 分类
•按晶体管导通时间不同，可分为甲类、乙类、甲乙类等
iC O O O iB iB iC iC iC iC iC
t
O O
iB O iB
t
O O
iB O iB
t
t t
(a) 甲类 (b) 乙类
图 9 – 1 甲类、乙类、甲乙类功率放大电路的工作状态示意图
信号产生电流
F
V
2 2 2 (1 R C ) j3 RC
( FF V 9 . 2 . 2 ) 2 2 2 V (1 R C1 ) 3 3 j( RC ) j RC RC
j RC
1 1
0
0
)
RC串并联选频网络的幅频响应及相频响应
建立振荡：使电路自激，而产生持续的振荡， 由直流电变为交流电信号。
对于RC 振荡电路，直流电源就是能源。 自激的因素：电路中存在噪声，频谱分布很广， 其中包括 0 1 ( RC ) 这一成分。 微弱的信号经过放大，通过正反馈的选频网络， 使输出幅度愈来愈大，最后受电路中非线性元件的 限制，使振幅自动稳定下来。 开始时 稳定平衡时
1X
A
a
2
Xf F xf
或 设 得
AF 1
( 9 . 1 . 1)
(b) 正 弦 波 振 荡 电 路 的 方 框 图
A Aa , F Ff
A F AF ( a f ) 1
| A F | AF 1 a f 2 n , n 0 ,1, 2 ,
负反馈放大电路的自激条件：都是要求环路增益等于1. 但振荡、自激（正、负反馈）的相位条件不一致.
★振荡条件ch901
振荡频率 f 0 ： 一个正弦振荡电路只在一个频率下
满足相位平衡条件，该频率是 f 0 。
f 0 是由相位平衡条件决定的。
.
.
AV
.
＋
.
Vo
输出阻抗低。
F V ( Z 1、 Z 2） 正反馈网络. :
Z2
R
脉冲信号产生电路及应用
EN作为振荡电路允许端，该电路一般用于 对脉冲参数精度要求不高的场合。
9.1.4 石英晶体振荡器
石英晶体振荡器是一个高稳定度的振荡 器，它可以产生几十k~几十MHz的频率。
其稳定度 f f fs 在 105 ~ 1010 以上
其外形：
fs
石英晶体振荡器具有两个谐振频率，一个是 串行谐振频率fs，另一个是并行谐振频率fp 。
QQQ
QL0QL
QQQ
1HQHQ
AL×AL11 AL0AL22 HB1HB QL0QL 1HQHQ
功能 保持
AL×AL11 A×LAL22 HBL0HBL QL0QL 1HQHQ （处于稳态）
AHLAH1L11 AHL1AHL22 ×HBLHBL QL0QL 1HQHQ
HLHL1 H↓LHL H1LHL LL HH
VTH —门电路的 阈值电压
阈值电压可以 看成是门电路 输入高、低电 平的转折点。
9.1.3 用施密特触发器构成多谐振荡器 施密特电路的特点是具有两个阈值电压： VT＋、VT－， VT＋相当于输入高电平， VT－ 相当于输入低电平。
施密特反相器输入/输出波形，逻辑符号， 传输特性
施密特与非门构成多谐振荡器：
H↓H HL1HL 1HLHL LL HH 用A端下降沿触发
H↓H H↓H 1HHLHHL LL HH
HLH0L HL×HL
× HH ↑HHHH H0LHL ↑HHHH
LL
HH 用B端上升沿触发
LL HLHL HH
LL LL HH
LL LL
单稳L态L 触发器延时电路应用方式
74××122是可重触发的单稳触发器，74××123 是双可重触发单稳触发器。可重触发表示在单稳电 路输出脉冲产生过程中，如果再来一个触发脉冲， 则电路重新开始一个完整的单稳电路产生过程，输
9.1.4 石英晶体振荡器
石英晶体振荡器是一个高稳定度的振荡 器，它可以产生几十k~几十MHz的频率。
其稳定度 f f fs 在 105 ~ 1010 以上
其外形：
fs
石英晶体振荡器具有两个谐振频率，一个是 串行谐振频率fs，另一个是并行谐振频率fp 。
QQQ
QL0QL
QQQ
1HQHQ
AL×AL11 AL0AL22 HB1HB QL0QL 1HQHQ
功能 保持
AL×AL11 A×LAL22 HBL0HBL QL0QL 1HQHQ （处于稳态）
AHLAH1L11 AHL1AHL22 ×HBLHBL QL0QL 1HQHQ
HLHL1 H↓LHL H1LHL LL HH
VTH —门电路的 阈值电压
阈值电压可以 看成是门电路 输入高、低电 平的转折点。
9.1.3 用施密特触发器构成多谐振荡器 施密特电路的特点是具有两个阈值电压： VT＋、VT－， VT＋相当于输入高电平， VT－ 相当于输入低电平。
施密特反相器输入/输出波形，逻辑符号， 传输特性
施密特与非门构成多谐振荡器：
H↓H HL1HL 1HLHL LL HH 用A端下降沿触发
H↓H H↓H 1HHLHHL LL HH
HLH0L HL×HL
× HH ↑HHHH H0LHL ↑HHHH
LL
HH 用B端上升沿触发
LL HLHL HH
LL LL HH
LL LL
单稳L态L 触发器延时电路应用方式
74××122是可重触发的单稳触发器，74××123 是双可重触发单稳触发器。可重触发表示在单稳电 路输出脉冲产生过程中，如果再来一个触发脉冲， 则电路重新开始一个完整的单稳电路产生过程，输
9_信号处理和信号产生电路
fH = 99.5 Hz
9.3.2 有源高通滤波电路(HPF—High Pass Filter)
R
R1
f
20lg A·u / dB
Auf
Q=5
8
1
Q=2
CC
U·i R R
U·o
00
3 10
Q= Q1 = 0.707
通带增益：Auf = 1 + Rf / R1 20
fn
1 2RC
30 40
n
Qn
Q=5
Q =–420 dB/十倍频
Q=1 Q = 0.707
Q = 1 / (3 Auf)
20
Q — 等效品质因数
30
Auf = 3 时 Q
A·u
40
1
Gfo/ofdn
!
正反馈提升了 f n 附近的当 AQu。= 0电.70路7产时生，自fn激=振fH荡
例 : 已知 R = 160 k，C = 0.01 F， R1 = 170 k，Rf = 100 k，求该滤波器的 截止频率、通带增益及 Q 值。
U·o
fL
f
fL f0 fH f
fH > fL
要求 R3 C1 > RC
R2 = R
LPF BPF
中心频率：f0
1 2RC
等效品质因素：Q = 1/(3 Auf)
通频带： BW = f0 /Q
最大电压增益：Au0 = Auf /(3 Auf)
例6.5.2 已知 R = 7.96 k，C = 0.01 F， R3 = 15.92 k，R1= 24.3 k，Rf = 46.2 k 求该电路的中心频率、带宽 BW及通带 最大增益 Au0。
信号处理和信号产生电路79页PPT
9.3.4 二阶有源带阻滤波电路
双T带阻滤波电路
9.3.4 二阶有源带阻滤波电路
阻滤波电路的幅频特性
9.3 高阶有源滤波电路
9.3.1 有源低通滤波电路 9.3.2 有源高通滤波电路 9.3.3 有源带通滤波电路 9.3.4 二阶有源带阻滤波电路
9.3.1 有源低通滤波电路
1. 二阶有源低通滤波电路
2. 传递函数
AVF
1
Rf R1
（同相比例）
对于滤波电路，有
AVF
Vo(s) VP(s)
1/sC V P(s)R1/sC V A (s)
Vi(s)VA(s) VA(s)Vo(s)VA(s)VP(s)0
R
1/sC
R
得滤波电路传递函数
A(s)
Vo(s) Vi (s)
AVF
1(3 -AVF)sCR (sC)2R
传递函数
A (s)1(3 -A V A FV )F ssC C (R sRC )2R
令
A0
AVF 3- AVF
0
1 RC
1
Q
3 AVF
s
得 A(s)
A0 Q0
1 s ( s )2
Q0 0
9.3.4 二阶有源带阻滤波电路
可由低通和高通并联得到
必须满足 LH
9.3.4 二阶有源带阻滤波电路
双T选频网络
A(s) Vo(s) Vi (s)
sj 时，有 A (j)A (j)ej() A(j) ()
其中
A(j) —— 模，幅频响应
() —— 相位角，相频响应
()d d () (s) 群时延响应
9.1 滤波电路的基本概念与分类
2. 分类
9 信号产生电路
(3) 输出波形不理想。 由于反馈电压取自电 感两端, 它对高次谐波的阻抗大, 反馈也强, 因此 在输出波形中含有较多高次谐波成分。
9
信号产生电路
9.3.3 三点LC振荡电路
1) 如图7.9所示是电感反馈式LC振荡电路, 又称
哈特莱振荡电路。
＋UCC
Rb1
Rc C2
(＋ ) C1
(－ ) (＋ )
f
0
2
1 6 RC
9
信号产生电路
RC移相式振荡电路具有结构简单、 经济 方便等优点。 其缺点是选频性能较差, 频率调 节不方便, 由于输出幅度不够稳定, 输出波形较 差, 一般只用于振荡频率固定、 稳定性要求不 高的场合。
9
信号产生电路
9.3 LC正弦波振荡电路
LC振荡电路分为变压器反馈式LC振荡电路、 电感 反馈式LC振荡电路、 电容反馈式LC振荡电路, 用来产生 几兆赫兹以上的高频信号。 9.3.2 变压器反馈式LC
C
CR
R
R
Rf
－∞
＋
＋
.
＋
Uo
－
9
信号产生电路
由于集成运算放大器的相移为180°, 为满足振荡的 相位平衡条件, 要求反馈网络对某一频率的信号再移相 180°, 图中RC构成超前相移网络。 正如所知, 一节RC电 路的最大相移为90°, 不能满足振荡的相位条件; 二节RC 电路的最大相移可以达到180°, 但当相移等于180°时, 输出电压已接近于零, 故不能满足起振的幅度条件 。 为 此, 在图所示的电路中, 采用三节RC超前相移网络, 三节 相移网络对不同频率的信号所产生的相移是不同的, 但其 中总有某一个频率的信号, 通过此相移网络产生的相移刚 好为180°, 满足相位平衡条件而产生振荡, 该频率即为振 荡频率f0。
9
信号产生电路
9.3.3 三点LC振荡电路
1) 如图7.9所示是电感反馈式LC振荡电路, 又称
哈特莱振荡电路。
＋UCC
Rb1
Rc C2
(＋ ) C1
(－ ) (＋ )
f
0
2
1 6 RC
9
信号产生电路
RC移相式振荡电路具有结构简单、 经济 方便等优点。 其缺点是选频性能较差, 频率调 节不方便, 由于输出幅度不够稳定, 输出波形较 差, 一般只用于振荡频率固定、 稳定性要求不 高的场合。
9
信号产生电路
9.3 LC正弦波振荡电路
LC振荡电路分为变压器反馈式LC振荡电路、 电感 反馈式LC振荡电路、 电容反馈式LC振荡电路, 用来产生 几兆赫兹以上的高频信号。 9.3.2 变压器反馈式LC
C
CR
R
R
Rf
－∞
＋
＋
.
＋
Uo
－
9
信号产生电路
由于集成运算放大器的相移为180°, 为满足振荡的 相位平衡条件, 要求反馈网络对某一频率的信号再移相 180°, 图中RC构成超前相移网络。 正如所知, 一节RC电 路的最大相移为90°, 不能满足振荡的相位条件; 二节RC 电路的最大相移可以达到180°, 但当相移等于180°时, 输出电压已接近于零, 故不能满足起振的幅度条件 。 为 此, 在图所示的电路中, 采用三节RC超前相移网络, 三节 相移网络对不同频率的信号所产生的相移是不同的, 但其 中总有某一个频率的信号, 通过此相移网络产生的相移刚 好为180°, 满足相位平衡条件而产生振荡, 该频率即为振 荡频率f0。
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电路可以输出正弦波，频率为 f 0 =
Rf 2R1
1 （频率低于 1 MHz） 2pRC
15
例题:R=1k，C=0.1F， R1=10k。Rf为多大时才 能起振？振荡频率f0=？ 起振条件： 1 AF=1， F =
Rf
R C R1
_ + +
uo
A=3 Rf A = 1+ R1
3
R
C
vo
R C
满足相位平衡条件？
ja = 0
vo 3
(+)
(+)
只对f0 为正反馈 ！
(+)
+ – A
(+)
vO
R
C R1 Rf
满足振幅平衡条件？
AV=3
此时若 AV = 1 + Rf = 3 R1 Rf = 2R1 则 A F = 3 1 = 1 若要起振 AF 1 V V 3
4. 稳幅措施
二极管稳幅原理
没起振时
vo = 0V 则D开路，有 R2 + R3 AV = 1 + = 3.31 3 R1
图9.2.1 例9.2.1电路图
有利于起振！
R3 vo v R3 = R3i3 = = 0.16vo 0.5V R1 + R2 + R3
vo 3.13V
D才导通
10
1. 电路组成
特点：文氏电桥 分析：
正反馈？
图9.2.1 RC 桥式振荡电路
(+)
满足相位平衡条件？
ja + jf = 0(2np )
构成正反馈？
满足振幅平衡条件？
AF = 1 ( AF 1)
(+)
(+) (+)
(+)
同相比例电路 电压串联
负反馈 RC选频网络
放大电路
关键：
选出单一频率的信号
vO VOH O VOL t
波形整形
29
9.4.1 比较器
1. 单门限电压比较器 比较器的应用
波形整形
vI Vth =VREF O
(a) vI + VREF A
+VCC vO
vO VOH VREF O VOL vI
-VEE 应为高电平
vI T VREF
t
O
p
2p
3p
4p
t
vO VOH
错误电平
8
3. 振荡电路基本组成部分
放大电路(含负反馈—起“ 稳幅”作用的放大电路）
反馈网络（构成正反馈的） 选频网络（选择满足相位平衡条件的一个频率） 稳幅环节
Xid A Xo
Xf
F
end
9
9.2 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
Xi
+
+
Xd
基本放大 电路A
反馈电路
Xo
Xf
F
如果：X f = X i , 则去掉 X i , 仍有信号输出。
Xi Xf
基本放大 电路A 反馈电路
Xo 反馈信号代替了放大
电路的输入信号。
5
F
Xi
Xf
基本放大 电路A 反馈电路
X o = A Xi Xo
由此知放大电路
产生自激振荡的条件是：
| AF | = 1
动画9-1
j A + j F = 2 np
n是整数
6
2. 起振和稳幅
电路器件内部噪声 起振原因：
Xid
A
Xo
Xf
电源接通时的阶跃
F
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。
振荡建立与 稳定过程图
7
问题？
1.如何自行建立振荡（起振）？
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 这称为起振条件。 AF 1
组成：放大电路、反馈网络、选频网络和稳幅环节。 原理分析步骤： 一、判断能否产生正弦波振荡 1. 检查电路是否具备正弦波振荡的组成部分； 2. 检查放大电路的静态工作点是否能保证放大电路正 常工作； 3. 分析电路是否满足自激振荡的相位平衡条件和振幅 平衡条件。 判断相位平衡条件的方法是：瞬时极性法。 二、估算振荡频率和起振条件
RC串并联网络的频率响应 —— 选频特性 ？
11
2. RC串并联选频网络的选频特性
求反馈系数的频率响应
Vf ( s ) Z2 FV ( s ) = = Vo ( s ) Z1 + Z 2
Z1 = R + 1 1 + sRC = sC sC 1 R / sC R Z 2 = R // = = sC R + 1 / sC 1 + sRC
显然当vP vN 时状态翻转，可用虚短、虚断
27
分析举例1
解: 求门限电压Vth
利用虚短、虚断
习题9.4.4 设运放是理想的， 且VREF= -1V, VZ= 5V，试求门限电压Vth ，画出传输特性
vI R1 10k R2 VREF 10k A + 2k R3
vN = vP = 0
vO VZ
+VCC vO
vO VOH
O
vI VOL
+VCC
vO VOH
同相过零比较器
(d)
VREF
-VEE
+VCC A + -VEE vO
vO VOH
vO
O
vI
vI
O VOL
vI
同相比较
(b) vI A +
O
反相过零比较器
求传输特性 vI + v A - 方向
I
+VCC vO -VEE
vO VOH VREF
8.35V
22
⑶.若R2短路时
' AV = R2 + R3 + R1 / R1
AV<3，电路停振， 输出电压V0的波形为
(4). 若R2开路时，输出电压V0的波形
23
9.4 非正弦波振荡电路
9.4.1 比较器
单门限电压比较器
迟滞比较器
9.4.2 方波产生电路 9.4.3 锯齿波产生电路
24
9.4.1 比较器
1. 单门限电压比较器 特点：开环， AVO ( 105 )
运放工作在非线性状态下
VREF vI + A
+VCC vO -VEE
工作原理： vO = AVO (vI - VREF )
vI VREF vI VREF
vO 0 vO 0
vO +
vO = VOH +VCC
2. 如何保证输出信号幅值和频率？
使频率0的噪声信号被放大，成为振荡电路的输出信号。 应有放大电路和 选频网络 RC正弦波振荡电路 LC正弦波振荡电路
3. 如何使输出信号幅值为定值？
当输出信号幅值增加到一定程度时，就要限制它继续增加， 否则波形将出现失真。稳幅环节.AF 1 回到 AF = 1 。
Rf = 2R1 =210=20k
1 f0 = 2pRC
=1592 Hz
16
4. 稳幅措施
采用非线性元件 热敏元件 起振时，AV = 1 + Rf 3
R1
热敏电阻
即
AV FV 1
热敏电阻的作用
Vo Io
AV Rf 功耗
AV = 3
Rf 温度
Rf 阻值
AV FV = 1 稳幅
R sRC 1 + sRC FV ( s ) = = 1 + sRC R 1 + 3 sRC + ( sRC )2 + sC 1 + sRC
又
s = j
且令 0 = 1
RC
1 3 + j(
则：
FV =
0 - ) 0
12
2. RC串并联选频网络的选频特性
得 RC 串并联电路的幅 频特性为： 1 = F
R2 R1 vN = vI + VREF R1 + R2 R1 + R2
1 1 v N = v I + VREF = 0 2 2 可得：Vth = vI = -VREF＝ V 1
vO +5V 1V O vI
画传输特性
vI反相端 反相电压比较器
由稳压管电路，得：VO= VZ= 5V。 -5V
vO -
vO = VOL -VEE
vO VOH
传输特性： 直观
逻辑‘1’（高电平） 逻辑‘0’（低电平）
vP vN vP vN
O VOL
25
VREF
vI
其他电路：
9.4.1 比较器
1. 单门限电压比较器 其他电路：
(a) vI + VREF A -VEE
VOL
(c) vI + A
分析任务及方法 (e) +VCC
vO
VREF
反相比较
VOL
同(c)图（虚断） -VEE 输出电平VOH 、VOL 门限电压Vth
26
9.4.1 比较器
1. 单门限电压比较器 分析任务及方法
求传输特性 方向
vI
(a) + VREF A
+VCC vO
vO VOH VREF O vI
-VEE
Rf 2R1
1 （频率低于 1 MHz） 2pRC
15
例题:R=1k，C=0.1F， R1=10k。Rf为多大时才 能起振？振荡频率f0=？ 起振条件： 1 AF=1， F =
Rf
R C R1
_ + +
uo
A=3 Rf A = 1+ R1
3
R
C
vo
R C
满足相位平衡条件？
ja = 0
vo 3
(+)
(+)
只对f0 为正反馈 ！
(+)
+ – A
(+)
vO
R
C R1 Rf
满足振幅平衡条件？
AV=3
此时若 AV = 1 + Rf = 3 R1 Rf = 2R1 则 A F = 3 1 = 1 若要起振 AF 1 V V 3
4. 稳幅措施
二极管稳幅原理
没起振时
vo = 0V 则D开路，有 R2 + R3 AV = 1 + = 3.31 3 R1
图9.2.1 例9.2.1电路图
有利于起振！
R3 vo v R3 = R3i3 = = 0.16vo 0.5V R1 + R2 + R3
vo 3.13V
D才导通
10
1. 电路组成
特点：文氏电桥 分析：
正反馈？
图9.2.1 RC 桥式振荡电路
(+)
满足相位平衡条件？
ja + jf = 0(2np )
构成正反馈？
满足振幅平衡条件？
AF = 1 ( AF 1)
(+)
(+) (+)
(+)
同相比例电路 电压串联
负反馈 RC选频网络
放大电路
关键：
选出单一频率的信号
vO VOH O VOL t
波形整形
29
9.4.1 比较器
1. 单门限电压比较器 比较器的应用
波形整形
vI Vth =VREF O
(a) vI + VREF A
+VCC vO
vO VOH VREF O VOL vI
-VEE 应为高电平
vI T VREF
t
O
p
2p
3p
4p
t
vO VOH
错误电平
8
3. 振荡电路基本组成部分
放大电路(含负反馈—起“ 稳幅”作用的放大电路）
反馈网络（构成正反馈的） 选频网络（选择满足相位平衡条件的一个频率） 稳幅环节
Xid A Xo
Xf
F
end
9
9.2 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
Xi
+
+
Xd
基本放大 电路A
反馈电路
Xo
Xf
F
如果：X f = X i , 则去掉 X i , 仍有信号输出。
Xi Xf
基本放大 电路A 反馈电路
Xo 反馈信号代替了放大
电路的输入信号。
5
F
Xi
Xf
基本放大 电路A 反馈电路
X o = A Xi Xo
由此知放大电路
产生自激振荡的条件是：
| AF | = 1
动画9-1
j A + j F = 2 np
n是整数
6
2. 起振和稳幅
电路器件内部噪声 起振原因：
Xid
A
Xo
Xf
电源接通时的阶跃
F
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。
振荡建立与 稳定过程图
7
问题？
1.如何自行建立振荡（起振）？
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 这称为起振条件。 AF 1
组成：放大电路、反馈网络、选频网络和稳幅环节。 原理分析步骤： 一、判断能否产生正弦波振荡 1. 检查电路是否具备正弦波振荡的组成部分； 2. 检查放大电路的静态工作点是否能保证放大电路正 常工作； 3. 分析电路是否满足自激振荡的相位平衡条件和振幅 平衡条件。 判断相位平衡条件的方法是：瞬时极性法。 二、估算振荡频率和起振条件
RC串并联网络的频率响应 —— 选频特性 ？
11
2. RC串并联选频网络的选频特性
求反馈系数的频率响应
Vf ( s ) Z2 FV ( s ) = = Vo ( s ) Z1 + Z 2
Z1 = R + 1 1 + sRC = sC sC 1 R / sC R Z 2 = R // = = sC R + 1 / sC 1 + sRC
显然当vP vN 时状态翻转，可用虚短、虚断
27
分析举例1
解: 求门限电压Vth
利用虚短、虚断
习题9.4.4 设运放是理想的， 且VREF= -1V, VZ= 5V，试求门限电压Vth ，画出传输特性
vI R1 10k R2 VREF 10k A + 2k R3
vN = vP = 0
vO VZ
+VCC vO
vO VOH
O
vI VOL
+VCC
vO VOH
同相过零比较器
(d)
VREF
-VEE
+VCC A + -VEE vO
vO VOH
vO
O
vI
vI
O VOL
vI
同相比较
(b) vI A +
O
反相过零比较器
求传输特性 vI + v A - 方向
I
+VCC vO -VEE
vO VOH VREF
8.35V
22
⑶.若R2短路时
' AV = R2 + R3 + R1 / R1
AV<3，电路停振， 输出电压V0的波形为
(4). 若R2开路时，输出电压V0的波形
23
9.4 非正弦波振荡电路
9.4.1 比较器
单门限电压比较器
迟滞比较器
9.4.2 方波产生电路 9.4.3 锯齿波产生电路
24
9.4.1 比较器
1. 单门限电压比较器 特点：开环， AVO ( 105 )
运放工作在非线性状态下
VREF vI + A
+VCC vO -VEE
工作原理： vO = AVO (vI - VREF )
vI VREF vI VREF
vO 0 vO 0
vO +
vO = VOH +VCC
2. 如何保证输出信号幅值和频率？
使频率0的噪声信号被放大，成为振荡电路的输出信号。 应有放大电路和 选频网络 RC正弦波振荡电路 LC正弦波振荡电路
3. 如何使输出信号幅值为定值？
当输出信号幅值增加到一定程度时，就要限制它继续增加， 否则波形将出现失真。稳幅环节.AF 1 回到 AF = 1 。
Rf = 2R1 =210=20k
1 f0 = 2pRC
=1592 Hz
16
4. 稳幅措施
采用非线性元件 热敏元件 起振时，AV = 1 + Rf 3
R1
热敏电阻
即
AV FV 1
热敏电阻的作用
Vo Io
AV Rf 功耗
AV = 3
Rf 温度
Rf 阻值
AV FV = 1 稳幅
R sRC 1 + sRC FV ( s ) = = 1 + sRC R 1 + 3 sRC + ( sRC )2 + sC 1 + sRC
又
s = j
且令 0 = 1
RC
1 3 + j(
则：
FV =
0 - ) 0
12
2. RC串并联选频网络的选频特性
得 RC 串并联电路的幅 频特性为： 1 = F
R2 R1 vN = vI + VREF R1 + R2 R1 + R2
1 1 v N = v I + VREF = 0 2 2 可得：Vth = vI = -VREF＝ V 1
vO +5V 1V O vI
画传输特性
vI反相端 反相电压比较器
由稳压管电路，得：VO= VZ= 5V。 -5V
vO -
vO = VOL -VEE
vO VOH
传输特性： 直观
逻辑‘1’（高电平） 逻辑‘0’（低电平）
vP vN vP vN
O VOL
25
VREF
vI
其他电路：
9.4.1 比较器
1. 单门限电压比较器 其他电路：
(a) vI + VREF A -VEE
VOL
(c) vI + A
分析任务及方法 (e) +VCC
vO
VREF
反相比较
VOL
同(c)图（虚断） -VEE 输出电平VOH 、VOL 门限电压Vth
26
9.4.1 比较器
1. 单门限电压比较器 分析任务及方法
求传输特性 方向
vI
(a) + VREF A
+VCC vO
vO VOH VREF O vI
-VEE