9-波形发生与变换电路

9.1.4石英晶体正弦波振荡电路
1. 石英晶体简介
f s f f p , X 0, J T 呈感性； 频率特性： f f s , J T 呈阻性
串联型：J T 呈感性； 振荡电路： 并联型：J T 呈阻性;
2. 石英晶体正弦波振荡电路 （1）并联型 （感性区） （2）串联型 （纯电阻）
AV R2 R R1 / R1 3.3
' 3
⑴.试分析D1、D2自动稳幅原理；


当v0幅值较大时， D1或 D2导通，R’3减小，AV下降。 V0 幅值趋于稳定。
⑵.估算输出电压V0m (VD=0.6V)
稳幅时： AV 9.1K R 5.1K / 5.1K 3
' 3
2)滞回比较器三要素：
a, uo U Z
b,越变方向：输入加反相端向下跳
R1 R1 uP uo , u N ui , 令uP u N 得 UT UZ R1 R2 R1 R2
c,阈值：
3)波形：
当uO=+ UZ，阈值为 +UT ,C充电, 充到+UT , 跃变； uO=- UZ，阈值为UT ,C放电,放电到-UT , 跃变；
例 1 ： 已知 电路如图， 试分析它们 是否有可能 产生正弦波 振荡，若不 可能，则改 正错误使它 们有可能产 生正弦波振 荡。
分析电路是否可能产生正弦波振荡的步骤： 1) 是否存在四个组成部分:放大电路、选频
网络、正反馈网络、限幅环节。
2) 放大电路是否能正常工作：一是能够建
立起合适的静态工作点，即放大管既不会截 止也不会饱和；二是动态信号能够正常传输， 即交流通路中的输入回路和输出回路既没有 被短路又没有被断路的地方。
, 成为振荡器。 也有稳定输出 X o
F A X X X f i i
1 A F F 1 A A F 2nπ
幅值平衡条件：稳幅 相位平衡条件：正反馈
3, 起振条件：
F 1 A A F 2nπ
F
1 1 3 j( RC ) RC
1 1 令f 0 ，则 F f0 f 2π RC 3 j( ) f0 f
一般为 A为0o 或180o ,由图有 900 F 900 , 为满足条件 A F 2nπ， F必须取00， 所以RC串并联电路振荡时只能 工作于f 0.
第9章 波形的发生和变换电路
本章内容： 一、正弦波发生器： 1，RC振荡电路 2，LC振荡电路 二、非正弦波发生器： 1，矩形波发生器 2，三角波发生器
9.1 正弦波振荡电路
9.1.1 概述
1，定义：无输入，能输出（交流信号） 2，振荡条件
X , 则去掉X ， 若X f i i
Xi
XF Xi Xo
作业
9.11 9.12 9.13
例 2： 将电路合理连接，使之产生正弦波振荡 知识点：本题考查是否掌握RC桥式振荡电路的结构特 点。其特点是以RC串并联网络为选频网络和正反馈网 络，并且放大电路要引入电压串联负反馈。因此本题 的关键是合理引入两路反馈





例3： ⑵.估算输出电压V0m；(VD=0.6V)
⑶.试画出若R2短路时，输出电压V0的波形； ⑷.试画出若R2开路时，输出电压V0的波形； 解：⑴.稳幅原理 当v0幅值很小时， D1、 D2接近开路，R’3=2.7K。


I
' R3 1.1K 0.6V I 1.1K
V0 m 1.1K 5.1K 9.1K
V0 m
15 .3K 0.6V 1.1K
8.35V
⑶.若R2短路时
AV R2 R R1 / R1
' 3


AV<3，电路停振， 输出电压V0=0
(4). 若R2开路， 增益AV无穷大， 输出电压峰值过大，被削波， 输出波形极象方波。
3⊕
1⊕
2○
(3)满足相位条件：是正反馈
解: (c)
(1)存在四个组成部分: 放大电路为T;选频网络为 C1 C2 L；反馈网络为C1C2 ； 限幅环节为T。构成电容 三点式耦合振荡器。 (2)放大电路不能正常工作： 因为VCC和Ce在交流通路中 可视为短路，放大管的输 出电压恒为零。 应在集电极加电阻Rc 。
9.2.2 三角波发生电路
1. 电路组成
用积分运算电路可将方波变为三角波。
两个RC环节
实际电路将两个RC 环节合二为一
滞回比较器
反相积分运算电路
求 UT：
设uO1 U Z
R1 R2 uP1 uO1 uO R1 R2 R1 R2 令uP1 uN1 0， R1 U T ( uo ) U Z R2
2. 工作原理
（ 1 ）当uO1 U（阈值为 U T），积分电路反相 Z 积分，uO下降，一旦uO降至 U T , uO1跃变至 - U Z； （2）当uO1 U（阈值为 U T），积分电路反相 Z
积分，uO升高，一旦uO升至 U T , uO1跃变至 U Z；
9.2.3 锯齿波发生电路
2○
1⊕
3⊕
(3)满足相位条件：是正反馈
注意事项： 1、放大电路必须能够正常工作、放大电路的 基本接法； 2、断开反馈，在断开处加 f=f0的输入电压； 3、找出在哪个元件上获得反馈电压.
作业
9.7 9.8
9.2 非正弦波发生电路
9.2.1 矩形波发生电路
1.方波发生电路
1)组成： R3C：充放电电路 滞回比较器（u N即ui）
其中Q
0 L
R
1 ，
0
1 LC
R : L的损耗
f0
1 2 π LC
2）频率特性：
Z 1 Z Z
2，LC选频放大电路
3. 变压器反馈式LC正弦波振荡电路
1）组成： 放大：T+偏置(直流通路是否正常) 反馈：N1，N2 选频： N1+C xf 稳幅：T 问：C1短路直流通路是否还正常？ 2）相位平衡条件：标 xi , x0 , x f ，判 断是否为正反馈。
3⊕
4⊕
1⊕
2○
如果不满足，可改变同名端使之满足。
解: (b)
(1)存在四个组成部分: 放大电路为T;选频网络为 N1 N2 C；反馈网络为 N1N2 ；限幅环节为T。构 成电感三点式耦合振荡器。 (2)放大电路不能正常工作： 因为在直流通路中N1和N2 可视为短路，放大管的基 极与集电极直流电位相等， 使之处于临界饱和状态。 应在输入端加耦合电容。
2. RC 桥式正弦波振荡电路
1）正反馈判断
2）放大电路的增益
Rf AV 1 R1
3）起振条件：
AV 3 Rf 2R1
4）稳幅措施：采用非线性元件
稳幅要求： AV 3 AV 3
方法1：热敏电阻用负温度系数热敏电阻 ； 或R用正温度系数热敏电阻 ；
1 3）振荡频率：f 0 2 π ( L1 L1 2M )C


x0
N2 4）反馈系数： F u0 N1 uf
xf
5. 电容反馈式（电容三点式）电路



1）振荡频率：
f0 2π L
1 C1C2 C1 C2

1 u 4）反馈系数： F f jC2 C1 1 u0 C2 jC1
方法2：二极管
稳幅环节
稳幅原理：电 流增大时，二极 管动态电阻减小。
例 1 ：
电路如图所示，试用相位平衡条件判断电路是 否可能振荡。
VCC
Rd
T1
T2
R
C
R
R1
Re 2
C
解：
VCC
Rd
1⊕
vi
T1
2○
T2 3○
R
C
R
4○
T1为共源放大电路， 设从T1栅极断开，
vo
Re 2
5○
vf
R1
C
并加入(+)信号， 则经过RC串并联 网络反馈回来的 为(-)信号，不满 足相位平衡条件, 不能振荡.
3) 是否满足相位条件：正反馈。
解: (a) (1)存在四个组成部分: 放大电路为T;选频网络为 N1 C；反馈网络为N1N2 ； 限幅环节为T，其增益A随 输出电压增大而减小。构 成互感耦合振荡器。 (2)放大电路不能正常工 作：因为N2在直流通路中 可视为短路，导致放大管 基极直流电位为零，使之 截止。 应在输入端加耦合电容。 (3)满足相位条件：是正反馈
作业
9.5 9.6
9.1.3、LC 正弦波振荡电路
1. LC并联网络的选频响应
1）振荡频率：
jC 1 R jL
R L j [ C ] G jB 2 2 2 2 R (L) R (L)
1 1 1 Q2 1 LC
令B 0，得0
4， 基本组成部分
1) 放大电路：放大作用 2) 正反馈网络：满足相位条件 3) 选频网络：确定f0 4) 非线性环节：稳幅

常合二 为一
5、分类： 1)RC:低频
2)LC：高频
3)石英晶体：稳定度高
9.1.2 RC 正弦波振荡电路 1. RC串并联选频网络(反馈网络)
有： 对于F
U F f U o R R∥ 1 j C 1 j C 1 j C

1 1 3 j( RC ) RC
＋R ∥
1 1 1 得振荡频率： 0 ；f 0 RC RC 2RC 1 F , 振荡时有： 3 0o F 应有： 故对于A 令 RC