波形产生和变换

CB
RB1 RE
2
C2
L
3
路的振荡频率很高,可达1000MHZ。
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改进型
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6.1.3 LC正弦波振荡电路
2.电感三点式振荡电路 电路结构:
若两线圈的自感分别为L1和L2,两个线圈
的互感为M，则两线圈的总电感为:
CB RB2 RE CC
T
C
CE
1 3
uo
+UCC
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5
振荡电路按选频电路的不同分为：
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6.1.2 RC正弦波振荡电路
1.电路结构 R、C构成串、并联选频电路；
Z1、Z2构成正反馈；Rf、R1构成负反馈。
Z1、Z2、Rf、R1构成文氏电桥，故称文氏电桥正弦 波振荡电路。
1 1 f0 U f U o 且u 与u 同相 可以证明：当 f o 2 RC 时， 3
放大环节
A U o /U i


Uo

该条件是必要条件，但不是充分条件，在电源
U
f
正反馈环节
F U f /U o

接通时起振的幅值条件应为：
| AF | 1
自激振荡电路
注意：振荡电路要产生一种频率的正弦信号，必须有选频电路
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4
6.1.1 正弦波振荡电路的基本原理
在滞回比较器上引入了具有延迟特性的RC
负反馈支路构成。电路及波形如图
R
工作原理
设：电源接通瞬间uC=0,运放处于正饱和
则同向输入端电压为： u H
R1 UZ R1 R2
+ uC -
uC u+
+
A0 +
R0
uo
R1 uo uC t
0
R2
DZ T
t1 t2
±UZ
此时C充电,uC=u-,按指数曲线上升,当u-升到略 大于u+H时,运放输出变为负饱和,则
第 6章 波形产生和变换
主要内容
6.1 正弦波振荡电路 6.2 多谐振荡电路 6.3 单稳态触发器和施密特触发器
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1
波形产生和变换
概 述（名词）
波形产生电路：无需外加输入信号便能自动产生各种周期性的波
形的电路（也称为振荡电路）。如正弦波、矩形波、三角波等。
波形产生电路分类：正弦波产生电路、非正弦波产生电路两种。
+
RC
RB1//RB2
C2
3
相位平衡条件的满足必须遵循以下原则：
（1）发射极两侧支路的电抗应为同一性质（均为电
ui
+ -
uo
1
T uf
感或均为电容）
（2）基极与集电极之间支路的电抗与发射极两侧电 抗性质不同。
RB1//RB2
+
L1
2 3
L2
C
另外,振荡频率不仅与C和L有关,也与晶体管参数有关。由于晶体管参数 受温度的影响而变化,所发LC三点式振荡电路频率不稳定。如果要求频率稳 定,常用石英晶体振荡电路。
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6.2 多谐振荡器
主要内容
6.2.1 用集成运放构成的多谐振荡器 6.2.2 用石英晶体构成的多谐振荡器 6.2.3 用555集成定时器构成的多谐振荡器
多谐振荡器：一种能直接产生方波或矩形波的自激振荡器
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6.2.1 用集成运放构成的多谐振荡器
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6.2.1 用集成运放构成的多谐振荡器
振荡频率分析
在t0≤t≤t1时电容电压为（用三要素法） t t t t 0 0 R1 + uC U Z (u L U Z )e RC U Z ( U Z U Z )e RC u C R1 R2 当t=t1时，有： t t

2.振荡的建立和稳定： 自激振荡电路的起振过程
接通电源→噪声（扰动）→放大→正反馈→再放
Ui
放大环节
A U o /U i


Uo

U
f
正反馈环节
F U f /U o

大→振幅不断增大→进入非线性区→使|AF|=1→
电路维持稳定的等幅振荡。
自激振荡电路
选频电路的选频过程
噪声（扰动）中含有丰富的频谱成分→选频电路→将某一频率的正 弦信号挑选出来→使其满足振荡条件，而其它频率成分不满足振荡 条件→振荡电路产生单一频率的正弦波 RC振荡电路、 LC振荡电路、 晶体振荡电路等
使毛剌叠加在波形上,易使输出波形失真。
交流通路
因此,电感三点式振荡电路工作频率不宜太高,常在几十兆赫以下。
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6.1.3 LC正弦波振荡电路
三点式LC正弦振荡电路总结 幅值平衡条件是通过提供合适的直流通路
和选取恰当的电抗参数来加以满足。
ui
+
- uo
1 C1 2 L uf

Us



f
+ ∑ + U


Ui
放大环节
A U o /U i


Uo
f
如果逐渐增大 U f ，减小 ，当 时变成自激振荡电路，如图所示
Us

Us 0


U

f
Ui


正反馈环节
F U f /U o


可见，自激振荡必须做到 所以 U o AF U o


U
f
Ui

因为
Uo Ui A

Ui
+

- Ao + + R C C
f
Uo
}Z
}
1
U
-
R
Z2
随振幅不断加强，Uo增大，Rf的电流增加，温度升高Rf电阻值下降；
Rf减小，负反馈加强，使A下降,最后稳定于|AF|=1,Uo不再增大。
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7
6.1.2 RC正弦波振荡电路
2.实用电路 (2)采用二极管实现稳幅的电路
U
f
Uo F

自激振荡的平衡条件为 其中
AF 1 即

AF | AF | / A F 1
振荡的平衡条件为：
（1）相位平衡条件 （2）幅频平衡条件
A | A | / A
F | F | / F
Ui
A F 2n
| AF | 1
n 0,1, 2,
t
集成运放构成的多谐振荡器,常用于 10KHZ以下的低频率振荡电路中。
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T1
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T2
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6.2.2 用石英晶体构成的多谐振荡器
石英晶体：是利用石英晶体的压电效应制成的一种谐振器件。
结构：将二氧化硅（SiO2）结晶体按一定方向切割成很薄的晶片,表面抛 光后涂敷银层,封装后引出管脚即成。如图
1 1 T 2 RC ln(1 2 R1 ) R2
当取R2＝1.16R1时,
矩形波频率近似为
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fo
1 2 RC
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6.2.1 用集成运放构成的多谐振荡器
占空比可调的多谐振荡器 占空比：矩形波高电平的时间T1与周期T之
比的百分数，称为矩形波的占空比。即
L1 L2 2
L=( L1 L2 2M )
1 振荡频率为： f 0 2 ( L1 L2 2 M )C
ui
+
-
uo
1
特点：
T uf
L1
2 3
调节C可以改变振荡频率； 由于反馈电压取自电感L2上,它对高次谐波阻抗大,反
RB1//RB2
L2
C
+
馈电压中高次谐波成分大,易产生高次谐波自激振荡,
6.1.2 RC正弦波振荡电路 6.1.3 LC正弦波振荡电路
建立振荡的起振条件
振荡电路分析的主要内容是：
保持振荡的平衡条件
振荡电路的振荡频率
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下页3ຫໍສະໝຸດ 6.1.1 正弦波振荡电路的基本原理

1.自激振荡条件：正反馈放大电路原理图
可见，净输入为 U i U s U
RB1 RE CE C2 RB2 CB C1 2 3 1 L RC CC +UCC uo
特点：
L、C1、C2构成并联谐振电路,总电流很小； uo与ui反相、uf与uo反相、uf与ui同相,满足自振的 平衡条件； 适当选择A、F,使起振时|AF|>1,起振后|AF|=1。 振荡频率为：
f0 1 2 LC 2 L 1 C1C2 C1 C2
R1

Rf A - o + + R

Uo
Ui
+

C
f
}Z
}Z
2
1
U
C
R
可见： 该电路满足相位平衡条件

-
当反馈系数 F