信号产生电路
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第10章 信号产生电路
24
石英晶体具有很高的Q值及等效L/C值，由 石英晶体组成的振荡器其频率稳定度可达 10−6~10−8。 2、石英晶体的特性与等效电路 1）结构 2）压电效应和压电谐振 压电效应： 压电效应：当石英晶片的两电 极间加一电场， 极间加一电场，晶片会产生机 械形变， 械形变，反之， 反之，机械力又会在 晶片上产生电场。 晶片上产生电场。
5
10.2 RC正弦波振荡电路
1、文氏电桥（ 文氏电桥（RC串并联） 串并联）振荡器 1）RC串并联网络的选频特性 Z 1 = R1 + (1 / jωC1 )
R2 Z 2 = R2 //(1 / jωC 2 ） = 1 + jωR2C 2 & U Z2 f & F= = & U i Z1 + Z 2
23
10.3.4 石英晶体振荡器
1、正弦波振荡器的频率稳定问题 工程技术中， 工程技术中，常要求振荡器的振荡频率十分稳定。 常要求振荡器的振荡频率十分稳定。 如通讯系统中的射频振荡器， 如通讯系统中的射频振荡器，数字系统中的时钟发生 器等。 器等。 频率稳定度： 频率稳定度：衡量振荡频率稳定程度的质量指标。 衡量振荡频率稳定程度的质量指标。定 义为在特定时间内频率的相对变化量 义为在特定时间内频率的相对变化量∆f /fo。 LC振荡电路中Q值对频率稳定度有较大影响， 值对频率稳定度有较大影响，Q增 大，f 稳定度提高。 稳定度提高。 L 体积 ， R（线圈损耗） 线圈损耗） R 1 L 且分布电容C 。 Q= ⋅ ↑ L R C ↑ C 电路中不稳定电容C（分 C 布电容、 布电容、杂散电容） 杂散电容）影响 。
1 = R1 C 2 1 1 + R + C + j ωR1C 2 − ωR C 2 1 2 1 1 1 & F= = 1 ω ωo 3 + j ωRC − 3 + j − ωRC ωo ω
石英晶体具有很高的Q值及等效L/C值，由 石英晶体组成的振荡器其频率稳定度可达 10−6~10−8。 2、石英晶体的特性与等效电路 1）结构 2）压电效应和压电谐振 压电效应： 压电效应：当石英晶片的两电 极间加一电场， 极间加一电场，晶片会产生机 械形变， 械形变，反之， 反之，机械力又会在 晶片上产生电场。 晶片上产生电场。
5
10.2 RC正弦波振荡电路
1、文氏电桥（ 文氏电桥（RC串并联） 串并联）振荡器 1）RC串并联网络的选频特性 Z 1 = R1 + (1 / jωC1 )
R2 Z 2 = R2 //(1 / jωC 2 ） = 1 + jωR2C 2 & U Z2 f & F= = & U i Z1 + Z 2
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10.3.4 石英晶体振荡器
1、正弦波振荡器的频率稳定问题 工程技术中， 工程技术中，常要求振荡器的振荡频率十分稳定。 常要求振荡器的振荡频率十分稳定。 如通讯系统中的射频振荡器， 如通讯系统中的射频振荡器，数字系统中的时钟发生 器等。 器等。 频率稳定度： 频率稳定度：衡量振荡频率稳定程度的质量指标。 衡量振荡频率稳定程度的质量指标。定 义为在特定时间内频率的相对变化量 义为在特定时间内频率的相对变化量∆f /fo。 LC振荡电路中Q值对频率稳定度有较大影响， 值对频率稳定度有较大影响，Q增 大，f 稳定度提高。 稳定度提高。 L 体积 ， R（线圈损耗） 线圈损耗） R 1 L 且分布电容C 。 Q= ⋅ ↑ L R C ↑ C 电路中不稳定电容C（分 C 布电容、 布电容、杂散电容） 杂散电容）影响 。
1 = R1 C 2 1 1 + R + C + j ωR1C 2 − ωR C 2 1 2 1 1 1 & F= = 1 ω ωo 3 + j ωRC − 3 + j − ωRC ωo ω
信号产生电路自激振荡
稳幅网络：稳 定输出信号的 幅度，防止信 号过载或失真
工作原理
信号产生电路自激振荡是指电路 中的信号源产生信号，并通过反 馈回路将信号反馈到输入端，形
成闭环。
自激振荡的频率由电路的参数和 反馈回路的增益决定。
A
B
C
D
当反馈信号的相位与输入信号的 相位相同时，电路处于自激振荡
状态。
自激振荡的幅度由电路的增益和 反馈回路的相位决定。
03
增益大于1：信号产生电路中的增益大于1， 使得输出信号不断放大
04
频率稳定：信号产生电路中的频率稳定，使得 输出信号的频率始终保持稳定
振荡电路的组成
放大器：将输 入信号放大， 提供足够的功
率驱动负载
正反馈网络： 将输出信号的 一部分反馈到 输入端，形成
闭环控制
选频网络：选 择特定频率的 信号，滤除其 他频率的信号
测量领域
01
02
03
04
信号发生器：产 生各种波形和频 率的信号，用于 测试和测量电子 设备
频谱分析仪：分 析信号的频率成 分，用于测量信 号的频率特性
网络分析仪：测 量网络的传输特 性，如阻抗、相 位等
示波器：测量信 号的波形、频率、 幅度等参数，用 于分析信号的时 域特性
自动化控制领域
01
02
PART 02
信号产生电路自激振荡的 类型
7
矩形波自激振荡电路
01
02
03
04
电路组成：包括 放大器、正反馈 网络、选频网络 和输出电路
工作原理：利用 正反馈网络产生 自激振荡，选频 网络滤除高频分 量，输出电路得 到矩形波信号
特点：输出信号 为矩形波，频率 稳定，易于实现
信号处理与信号产生电路
不可缺少！
UOH＝＋ UZ1＋ UD2 UOL＝－( UZ2 ＋ UD1)
UOH＝ － UOL＝ UZ
1. 单门限电压比较器
电压比较器的分析方法：
（1）写出 uP、uN的表达式，令uP＝ uN，求解出的 uI即为UT； （2）根据输出端限幅电路决定输出的高、低电平； （3）根据输入电压作用于同相输入端还是反相输入端决定输出 电压的跃变方向。
vO
t
Vth1
R1 R2
VZ
Vth2
R1 R2
VZ
vO1 VZ 0
vO1
VZ
Vth2
Vo Vth12
R1RV1ZVZ
t
Vp1 0V Vn1
2 锯齿波发生器
C
Vm
T1 T2
vI R1 vN
v R2 vP
R v VREF
P1
-
+A1
R vO'
R3v4 I O1
R vO
iR R4
iC
N
-
+ A2
特点： 门限电压vREF
vI VREF
+VCC
+
A -
vO
-VEE
运放处于开环状态
虚短不成立，可用虚断
vO VOH
当vi > vREF时 , vo = +voH
O
VREF
vI
当vi < vREF时 , vo = voL
VOL
1. 单门限电压比较器
输入为正负对称的正弦波 时，输出波形如图所示。
vI VREF
0
1
FV 32 ( 0 )2
0
( 0 )
相频响应
信号产生电路
C 0.01μF
R
10kΩ
10kΩ
Au
随之下降至 Au 3 ， Uo
（2）由选频网络可求得振荡频率为
1 1 f0 Hz 1.59kHz 3 6 2 RC 2 10 10 0.0110
（3）R2影响输出电压的波形和幅度。为了保证起振，须满足
R2﹥2R1- R3,若R2过小，电路会停振；R2略大于2R1- R3，起 振后的输出振荡幅度较小，但输出波形比较好；若R2增大， 输出电压幅度跟着增大，失真也增大，当 R2﹥2R1时，将 ，
相频特性为：
0 f arctan 0 3
由此可作出 Fu 的幅频特性和相频特性的曲线图分别为
+90°
00
幅频特性为：
-90°
1 F 由图可见，当 时， u 3 ，即 0
1 U 2 U1 3
，f 0，
从图中可以看出，RC串联支路， RC并联支路，R1支路，RF支路，刚好 构成一个文氏电桥的四个臂，运算放 大器的输入端和输出端分别跨接在电 桥的对角线上，故把这种振荡电路称 为RC桥式振荡电路，也称之为文氏桥 式振荡电路，如图（b）所示。
热敏电阻
＋ U id －
（b）文氏电桥
.
＋
U od
.
（a）RC桥式正弦波振荡电路
2.振荡的平衡条件和起振条件 1）振荡的平衡条件
由以上的分析可知，振荡的平衡条件包括振幅平衡条件 和相位平衡条件： （1）振幅平衡条件（幅度平衡条件）
Au Fu 1
即在振荡闭环正反馈环中，环路总的传输系数应该等于1，使反馈 电压与输入电压大小相等。
（2）相位平衡条件
a f 2n (n 0,1, 2, )
6章信号产生与变换电路
C
1 f0 2 LC
振荡频率仅取决于电感L和电容C，与C1、C2和管子的极 间电容关系很小，因此振荡频率的稳定度较高，其频率稳定 度的值可小于0.01％。再高的稳定度 时，要用晶体振荡器。
6.1.4 石英晶体正弦波振荡电路
1．石英晶体的基本知识
（1）压电特性
在石英晶片两极加一电场，晶片会产生机械变形。相 反，若在晶片上施加机械压力，则在晶片相应的方向上会 产生一定的电扬，这种现象称为压电效应。一般情况下， 晶片机械振动的振幅和交变电场的振幅都非常小，只有在 外加某一特定频率交变电压时，振幅才明显加大，这种现 象称为压电谐振，它与LC回路的谐振现象十分相似。上述 特定频率称为晶体的固有频率或谐振频率。
三角波振荡电路 锯齿波振荡电路
6.1 正弦波振荡电路
在科学研究、工业生产、医学、通讯、测量、自 控和广播技术等领域里，常常需要某一频率的正弦波 作为信号源。例如，在实验室，人们常用正弦波作为 信号源，测量放大器的放大倍数，观察波形的失真情 况。在工业生产中， ，应用高频正弦信号可以进行感 应加热，利用超声波可以探测金属内的缺陷；在医疗 仪器中，利用超声波可以检测人体内器官的病变。在 通讯和广播中更离不开正弦波。可见，正弦波应用非 常广泛，只是应用场合不同，对正弦波的频率、功率 等的要求不同而已。 正弦波振荡电路又叫正弦波产生电路。
为了减少管子的极间电容对振荡频率的影响，可在电感 L支路中串接电容C，使谐振频率主要由L和C决定，而Cl和 C2只起分压作用。
电容三点式改进电路
+VCC Rb1 Cb C1 Rb2 Ce uf Re C2 L
Rc
1 f0 2 LC
1 1 1 1 1 C C C1 C2 C
1．石英晶体的基本知识 （2）等效电路
1 f0 2 LC
振荡频率仅取决于电感L和电容C，与C1、C2和管子的极 间电容关系很小，因此振荡频率的稳定度较高，其频率稳定 度的值可小于0.01％。再高的稳定度 时，要用晶体振荡器。
6.1.4 石英晶体正弦波振荡电路
1．石英晶体的基本知识
（1）压电特性
在石英晶片两极加一电场，晶片会产生机械变形。相 反，若在晶片上施加机械压力，则在晶片相应的方向上会 产生一定的电扬，这种现象称为压电效应。一般情况下， 晶片机械振动的振幅和交变电场的振幅都非常小，只有在 外加某一特定频率交变电压时，振幅才明显加大，这种现 象称为压电谐振，它与LC回路的谐振现象十分相似。上述 特定频率称为晶体的固有频率或谐振频率。
三角波振荡电路 锯齿波振荡电路
6.1 正弦波振荡电路
在科学研究、工业生产、医学、通讯、测量、自 控和广播技术等领域里，常常需要某一频率的正弦波 作为信号源。例如，在实验室，人们常用正弦波作为 信号源，测量放大器的放大倍数，观察波形的失真情 况。在工业生产中， ，应用高频正弦信号可以进行感 应加热，利用超声波可以探测金属内的缺陷；在医疗 仪器中，利用超声波可以检测人体内器官的病变。在 通讯和广播中更离不开正弦波。可见，正弦波应用非 常广泛，只是应用场合不同，对正弦波的频率、功率 等的要求不同而已。 正弦波振荡电路又叫正弦波产生电路。
为了减少管子的极间电容对振荡频率的影响，可在电感 L支路中串接电容C，使谐振频率主要由L和C决定，而Cl和 C2只起分压作用。
电容三点式改进电路
+VCC Rb1 Cb C1 Rb2 Ce uf Re C2 L
Rc
1 f0 2 LC
1 1 1 1 1 C C C1 C2 C
1．石英晶体的基本知识 （2）等效电路
第八章 信号产生电路
1 LC fo ≈ 1 2π LC
ωo ≈
谐振时的输入阻抗
Zo R 2 + (ω o L ) 2 Q = = = Qω o L R ω oC
LC并联谐振回路的幅频特性曲线 并联谐振回路的幅频特性曲线
|Z|
Q为谐振回路的品
Q小 小 Q大 大
质因数， 值越大， 质因数，Q值越大， 曲线越陡越窄， 曲线越陡越窄，选
|F|
1/3
ϕF = 0
1 ω0 = RC
ωo
φF +90°
ω
ωo
-90°
ω
3.振荡频率和起振条件 3.振荡频率和起振条件 振荡频率由相位平衡条件确定 因为： 因为： ϕ A
= 0 要满足相位条件：ϕ A + ϕ F = 0 要满足相位条件：
必须使 ϕ F = 0 , 在f=f0处， 1 振荡频率： 振荡频率： f0 = 2πRC 起振条件： 起振条件： AF=1，而 ， 因为： 因为：A= 1 + Rf
F=
•
1
ω ω0 3 + j( − ) ω0 ω
1 ω 式中： 式中： 0 = RC
幅频特性
& F =
1
ω ωo 2 3 +( − ) ωo ω
2
相频特性
ϕ f = −arctg
|F|
1/3
ω ωo ( − ) ωo ω
3
φF +90°
ωo ωo
ω
ω
1 当 ω = ω0 = 时， RC
│F│= │F│max=1/3
R C R1
∞ － A + +
uf
uo
2. RC 串并联网络的选频特性
ωo ≈
谐振时的输入阻抗
Zo R 2 + (ω o L ) 2 Q = = = Qω o L R ω oC
LC并联谐振回路的幅频特性曲线 并联谐振回路的幅频特性曲线
|Z|
Q为谐振回路的品
Q小 小 Q大 大
质因数， 值越大， 质因数，Q值越大， 曲线越陡越窄， 曲线越陡越窄，选
|F|
1/3
ϕF = 0
1 ω0 = RC
ωo
φF +90°
ω
ωo
-90°
ω
3.振荡频率和起振条件 3.振荡频率和起振条件 振荡频率由相位平衡条件确定 因为： 因为： ϕ A
= 0 要满足相位条件：ϕ A + ϕ F = 0 要满足相位条件：
必须使 ϕ F = 0 , 在f=f0处， 1 振荡频率： 振荡频率： f0 = 2πRC 起振条件： 起振条件： AF=1，而 ， 因为： 因为：A= 1 + Rf
F=
•
1
ω ω0 3 + j( − ) ω0 ω
1 ω 式中： 式中： 0 = RC
幅频特性
& F =
1
ω ωo 2 3 +( − ) ωo ω
2
相频特性
ϕ f = −arctg
|F|
1/3
ω ωo ( − ) ωo ω
3
φF +90°
ωo ωo
ω
ω
1 当 ω = ω0 = 时， RC
│F│= │F│max=1/3
R C R1
∞ － A + +
uf
uo
2. RC 串并联网络的选频特性
信号产生电路
正弦波振荡电路
LC 振荡电路 1.LC并联谐振回路 ► 幅频特性曲线 Z0为并联谐
振阻抗 L Z0 = = Qω0L RC Q L = =Q ω0C C
Q为谐振回路的品质因数，Q值越大， 为谐振回路的品质因数， 值越大， 曲线越陡越窄，选频特性越好。 曲线越陡越窄，选频特性越好。 谐振时LC并联谐振电路相当一个电阻。 谐振时 并联谐振电路相当一个电阻。 并联谐振电路相当一个电阻
3 f0 f
+90° °
相频特性： 相频特性： = −arctg 1 ( f − f0 ) –90° ° ϕ
f
用运放组成的RC振荡器： 用运放组成的 振荡器： 振荡器
文 氏 桥 选 频 电 路 R C R C uo Rf
uo 3
同 RF 相 放 大 器
因为： ϕ A 因为：
=0
只有在 f0 处
_
∞
• LC振荡电路适用于高 频
LC振荡电路 振荡电路 LC振荡电路的选频电路由电感和电容构 振荡电路的选频电路由电感和电容构 成，可以产生高频振荡。由于高频运放价格 可以产生高频振荡。 较高，所以一般用分立元件组成放大电路。 较高，所以一般用分立元件组成放大电路。
振荡电路做一简单介绍， 本节只对 LC振荡电路做一简单介绍，重点掌握相位条件的判别。 振荡电路做一简单介绍 重点掌握相位条件的判别。
RC振荡电路 RC振荡电路
RF R C R C
_ ∞ + +
∆ ∆ ∆ ∆ R1
uo
RC选频网络 选频网络
同相比例运算电路
2. RC振荡电路 振荡电路
用RC 电路构成选频网络的振荡电路即所谓的 RC 振荡电路， 选频网络有多种， 振荡电路，可选用的 RC 选频网络有多种，这里 只介绍文氏桥选频电路 文氏桥选频电路。 只介绍文氏桥选频电路。 R1 C1
信号产生电路
1 0 3 j 0
反馈系数
FV 1 0 3 j 0
当C1 =C2、R1 =R2时:
ω=ω0=1/RC 或 f = f0 =1/2πRC FVmax=1/3
f 0
当 f=f0 时的反馈系 数 与频率f0无关。此时 的相角 f =0。即改变 频率不会影响反馈系数 和相角，在调节谐振频 率的过程中，不会停振， 也不会使输出幅度改变。
V0 幅值趋与稳定。
⑵.估算输出电压V0m (VD=0.6V)
' 稳幅时：AV 9.1K R3 5.1K / 5.1K 3 ' R3 1.1K
I
0.6V I 1.1K V0 m 1.1K 5.1K 9.1K V0 m 15.3K 0.6V 1.1K 5.1K 9.1K
(4) 电路的稳幅过程
振荡电路的稳幅作用是靠热敏电阻R1实现的。R1是正 温度系数热敏电阻，当输出电压升高，R1上所加的电压 升高，即温度升高，R1的阻值增加，负反馈增强，输出 幅度下降。反之输出幅度增加。若热敏电阻是负温度系
数，应放置在Rf 的位置。
例 1 ：⑴.试分析D1、D2自动稳幅原理；
RC串并联网络的频率特性曲线
(3)振荡的建立与稳定
为满足振荡的幅度条件 AF =1， 所以Af≥3。加入Rf、R1支路，构成串 联电压负反馈。
Af 1 Rf R1 3
当电路达到稳定平衡状态时：
AV 3
Vf 1 FV Vo 3
1 f f0 2π RC
Q I L /I I C / I 0 L / R 1 / 0 CR
信号发生电路的原理和应用
信号发生电路的原理和应用1. 信号发生电路的概述信号发生电路是电子设备中常见的一种电路，用于产生特定的电信号。
这些电信号可以用于各种应用，例如音频设备、通信系统、计算机硬件等。
本文将介绍信号发生电路的原理和应用。
2. 信号发生电路的原理信号发生电路的原理基于振荡器的概念。
振荡器是一种将电能转换为振荡信号的电路。
其工作原理是通过正反馈回路，将一部分输出信号反馈到输入端，使得电路产生自激振荡。
常见的振荡器类型有：RC振荡器、LC振荡器和晶体振荡器。
2.1 RC振荡器RC振荡器通过利用电容和电阻的充放电过程来产生振荡信号。
当电容通过电阻放电时，电压逐渐降低，直到达到下限值。
然后电容开始充电，电压逐渐升高，直到达到上限值。
这个充放电循环会以一定的频率重复进行，产生振荡信号。
2.2 LC振荡器LC振荡器是使用电感和电容组成的谐振电路。
电感和电容的共振频率决定了振荡信号的频率。
当电路中的能量经过往复充放电后，电感和电容之间会产生电流振荡。
这种振荡会持续下去，从而产生振荡信号。
2.3 晶体振荡器晶体振荡器是一种使用固定频率的压电晶体产生振荡信号的电路。
当施加电压到压电晶体上时，晶体会通过压电效应振荡，并产生特定频率的电信号。
晶体振荡器的频率稳定性较高，广泛用于无线通信、计算机和音频设备等领域。
3. 信号发生电路的应用信号发生电路具有丰富的应用场景，在各个领域都有广泛的应用。
以下是一些常见的应用示例：3.1 音频设备信号发生电路在音频设备中被广泛应用，例如音频合成器和音乐合成器。
这些设备利用信号发生电路产生不同频率和波形的音频信号，用于音乐创作、录音和放音等方面。
3.2 通信系统在通信系统中，信号发生电路用于产生频率稳定、幅度可调的射频信号。
这些信号用于调制解调器、无线电设备和通信基站等设备中，用于无线通信、电视广播和卫星通信等应用。
3.3 计算机硬件信号发生电路在计算机硬件中也有重要的应用。
例如，时钟发生器使用信号发生电路产生时钟信号，用于同步计算机的各个部件。
电子技术基础： 信号产生电路
锯齿波与 三角波的区别在于 波形上升和下降的 斜率不对称。
小结
掌握正弦信 号产生电路 的分析
熟悉非正弦 信号产生电 路的原理
R
R1
C +
+
-A +
+
R
C uf ui
u0
稳幅措施 取Rf为负温度系数热敏电阻
反馈网络 选频网络
R1
Rf
R C
-A +
RC
实
用
正
弦
波
振
荡
u0
电 路
起振时信号小，二极管电阻大
Au
1 Rf R1
3
起振后二极管电阻逐渐减小，
Au
1
Rf R1
3
8.2 非正弦信号产生电路
8.2.1 矩形波发生电路
8.1.2正弦波振荡电路的基本原理
一、产生正弦波振荡的条件
uf = ui’ uf =Fuo=AF ui’
振荡幅值平衡条件
|AF|=1
ui’
Hale Waihona Puke uouiAAF=1 AF = A + F = 2n
振荡相位平衡条件
F
uf
二、初始信号来源及起振条件
1、初始信号来源
利用电路中瞬态扰动信号，
ui’
uo
T
2R 3C
ln(1
2R1 R2
)
占空比可调电路 波形高电平的时间与周期之比被称为占空比
8.2.2 三角波发生电路
方波电路 +
积分电路 =
三角波发生电路
实用三角波发生电路
uo
1 R3C uo1 (t1
t0 ) uo (to )
小结
掌握正弦信 号产生电路 的分析
熟悉非正弦 信号产生电 路的原理
R
R1
C +
+
-A +
+
R
C uf ui
u0
稳幅措施 取Rf为负温度系数热敏电阻
反馈网络 选频网络
R1
Rf
R C
-A +
RC
实
用
正
弦
波
振
荡
u0
电 路
起振时信号小，二极管电阻大
Au
1 Rf R1
3
起振后二极管电阻逐渐减小，
Au
1
Rf R1
3
8.2 非正弦信号产生电路
8.2.1 矩形波发生电路
8.1.2正弦波振荡电路的基本原理
一、产生正弦波振荡的条件
uf = ui’ uf =Fuo=AF ui’
振荡幅值平衡条件
|AF|=1
ui’
Hale Waihona Puke uouiAAF=1 AF = A + F = 2n
振荡相位平衡条件
F
uf
二、初始信号来源及起振条件
1、初始信号来源
利用电路中瞬态扰动信号，
ui’
uo
T
2R 3C
ln(1
2R1 R2
)
占空比可调电路 波形高电平的时间与周期之比被称为占空比
8.2.2 三角波发生电路
方波电路 +
积分电路 =
三角波发生电路
实用三角波发生电路
uo
1 R3C uo1 (t1
t0 ) uo (to )
信号发生电路
8.2 正弦波振荡电路组成及振荡条件
1. 正弦波振荡的条件 无外加输入信号，输出单一频率固定幅值的正弦波信号。 与负反馈放大电路的振荡的不同之处：在正弦波振荡电 路中引入的是正反馈，且振荡频率可控。
Xi
+ +X +
i
A
Xo
X i
A F
Xo
Xf
F
Xf
在电扰动下，对于某一特定频率f0的信号形成正反馈： X o X i' X o
要产生正弦波振荡，必须有满足相位条件的f0，且在 合闸通电时对于f= f0信号有从小到大直至稳幅的过程， 即满足起振条件。
2. 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，保证电路产生正弦波振荡 4) 稳幅环节（非线性环节）：稳幅
常合二为一
3、分析方法
2
f0 f f f F arctan 0 3
F
9 0 0 f0 9 0 f
F 1 3
f0
f
(a) 幅频特性
(b) 相频特性
RC串并联网络的频率特性
3.振荡的建立与稳定
Uo R3 A 1 3 Uf R4
R3 2R4
30pF
C2
500kHz
③
8.5 非正弦波发生电路
矩形波发生电路
U 'P
O
uC t
R1
uN uP
C
A
R3
R4
U ''P
uO
UZ
uo
T1
O
t
T
R2
+ － UZ
模电第七章07信号处理电路
正弦波振荡电路输出的交流电能是从电源的 直流电能转化而来。输出功率可以从几毫瓦到几 十千瓦。
正弦波振荡信号的频率范围：一赫以下至几百 兆赫。
3
正弦波振荡电路的应用
1. 作为信号源，广泛用于量测、自动控制、通讯、 广播电视及遥控等方面。 2. 作为高频能源，用于高频感应加热、冶炼、淬 火以及超声波焊接等工业加工方面。
放大电路中存在噪声即瞬态扰动，这些扰动可分 解为各种频率的分量，其中也包括有fo分量。 选频网络：把fo分量选出，把其他频率的分量
衰减掉。这时，只要：
|AF|>1，且A+ B =2n，即可起振。
9
问题2：如何稳幅？
起振后，输出将逐渐增大，若不采取稳幅，这 时若|AF|仍大于1，则输出将会饱和失真。
RC移相式正弦波振荡电路
三、用分立元件组成的RC振荡器
+
RF
R
R1
R–C1 R2
C +
C1 + – + T1 C2
R
C
+
RE1 R3
+UCC
RC2 +
+
– –
+
T2
C3
+
RE2 CE
RC网络正反馈，RF、RE1组成负反馈，调整到合
适的参数则可产生振荡。
30
7.1.4 LC 振荡电路
1 .变压器反馈式振荡电路 2 .三点式振荡电路
• 电路组成
放大电路: 三极管共发射极放大电路 选频网络:
LC并联回路作为共发射极放大电路三 极管的集电极负载，起选频作用
反馈网络:
由变压器副边绕组N2上的电压 作为反馈信号
• 用瞬时极性法分析振荡相位条件
正弦波振荡信号的频率范围：一赫以下至几百 兆赫。
3
正弦波振荡电路的应用
1. 作为信号源，广泛用于量测、自动控制、通讯、 广播电视及遥控等方面。 2. 作为高频能源，用于高频感应加热、冶炼、淬 火以及超声波焊接等工业加工方面。
放大电路中存在噪声即瞬态扰动，这些扰动可分 解为各种频率的分量，其中也包括有fo分量。 选频网络：把fo分量选出，把其他频率的分量
衰减掉。这时，只要：
|AF|>1，且A+ B =2n，即可起振。
9
问题2：如何稳幅？
起振后，输出将逐渐增大，若不采取稳幅，这 时若|AF|仍大于1，则输出将会饱和失真。
RC移相式正弦波振荡电路
三、用分立元件组成的RC振荡器
+
RF
R
R1
R–C1 R2
C +
C1 + – + T1 C2
R
C
+
RE1 R3
+UCC
RC2 +
+
– –
+
T2
C3
+
RE2 CE
RC网络正反馈，RF、RE1组成负反馈，调整到合
适的参数则可产生振荡。
30
7.1.4 LC 振荡电路
1 .变压器反馈式振荡电路 2 .三点式振荡电路
• 电路组成
放大电路: 三极管共发射极放大电路 选频网络:
LC并联回路作为共发射极放大电路三 极管的集电极负载，起选频作用
反馈网络:
由变压器副边绕组N2上的电压 作为反馈信号
• 用瞬时极性法分析振荡相位条件
信号产生电路与变换电路
直至达到下门限，输出电压跳 变。
uc UT+
t
UT-UZ
uc达到UT-时，uo上跳。
当uo 重新回到＋UZ 后，电路又进入另一个周期性的变化。
完整的波形：
uc
UT+
t 0 UT-
uo +UZ
t
计算振荡周期T。
0
- UZ
T
周期与频率的计算：
uc +UZ
UT+
t 0
UT-UZ
T1
T2
T= T1 + T2 =2 T2
只要 uI < UT+ ，则 uO = UZ
下门限 UZ
UT UT+ uI
U
回差
电压
一旦 uI > UT+ ，则 uO = UZ
U = UT+ UT
当 uI 逐渐减小时
只要 uI > U T ，则 uO = U一Z旦 uI < UT ，则 uO = UZ
特点：
uI 上升时与上门限比, uI 下降时与下门限比。
一、正弦波发生器
1 正弦波振荡电路的基本概念 2 正弦波振荡电路
1.1正弦波振荡器的振荡条件
a.振荡条件
正反馈放大电 路如图示。（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 AF a f
iL和输入电压vi的关系。
il
iR
vi R
限制：最大负载电流受到最大
运放电流的限制，最小负载电
流又受到运放输入电流的限制，
输出电压正比于输入电流，与负载无关，实现I/V变换。
uc UT+
t
UT-UZ
uc达到UT-时，uo上跳。
当uo 重新回到＋UZ 后，电路又进入另一个周期性的变化。
完整的波形：
uc
UT+
t 0 UT-
uo +UZ
t
计算振荡周期T。
0
- UZ
T
周期与频率的计算：
uc +UZ
UT+
t 0
UT-UZ
T1
T2
T= T1 + T2 =2 T2
只要 uI < UT+ ，则 uO = UZ
下门限 UZ
UT UT+ uI
U
回差
电压
一旦 uI > UT+ ，则 uO = UZ
U = UT+ UT
当 uI 逐渐减小时
只要 uI > U T ，则 uO = U一Z旦 uI < UT ，则 uO = UZ
特点：
uI 上升时与上门限比, uI 下降时与下门限比。
一、正弦波发生器
1 正弦波振荡电路的基本概念 2 正弦波振荡电路
1.1正弦波振荡器的振荡条件
a.振荡条件
正反馈放大电 路如图示。（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 AF a f
iL和输入电压vi的关系。
il
iR
vi R
限制：最大负载电流受到最大
运放电流的限制，最小负载电
流又受到运放输入电流的限制，
输出电压正比于输入电流，与负载无关，实现I/V变换。
信号产生电路实验总结
信号产生电路实验总结
嘿，朋友们！今天我要来给你们唠唠信号产生电路实验总结。
刚开始做这个实验的时候，哇塞，那感觉就像进入了一个充满神秘信号的奇妙世界！我和小伙伴们都瞪大了眼睛，既兴奋又紧张。
我们摆弄着那些电线、电阻还有各种元器件，就像是在搭积木，但这可不是普通的积木，这可是能产生神奇信号的“宝贝”！比如说，连接一个电容就好像给电路这个大机器加上了一个缓冲垫，信号变得更加稳定啦。
在实验过程中，也遇到了一些小麻烦呢。
有一次，怎么信号就是出不来，就像一个调皮的小精灵故意躲着我们。
我们着急得直跺脚，这可咋办呀？！但我们没有放弃，大家一起讨论、研究，嘿，还真给找到了问题所在。
就好像在迷雾中终于找到了那盏明灯，哇，那感觉别提多棒了！
还记得有一次，我们成功地让信号按照我们想要的方式产生了，那一瞬间，我们都欢呼起来，就跟中了大奖一样兴奋！这种成就感简直爆棚，好嗨哟！
通过这个实验，我深刻地体会到了实践的重要性。
这就好比学游泳，光在岸上看是不行的，必须得跳进水里扑腾几下，才能真正掌握技巧。
而且团队合作也特别重要，每个人都有自己的想法和见解，大家一起碰撞出的火花那才叫精彩呢！
总之，信号产生电路实验真的太有趣啦，让我们在探索中学习，在挫折中成长，在成功中欢呼雀跃！我真希望能再多做几次这样的实验，不断挖掘电路世界的奥秘呢！。
信号产生电路实验总结
信号产生电路实验总结嘿，朋友们！今天咱来聊聊信号产生电路实验总结哈。
你说这信号产生电路实验，就好比是一场奇妙的冒险！在这个过程中，我们就像是勇敢的探险家，一点点去探索那些神秘的电路世界。
还记得刚开始接触的时候，看着那一堆复杂的元件和线路，脑袋都大了一圈，这都啥跟啥呀！但咱可不能退缩，硬着头皮上呗。
慢慢地，就像找到了开启宝藏的钥匙，一点点理解了其中的奥秘。
就说那些电阻、电容啥的，它们就像是电路世界里的小精灵，各自有着独特的作用。
电阻就像是个小卫士，控制着电流的大小；电容呢，像个会魔法的小瓶子，能储存和释放电能。
你想想，要是没有它们，这电路还不得乱套呀！在实验中，可不能马马虎虎的。
有一次我不小心接错了一根线，哎呀，那结果可真是让我哭笑不得。
就好像本来要去东边找宝藏，结果却走到了西边，南辕北辙啦！所以啊，一定要仔细仔细再仔细。
还有啊，调试的过程也特别有趣。
有时候信号就是出不来，急得我抓耳挠腮的，心里那个着急呀！但越是这样，越要冷静下来慢慢找原因。
等终于找到了问题所在，那种成就感，简直爆棚！就好像历经千辛万苦找到了传说中的宝藏一样兴奋。
做这个实验也让我明白了，团队合作的重要性。
一个人的力量毕竟是有限的，大家一起商量、一起探讨，那效率可就高多了。
每个人都能贡献出自己的想法和经验，这实验不就做得更顺溜了嘛！咱再想想，这信号产生电路实验不就跟我们的生活一样吗？有时候会遇到困难，有时候会有小失误，但只要我们不放弃，总能找到解决问题的办法，总能收获属于我们的那份成果。
总之呢，信号产生电路实验是一次充满挑战和乐趣的旅程。
通过这次旅程，我们不仅学到了知识和技能，还锻炼了自己的耐心和毅力。
朋友们，你们说是不是这个理儿？让我们继续在这个神奇的电路世界里探索吧，说不定还有更多的惊喜等着我们呢！。
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.
10
2. RC串并联选频网络的选频特性
反馈系数
FV
(s)
Vf (s) Vo (s)
Z2 Z1 Z2
sCR 13sCR(sCR)2
又 s j
且令 0
1 RC
则
FV
3
j(
1
0
)
0
幅频响应 FV
1
32 ( 0 )2
0
( 0 )
相频响应
f
arctg0
3
.
11
2. RC串并联选频网络的选频特性
学习指导
9.1 正弦波振荡电路的振荡条件
9.2 RC正弦波振荡电路
9.3 LC正弦波振荡电路
9.4 非正弦波振荡电路
小结
作业
.
1
学习指导
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。
L
Z
C
R j(L 1 )
C
若0L
1
0C
电路发生谐振
即 。
0
0
1 LC
1 时， LC 为谐振频率
谐振时阻抗最大且为纯阻性
Z0 RLCQ0LQ 0C
振幅平衡条件从 AF回1到 AF1。
.
6
3. 基本组成部分
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。
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。
稳幅原理及振荡频率的计算。 (3)了解LC正弦波振荡电路的工作原理、组成原则、振荡频率
的计算。 (4)掌握单门限电压比较器和迟滞比较器的工作原理，理解方
波、矩形波、三角波、锯齿波发生器的工作原理。
.
3
9.1 正弦波振荡电路的振荡条件
1. 振荡条件 2. 起振和稳幅 3. 振荡电路基本组成部分
.
4
1. 稳幅 15
4. 稳幅措施
采用非线性元件 二极管
当输出幅值很小时，二极 管D1、D2接近开路，由D1、 D2和R3组成的并联支路的等 效电阻近似为2.7千欧，A约 3.3，>3，有利于起振。
当输出幅值较大时，二极 管D1或D2导通，由D1、D2 和R3组成的并联支路的等效 电阻减小，A随之下降，输 出幅值趋于稳定。
.
16
9.3 LC正弦波振荡电路
9.3.1 LC并联谐振回路选频特性 9.3.2 变压器反馈式LC振荡电路 9.3.3 三点式LC振荡电路 9.3.4 石英晶体振荡电路
.
17
9.3.1 LC并联谐振回路选频特等性效损耗电阻
1. 等效阻抗
1 (R jL)
Z
jC 1 R jL
jC
一般有 RL则
AV
1
Rf R1
3
Av
则振荡电路满足振幅平衡条件
1
AVFV
3 1 3
电路可以输出频率为
f0
1
2RC
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
.
13
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 AVFV 1
热敏电阻的作用
Vo
Io
Rf 功 耗
Rf 温度
FV
1
32 ( 0 )2 0
( 0 ) f arctg0 3
当 0R 1C 或ff021 RC
幅频响应有最大值
FVmax
1 3
相频响应 f 0
.
12
3. 振荡电路工作原理 (+)
当
0
1 RC
时，
f
0
(+) (+) (+)
用瞬时极性法判断可知，电 路满足相位平衡条件
af 2n
此时若放大电路的电压增益为
热敏电阻
Rf 阻值
AV
AV 3
AVFV 1 稳幅
.
14
4. 稳幅措施
采用非线性元件
场效应可管变电（阻JF区E，T）斜率 D iD 、R4随、 vC GS3不vG同整S=而0流V变滤化波
-1V -2V
-3V
vDS
T 压控电阻
稳幅原理
Vo
VG S(负值)
RDS
AV
1
Rp3 R3 RDS
3
.
AV
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。
.
2
电压比较器不仅是波形产生电路中常用的基本单元，也广 泛用于测量电路、自动控制系统和信号处理电路中。希望 予以足够重视。 主要内容：
(1)正弦波振荡电路的振荡条件 (2)RC、LC正弦波振荡电路-----能否振荡 (3)非正弦信号产生电路－－－波形分析、相关计算
基本要求及学习目标: (1)掌握正弦波振荡的相位平衡条件、幅值平衡条件。 (2)掌握RC串并联式正弦波振荡电路的工作原理、起振条件、
反馈网络（构成正反馈）
<1MHZ LC 振荡器 高频
选频网络（选择满足相位平衡条件的>一1M个H频Z率，经常与反馈
网络合二为一。）
稳幅环节
.
8
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
.
9
1. 电路组成
反馈网络兼做选频网络
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。
.
7
3. 基本组成部分
放大电路（包括负反馈放大电路） RC 振荡器 低频
正反馈放大电路 如图示。（注意与 负反馈方框图的差 别）
Xa Xi Xf
若环路增益 AF 1 则 Xa Xf ，去掉 X i ， X o 仍有稳定的输出
又 A F A F afA F af
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
.
动画三
5
2. 起振和稳幅
起振条件
A()F()1
a()f()2n
平衡
# 振荡电路是单口网络，无须输入信号就点能起振，
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。
稳幅的作用就是，当输出信号幅值增加到一定程度时，使