模拟电子技术基础第九讲 正弦波信号产生电路
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模拟电子技术课件第九章 信号产生电路[可修改版ppt]
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f f0 2π1RC
F
Vf Vo
1 3
F=0
为满足振荡的幅度条件 AF 1，所以
Af≥3。加入R3、R4支路，构成串联电压负反馈。
Af
1 R3 R4
3
(2) RC文氏桥振荡电路的稳幅过程
RC文氏 桥振荡电路的 稳幅作用是靠 热敏电阻R4实 现的。
R4是正温度系数热敏电 阻，即温度升高，R4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?
有关同名端的极性请参阅下图。
变压器反馈LC 振荡电路的振荡频 率与并联LC谐振电 路相同，为
f0
2π
1 LC
同名端的极性
电感三点式LC振荡电路
Z1 Z 2 R1 (1/ jC1) + [R2 /(1 jR2C2)]
R2
[R1 (1/ jC1)](1 jR2C2) R2
R2
R1 (1/ jC1) + jR1R2C2 R2C2 / C1 R2
1
(1
R
1
C 2)
j(R
C
-
1
)
RC
1 2 R C
21
21
F
1
(1
R
1
C 2)
§ 9.3 LC正弦波振荡电路
LC正弦波振荡电路的构成与RC正弦波振
荡电路相似，包括有放大电路、正反馈网络、 选频网络和稳幅电路。这里的选频网络是由
LC并联谐振电路构成，正反馈网络因不同类 型的LC正弦波振荡电路而有所不同。
LC并联谐振电路的频率响应 变压器反馈LC振荡电路
电感三点式LC振荡电路
电容三点式LC振荡电路
正弦波发生电路
1、自激振荡器是由放大器A和反馈网络F组成的闭合环路，其 能形成自激振荡须满足：
称 为自激振荡条件。
由于A,F为复数形式，故自激振荡条件又可以表示为：
及 n=0,1,2… Z为整数
①由于场效应管的gm>0，以及电阻
因此式（9）中须有 。即X1和X3必须是同类电抗。
而为满足（8）式，可知X2必须为和X1、X3的相反类电抗。例如X1、X3为电感时X2必须为电容。
②通常分析时，由式（8）解得三点式振荡器的振荡频率，由式（9）求得电路的起振条件。
4、电容三点式振荡器
④当ω>ωp时，X(ω)<0
石英晶体呈容性阻抗
从上述阻抗特性说明：
图13
①当ω=ωs时，石英晶体阻抗为零（忽略R时，若计及R的影响，则为很小的电阻值）。
②当ωs<ω<ωp时，石英晶体相当于一个高Q值电感。
利用上述的两个特性，可以组成两类石英晶体正弦振荡器。
2、石英晶体振荡器
①利用Z(jω)呈高Q值电感特性，替代LC三点式振荡器中的电感，组成振荡频率为石英晶体并联谐振频率ωp的正弦振荡器。如图14（a）和（b）。
1、由闭合环路组成的自激振荡器，其振荡产生的起始信号来自于电路中的各种起伏和外来扰动，例如电路接通电源瞬间的电冲击、电子器件的噪声电压等等，这些电信号中含丰富的频率成分，经选频网络
选出某频率的信号输送至放大器A放大后，经F网络反馈后再放大，……，反复循环直至电路的输出Xo由小至大。最后建立和形成稳定的波形输出。
图7
图8
2、将场效应管的低频等效电路替代图7得图8等效电路，并分析得出：
及
由式（5）或式（7）的自激振荡条件：T=AF=1 有 ：
称 为自激振荡条件。
由于A,F为复数形式，故自激振荡条件又可以表示为：
及 n=0,1,2… Z为整数
①由于场效应管的gm>0，以及电阻
因此式（9）中须有 。即X1和X3必须是同类电抗。
而为满足（8）式，可知X2必须为和X1、X3的相反类电抗。例如X1、X3为电感时X2必须为电容。
②通常分析时，由式（8）解得三点式振荡器的振荡频率，由式（9）求得电路的起振条件。
4、电容三点式振荡器
④当ω>ωp时，X(ω)<0
石英晶体呈容性阻抗
从上述阻抗特性说明：
图13
①当ω=ωs时，石英晶体阻抗为零（忽略R时，若计及R的影响，则为很小的电阻值）。
②当ωs<ω<ωp时，石英晶体相当于一个高Q值电感。
利用上述的两个特性，可以组成两类石英晶体正弦振荡器。
2、石英晶体振荡器
①利用Z(jω)呈高Q值电感特性，替代LC三点式振荡器中的电感，组成振荡频率为石英晶体并联谐振频率ωp的正弦振荡器。如图14（a）和（b）。
1、由闭合环路组成的自激振荡器，其振荡产生的起始信号来自于电路中的各种起伏和外来扰动，例如电路接通电源瞬间的电冲击、电子器件的噪声电压等等，这些电信号中含丰富的频率成分，经选频网络
选出某频率的信号输送至放大器A放大后，经F网络反馈后再放大，……，反复循环直至电路的输出Xo由小至大。最后建立和形成稳定的波形输出。
图7
图8
2、将场效应管的低频等效电路替代图7得图8等效电路，并分析得出：
及
由式（5）或式（7）的自激振荡条件：T=AF=1 有 ：
正弦信号产生电路
vIvP时v， OVOL (低电 ) 平
vIvP时v， OVOH (高电 ) 平
而vp与v0有关，对应于v0的两个电压值可得vp的 两个门限电压(上门限电压和下门限电压) 。
7
9.8 非正弦信号产生电路
9.8.1 比较器
2. 迟滞比较器(施密特触发器)
(1) 电路组成
vI
vN
–
vO
特点：正反馈
VREF
VREF
R2
vP
A +
(2) 门限电压
=1V 100
R1
vPR1R 1R2VREFR1R 2R2vO
10k
下门限电压VT-： v0=VOL时的门限电压。
VT
R1VREF R1R2
R1R 2R2VOL
9
9.8 非正弦信号产生电路
9.8.1 比较器
2. 迟滞比较器(施密特触发器)
(1) 电路组成
vI
vN
vI
VOL =-5V时：
VREF =1V
vN
R2 vP 100
–
A +
R1
vO
VT
R1VREF R2VOH R1R2 R1R2
＝1.04V
10k
VT
R1VREF R2VOL R1R2 R1R2
＝0.94V
V TV TV TR 2(V R O 1H R V 2O)L＝0.1V
11
9.8 非正弦信号产生电路
9.8.1 比较器
2. 迟滞比较器(施密特触发器)
(3) 传输特性
vI
vN
–
vO
当vI=0时： v0=VOH , vp=VT+
VREF
模拟电子技术 第九章 信号产生电路
满足相位条件。
振荡频率:
f0
1 2 LC
判断是否是正反馈: 用瞬时极性法判断
动画演示
LC正弦波振荡器举例
VCC M vo Rb1
(+) (+)
VCC Rb1 M (+) L
(+)
C
C
(+) b
L c (-) T e
(+) c
b C1 Rb2 e Re
T
(+)
Rb2 C1
Re
Ce
反馈 反馈
满足相位平衡条件 满足相位平衡条件
能自动稳幅的振荡电路
Rf1
Rf2 D1
将Rf分为二个： Rf1 和Rf2 ， Rf2
并联二极管
D2 R C
_
+
R C
R1
+
Rf1+Rf2略大于2R1,随 着uo的增加，Rf2逐渐 被短接，A自动下降， 输出自动被稳定于某 一幅值。
振荡频率的调节：
K：双联波段开关， 切换R，用于 粗调振荡频率。
LC并联谐振特点：谐振时，总路电流很小， 支路电流很大，电感与电容的无功功率互相 补偿，电路呈阻性。用于选频电路。
LC并联谐振回路的幅频特性曲线
L Q L Z0 Q 0 L Q RC 0C C
Q为谐振回路的品质因数，Q值越大，曲线越陡越窄， 选频特性越好。图中Q1＞Q2。并联谐振阻抗为Z0
起振条件 起振后，A＞1，振幅逐渐↑，当信号达到一定幅度 时，受放大电路中非线性元件的限制，使其工作在 饱和或截止状态，使 AF ↓，最后达到 AF 1 的平衡条件。
二、正弦波振荡的电路组成 1.具备放大器和反馈网络，构成正反馈闭环系统； 2.需要一个选频网络，产生一定幅度和单一频率的正 弦波信号。 3.稳幅环节，使振荡能稳幅进行。
振荡频率:
f0
1 2 LC
判断是否是正反馈: 用瞬时极性法判断
动画演示
LC正弦波振荡器举例
VCC M vo Rb1
(+) (+)
VCC Rb1 M (+) L
(+)
C
C
(+) b
L c (-) T e
(+) c
b C1 Rb2 e Re
T
(+)
Rb2 C1
Re
Ce
反馈 反馈
满足相位平衡条件 满足相位平衡条件
能自动稳幅的振荡电路
Rf1
Rf2 D1
将Rf分为二个： Rf1 和Rf2 ， Rf2
并联二极管
D2 R C
_
+
R C
R1
+
Rf1+Rf2略大于2R1,随 着uo的增加，Rf2逐渐 被短接，A自动下降， 输出自动被稳定于某 一幅值。
振荡频率的调节：
K：双联波段开关， 切换R，用于 粗调振荡频率。
LC并联谐振特点：谐振时，总路电流很小， 支路电流很大，电感与电容的无功功率互相 补偿，电路呈阻性。用于选频电路。
LC并联谐振回路的幅频特性曲线
L Q L Z0 Q 0 L Q RC 0C C
Q为谐振回路的品质因数，Q值越大，曲线越陡越窄， 选频特性越好。图中Q1＞Q2。并联谐振阻抗为Z0
起振条件 起振后，A＞1，振幅逐渐↑，当信号达到一定幅度 时，受放大电路中非线性元件的限制，使其工作在 饱和或截止状态，使 AF ↓，最后达到 AF 1 的平衡条件。
二、正弦波振荡的电路组成 1.具备放大器和反馈网络，构成正反馈闭环系统； 2.需要一个选频网络，产生一定幅度和单一频率的正 弦波信号。 3.稳幅环节，使振荡能稳幅进行。
《模拟电子技术基础(第五版 康华光主编)》 复习提纲
模拟电子技术基础复习提纲第一章绪论）信号、模拟信号、放大电路、三大指标。
（放大倍数、输入电阻、输出电阻）第三章二极管及其基本电路）本征半导体：纯净结构完整的半导体晶体。
在本征半导体内，电子和空穴总是成对出现的。
N型半导体和P型半导体。
在N型半导体内，电子是多数载流子；在P型半导体内，空穴是多数载流子。
载流子在电场作用下的运动称为漂移；载流子由高浓度区向低浓度区的运动称为扩散。
P型半导体和N型半导体的接触区形成PN结，在该区域中，多数载流子扩散到对方区域，被对方的多数载流子复合，形成空间电荷区，也称耗尽区或高阻区。
空间电荷区内电场产生的漂移最终与扩散达到平衡。
PN结最重要的电特性是单向导电性，PN结加正向电压时，电阻值很小，PN结导通；PN结加反向电压时，电阻值很大，PN结截止。
PN 结反向击穿包括雪崩击穿和齐纳击穿；PN结的电容效应包括扩散电容和势垒电容，前者是正向偏置电容，后者是反向偏置电容。
）二极管的V-I 特性（理论表达式和特性曲线））二极管的三种模型表示方法。
（理想模型、恒压降模型、折线模型）。
（V BE=）第四章双极结型三极管及放大电路基础）BJT的结构、电路符号、输入输出特性曲线。
（由三端的直流电压值判断各端的名称。
由三端的流入电流判断三端名称电流放大倍数））什么是直流负载线什么是直流工作点）共射极电路中直流工作点的分析与计算。
有关公式。
(工作点过高，输出信号顶部失真，饱和失真，工作点过低，输出信号底部被截，截止失真)。
）小信号模型中h ie和h fe含义。
）用h参数分析共射极放大电路。
（画小信号等效电路，求电压放大倍数、输入电阻、输出电阻）。
）常用的BJT放大电路有哪些组态（共射极、共基极、共集电极）。
各种组态的特点及用途。
P147。
（共射极：兼有电压和电流放大，输入输出电阻适中，多做信号中间放大；共集电极（也称射极输出器），电压增益略小于1，输入电阻大，输出电阻小，有较大的电流放大倍数，多做输入级，中间缓冲级和输出级；共基极：只有电压放大，没有电流放大，有电流跟随作用，高频特性较好。
正弦波发生电路
03
在电子乐器中，RC正弦波发生电路可以用于合成器、效果器和采样器 等设备，产生音符和音效。
04
在科学实验中，RC正弦波发生电路可以用于模拟地震、潮汐等自然现 象，进行相关研究。
LC正弦波发生电路的应用实例
01 02 03 04
LC正弦波发生电路常用于产生高频信号，如无线电广播和电视信号。
在通信领域，LC正弦波发生电路可以作为载波信号，用于调制解调器 和无线传输系统。
晶体振荡器的工作原理
总结词
晶体振荡器是一种利用晶体元件的压电 效应产生振荡的电路。
VS
详细描述
晶体振荡器由一个晶体元件和两个电容组 成，通过调节电容的大小，可以改变振荡 频率。当晶体元件受到外力作用时，会产 生形变，进而产生交变电场，形成正弦波 。晶体振荡器的优点是输出信号的频率稳 定度高、精度高，但价格较高。
正弦波发生电路
目录 CONTENT
• 正弦波发生电路概述 • 正弦波发生电路的工作原理 • 正弦波发生电路的设计与实现 • 正弦波发生电路的性能指标与测
试方法 • 正弦波发生电路的应用实例
01
正弦波发生电路概述
正弦波的定义与特性
正弦波是一种周期性变化的波形，其幅度和频率均随时间变 化。在数学上，正弦波可以用三角函数表示，其波形呈正弦 曲线形状。
选择合适的晶体振荡器型号，根据晶 体振荡器的频率计算输出频率，选择 合适的运放配置以获得理想的输出波 形。
实现方法
根据设计步骤搭建电路，将晶体振荡 器接入电路中，通过运放进行信号放 大和缓冲，输出理想的正弦波信号。
数字信号发生器正弦波发生电路的设计与实现
设计步骤
选择合适的数字信号发生器芯片，根据芯片的规格和功能编写程序以生成正弦波信号， 选择合适的DAC配置以获得理想的输出波形。
在电子乐器中，RC正弦波发生电路可以用于合成器、效果器和采样器 等设备，产生音符和音效。
04
在科学实验中，RC正弦波发生电路可以用于模拟地震、潮汐等自然现 象，进行相关研究。
LC正弦波发生电路的应用实例
01 02 03 04
LC正弦波发生电路常用于产生高频信号，如无线电广播和电视信号。
在通信领域，LC正弦波发生电路可以作为载波信号，用于调制解调器 和无线传输系统。
晶体振荡器的工作原理
总结词
晶体振荡器是一种利用晶体元件的压电 效应产生振荡的电路。
VS
详细描述
晶体振荡器由一个晶体元件和两个电容组 成，通过调节电容的大小，可以改变振荡 频率。当晶体元件受到外力作用时，会产 生形变，进而产生交变电场，形成正弦波 。晶体振荡器的优点是输出信号的频率稳 定度高、精度高，但价格较高。
正弦波发生电路
目录 CONTENT
• 正弦波发生电路概述 • 正弦波发生电路的工作原理 • 正弦波发生电路的设计与实现 • 正弦波发生电路的性能指标与测
试方法 • 正弦波发生电路的应用实例
01
正弦波发生电路概述
正弦波的定义与特性
正弦波是一种周期性变化的波形，其幅度和频率均随时间变 化。在数学上，正弦波可以用三角函数表示，其波形呈正弦 曲线形状。
选择合适的晶体振荡器型号，根据晶 体振荡器的频率计算输出频率，选择 合适的运放配置以获得理想的输出波 形。
实现方法
根据设计步骤搭建电路，将晶体振荡 器接入电路中，通过运放进行信号放 大和缓冲，输出理想的正弦波信号。
数字信号发生器正弦波发生电路的设计与实现
设计步骤
选择合适的数字信号发生器芯片，根据芯片的规格和功能编写程序以生成正弦波信号， 选择合适的DAC配置以获得理想的输出波形。
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
方波、三角波、正弦波信号产生
课程设计报告题 目 方波、三角波、正弦波信号发生器设计课 程 名 称 模拟电子技术课程设计 院 部 名 称 机电工程学院 专 业 电气工程及其自动化 班 级 电气及其自动化（2）班 学 生 姓 名 李丽 学 号 1104102067 课程设计地点 C206 课程设计学时 1周 指 导 教 师 赵国树金陵科技学院教务处制目录1、绪论 (4)1.1相关背景知识 (4)1.2课程设计条件................................................... . (4)1.3课程设计目的.......... (4)1.4课程设计的任务 (4)1.5课程设计的技术指标 (5)2、信号发生器的基本原理 (5)2.1原理框图 (4)2.2总体设计思路 (5)3、各组成部分的工作原理 (5)3.1 正弦波产生电路 (5)3.1.1正弦波产生电路 (5)3.1.2正弦波产生电路的工作原理 (6)3.2 正弦波到方波转换电路 (8)3.2.1正弦波到方波转换电路图 (6)3.2.2正弦波到方波转换电路的工作原理 (8)3.3 方波到三角波转换电路 (11)3.3.1方波到三角波转换电路图 (11)3.3.2方波到三角波转换电路的工作原理 (13)4、电路仿真结果 (13)4.1正弦波产生电路的仿真结果 (14)4.2 正弦波到方波转换电路的仿真结果 (14)4.3方波到三角波转换电路的仿真结果 (15)5、设计结果分析与总结 (16)1、绪论1.1相关背景知识信号发生器是一种能够产生多种波形,如三角波、锯齿波、矩形波（含方波）、正弦波的电路被称为函数信号发生器。
函数信号发生器在电路实验和设备检测中具有十分广泛的用途，可以用于生产测试、仪器维修和实验室，还广泛使用在其它科技领域，如医学、教育、化学、通讯、地球物理学、工业控制、军事和宇航等。
它是一种不可缺少的通用信号源。
1.2课程设计条件以本学期学习的电子技术基础(模拟部分)为知识背景,我们知道通过放大器、比较器等元器件可构成集成电路、反馈放大电路、运算放大电路等一系列组合放大电路。
9 正弦波信号产生电路
1. 电路结构 2. 相位平衡条件 3. 幅值平衡条件 通过选择高值的BJT和
（定性分析）
调整变压器的匝数比，可以 满足 AF 1 ，电路可以起振。 4. 稳幅 BJT进入非线性区，波形 出现失真，从而幅值不再增加，达到稳幅目的。
5. 选频 虽然波形出现了失真，但由于LC谐振电路的Q值很高，选 频特性好，所以仍能选出0的正弦波信号。
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
5
2. 起振和稳幅
起振条件
A( ) F ( ) 1
a ( ) f ( ) 2n
# 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？ 噪声中，满足相位平衡条件的某一频率 0 的信号被放大， 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， 使振幅平衡条件从 AF 1 回到 AF 1 。
6
3. 基本结论
正弦波持续振荡的两个条件是：
①振幅平衡条件（幅值条件） AF=1
②相位平衡条件
①放大电路 ②正反馈
a ( ) f ( ) 2n
从电路结构上来看，一个振荡电路必须满足三个条件：
③选频网络（只对某一固定频率发生振荡）
欲使振荡电路自行建立振荡，则必需满足
AF 1
AV 1 Rp3 R3 RDS 3
稳幅原理
Vo
VGS (负值)
RDS
AV
AV 3
AV FV 1 稳幅
14
（3）采用非线性元件二极管
（定性分析）
调整变压器的匝数比，可以 满足 AF 1 ，电路可以起振。 4. 稳幅 BJT进入非线性区，波形 出现失真，从而幅值不再增加，达到稳幅目的。
5. 选频 虽然波形出现了失真，但由于LC谐振电路的Q值很高，选 频特性好，所以仍能选出0的正弦波信号。
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
5
2. 起振和稳幅
起振条件
A( ) F ( ) 1
a ( ) f ( ) 2n
# 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？ 噪声中，满足相位平衡条件的某一频率 0 的信号被放大， 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， 使振幅平衡条件从 AF 1 回到 AF 1 。
6
3. 基本结论
正弦波持续振荡的两个条件是：
①振幅平衡条件（幅值条件） AF=1
②相位平衡条件
①放大电路 ②正反馈
a ( ) f ( ) 2n
从电路结构上来看，一个振荡电路必须满足三个条件：
③选频网络（只对某一固定频率发生振荡）
欲使振荡电路自行建立振荡，则必需满足
AF 1
AV 1 Rp3 R3 RDS 3
稳幅原理
Vo
VGS (负值)
RDS
AV
AV 3
AV FV 1 稳幅
14
（3）采用非线性元件二极管
《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
信号发生器正弦波产生原理
信号发生器正弦波产生原理信号发生器是一种电子仪器，用于产生不同类型的电信号，其中正弦波是一种基本的信号类型。
正弦波产生器的工作原理涉及使用一些基本的电子元件和电路。
以下是正弦波产生器的一般工作原理：
1. 反馈电路：正弦波产生器通常使用反馈电路来维持振荡。
反馈是指将部分输出信号反馈到输入端，以维持连续的振荡。
2. 放大器：正弦波产生器中有一个放大器，它负责提供足够的增益，以确保反馈信号在电路中传播时能够保持足够的振荡幅度。
3. 相移网络：为了产生正弦波，信号发生器还需要一个相移网络，它在电路中引入一个90度的相移。
这可以通过电容和电感元件的组合来实现。
4. 频率设定：正弦波产生器通常允许用户设定输出信号的频率。
这可以通过在电路中使用可调的电容、电感或其他元件来实现。
5. 稳定性控制：为了保持输出信号的稳定性，正弦波产生器通常包含一些措施，如使用晶振或其他时钟源。
6. 反馈类型：有两种常见的反馈类型，即正反馈和负反馈。
正反馈使得输出信号在每个周期内增加，而负反馈使得输出信号受到一定程度的抑制。
7. 振荡条件：正弦波产生器的振荡条件是通过在电路中选择合适的元件值和配置来满足的。
振荡条件包括放大器增益、相移网络和反馈网络。
这只是正弦波产生器的一般工作原理，实际上有多种类型的正弦波产生器电路，包括基于集成电路的振荡器、RC振荡器、LC振荡器等。
每种电路都有其特定的应用和优缺点。
模电课件第九章 正弦波信号产生电路
1. 振荡条件
正反馈放大电 路如图示。 路如图示。（注意 与负反馈方框图的 差别） 差别）
& & & Xa = Xi + Xf
& & 若环路增益 AF = 1
& & & & 则 X a = X f ， 去掉 X i ， X o 仍有稳定的输出
& & & & 又 AF = AF ∠ϕ a + ϕ f = AF ∠ϕ a + ϕ f
等效损耗电阻 9.3.1 LC并联谐振回路选频特性 并联谐振回路选频特性 1. 等效阻抗
1 ( R + jωL) jωC Z= 1 + R + NhomakorabeaωL jωC
一般有 R << ωL 则
Z= L C 1 R + j(ωL − ) ωC
当 ω = ω0 = 谐振时
1 LC
电路谐振。 时， 电路谐振。 ω 0 =
ϕ a (ω ) + ϕ f (ω ) = 2nπ
# 振荡电路是单口网络，无须输入信号就能起振，起振的 振荡电路是单口网络，无须输入信号就能起振， 信号源来自何处？ 信号源来自何处？ 电路器件内部噪声 噪声中， 噪声中 ， 满足相位平衡条件的某一频率 ω0 的噪声信号被 放大，成为振荡电路的输出信号。 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， 当输出信号幅值增加到一定程度时 ， 就要限制它继续增 否则波形将出现失真。 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， 稳幅的作用就是 ， 当输出信号幅值增加到一定程度时 ， 使振幅平衡条件从 AF > 1 回到 AF = 1 。
第09章信号产生电路27页-
RC串并联网络与Rf、R1负反馈支路正好构成一个桥 路，称为桥式。
（2）RC串并联选频网络的选频特性
Z1R(1/jC )
Z2R//1/(jC )
R
1 j RC
FV VV of
Z2 Z1 Z2
R(1/jR （ /C 1) jR /R 1） C jRC R1jCR 1jRC R
1
3 jRC1RC
令ω0=1/RC
FV
3
1
j
0
0
反馈系数
FV
3
1
j
0
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，
电容三点式LC振荡电路
（a）共基极组态
f f0
2
（b）共发射极组态
1 LC1 C2
C1 C2
例：试判断三点式振荡电路是否满足相位平 衡条件。
两个电路都满足相位平衡条件。
石英晶体振荡电路
石英晶体 石英晶体的品质因数很高
符号
等效电路
电抗-频率响应特性
1.当R、L、C支路发生串联谐振时，串联谐振频率为：fS
例 1 ：⑴.试分析D1、D2自动稳幅原理；
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。
A V R 2 R 3 ' R 1 /R 1 3 .3
（2）RC串并联选频网络的选频特性
Z1R(1/jC )
Z2R//1/(jC )
R
1 j RC
FV VV of
Z2 Z1 Z2
R(1/jR （ /C 1) jR /R 1） C jRC R1jCR 1jRC R
1
3 jRC1RC
令ω0=1/RC
FV
3
1
j
0
0
反馈系数
FV
3
1
j
0
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，
电容三点式LC振荡电路
（a）共基极组态
f f0
2
（b）共发射极组态
1 LC1 C2
C1 C2
例：试判断三点式振荡电路是否满足相位平 衡条件。
两个电路都满足相位平衡条件。
石英晶体振荡电路
石英晶体 石英晶体的品质因数很高
符号
等效电路
电抗-频率响应特性
1.当R、L、C支路发生串联谐振时，串联谐振频率为：fS
例 1 ：⑴.试分析D1、D2自动稳幅原理；
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。
A V R 2 R 3 ' R 1 /R 1 3 .3
模拟电子技术基础波形的产生与变换电路
解决方法：采用迟滞比较器。
运放开环工作。u 与u 相比较。 L：模拟机械振动的惯性，几十mH～几百mH
比较器的输入信号是连续变化的模拟量，而输出信号则是高、低电平。
RC选频网络，兼正反馈网络
i+
如果Vf的极性为-，即为负反馈，不满足相位平衡条件，电路就不能产生振荡。
当u ≤0时，u =+U ；当u ≥0 时，u =U ； 由于1/ωCo>>R，故近似认为石英晶体对于fs 呈纯阻性。
虚断：i＋＝i－＝0 u＋>u－时，uo＝Uom或uo＝UZ u＋<u－时，uo＝－Uom或uo＝－UZ
常用的比较器类型有：单门限比较器、迟滞(滞回) 比较器、窗口比较器等。
单门限比较器
L 体积 ， R（线圈损耗） 且分布电容C 。 将反馈信号送入放大器输入端。 电感反馈式（电感三点式）振荡电路
1、过零比较器 t2 t1=T/2
fo
2
1 LC
幅度起振条件：
只要选择合适的变压 器匝数比，都能满足 幅度起振条件。
优点： 1）只要改变LC并联谐振电路的电容C，即可改变振荡 频率，故适于制作频率可调的振荡器。
2）选择适当的变压器匝比n或互感M，使电路容易起振
3）选择适当的变压器匝比，可适应不同负载的要求。 缺点：振荡频率不宜太高，一般在100MHz以下。
3、电路组成 正弦波振荡电路应具备下 述四个功能的部分组成：
4、正弦波振荡电路的分类
放大电路 正反馈网络 选频网络 稳幅电路
按组成选频网络的元件不同：
RC正弦波振荡电路 LC正弦波振荡电路 石英晶体正弦波振荡电路
判断电路能否振荡一般要经过以下几步：
1)检查电路是否具有放大、反馈、选频网络三个组成部分。 2)检查放大器有无能稳定工作点的偏置电路，放大器能否正常 放大。 3)分析是否满足相位和振幅平衡条件。对于一般的振荡电路来 讲，可以认为振幅平衡条件是满足的。只需判断是否满足相位 平衡条件，即是否引入了正反馈。
【模拟电子技术课件】第9章 信号产生电路
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，这叫稳幅。
稳幅的作用：就是当输出信号幅值增加到一定程度时，
使振幅平衡条件从 回A到F 1
AF 1 。
3. 振荡电路基本组成部分
放大电路（使信号由小变大） 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，
2. 起振和稳幅
起振条件
A() F() 1
a ( ) f ( ) 2nπ 振荡电路是单口网络，无需输入信号就能起振，起振的信 号源来自何处？怎么会无中生有？
电路器件内部噪声以及电源接通扰动
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，这个过程叫起振。
－
＋
－ ＋＋ －
＋
满足
9.7.3 三点式LC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
⑴、若中间点交流接地， 则首端与尾端相位相反。
⑵、若首端或尾端交流接地， 则其他两端相位相同。
1. 电感三点式振荡电路分析
相位条件的判断：
的反馈量(可以通过调整放大倍数A 或反馈系数F 达到) 。
3、 起振及稳幅振荡的过程 ● 起始信号的产生：
电源接通时，在电路中激起一个微小的扰动信号，它是个非正弦信号， 含有一系列频率不同的正弦分量。
● 起振过程中: 要求 |AF|>1， 可使输出电压的幅度不断增大。
● 稳定振荡时: 要求 |AF|=1 ， 使输出电压的幅度得以稳定。
基本放大电路是共射电路 反馈选频网络是电感三点式 利用瞬时极性法判断满足相位条件，可以振荡。
模拟电子技术基础第章信号产生电路的课件演示文稿
等效损耗电
1 为谐阻振频率
LC
谐振时
阻抗最大，且为纯阻性
Z0
L RC
Q0 L
Q
0C
其中 Q 0 L 1 1 L 为品质因数 R 0 RC R C
同时有 Ic Q Is
即 Ic IL Is
第二十四页，共57页。
11.1.3 LC谐振回路的特性和选频放大器
1．LC并联回路的选频特性
（3）谐振时， VS Z0IS
（a）幅频特性
（b）相频特性
11.1.3 LC谐振回路的特性和选频放大器
2. 选频放大电路
以LC并联谐振回路作为共射电路的集电极负载，则可组成 具有选频和放大功能的选频放大电路。
“*”表示变压器 的同名端，表明按 图示的参考方向， 原边电压和付边电 压相位相同。
第二十七页，共57页。
11.1.3 LC谐振回路的特性和选频放大器
第十反馈放大电路）
反馈网络（构成正反馈） 选频网络（选择满足相位平衡条件的一个频率。通常与反馈
网络合二为一。）
稳幅环节
第十一页，共57页。
3．分析方法
判断电路能否产生正弦振荡的一般方法是： （1）电路是否具有放大、反馈、选频和稳幅功能。
（2）是否满足相位平衡条件。一般用瞬时极性法判断，若是正反 馈则满足相位平衡条件。
第二十九页，共57页。
11.1.4 LC正弦波振荡器
（定性分析）
1. 电路结构 2. 相位平衡条件 3. 幅值平衡条件
通过选择高增益的场效应管和调 整变压器的匝数比，可以满足 A F 1 使电路可以起振。
4. 稳幅 BJT进入非线性区，波形出现失真，
从而幅值不再增加，达到稳幅目的。
5. 选频 虽然波形出现了失真，但由于LC谐振电路的Q值很高，选频特
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电路的电磁波干扰
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3 起振与稳幅
A( ) F ( ) 1
a ( ) f ( ) 2nπ
起振
稳幅
• 频率成分丰富的随机噪声信号中恰好有ω0=2πf0，使起振条件得 以满足（选频网络），产生增幅振荡，自激
• 在幅值不断增大的输出信号发生失真之前，要采取措施加以限 制（限幅、稳幅），增幅振荡→等幅振荡
起振时，A F 1 → 稳定振荡时，A F 1
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4 正弦波振荡电路的基本组成
(1)放大电路（包括负反馈放大电路）
(2)反馈网络（构成正反馈的）
(3)选频网络（选择满足相位平衡条件的一个频率。经常与反馈 网络合二为一。） 常用的选频网络有RC选频（1兆以下低频信号）和LC选频 （1兆以上高频信号）
1 振荡条件
振荡条件 AF 1
| A() F () | 1 振幅平衡条件
a ( ) f ( ) 2n 相位平衡条件
思考？ 与自激振荡条件有何异同？
自激振荡条件 AF 1
| A() F () | 1
自激振荡幅值条件
a () f () (2n 1) 自激振荡相位条件
常据相位平衡条件，利用瞬时极性法判断电路可否振荡。
AV FV 1 稳幅 上页
AV 3
下页
●采用非线性元件 (3)正反并联二极管
当vo很小，D1、D2截止
AV
当vo
1 R2 R3 3.3
较大，R1D1、D2
3 起振 之一导通，R3’
变 小 ， 且 vo 增 大 RD 减 小 ， 直 至
Vom，Av趋于3
当Av＝3时 输出电压的幅值：
Z2
R
//(1/
jC)
1
R
jRC
反馈系数
FV
(s)
Vf (s) Vo (s)
Z2 Z1 Z2
sCR
1 3sCR (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
相频响应 f
(
arctg 0
3
0
)
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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
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1 振荡条件
正反馈框图如图示。 （注意与负反馈方框 图的差别）
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| A() F () | 1 振幅平衡条件
a ( ) f ( ) 2n 相位平衡条件 •是平衡条件，电路处于稳态振荡 •要使电路自行振荡，需满足起振条件
| A() F () | 1
a ( ) f ( ) 2n
2 起振条件
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？
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FV
1
32 ( 0 )2 0
( 0 ) f arctg 0 3
当
0
1 RC
或
1
f f0 2RC
幅频响应有最大值
1 FVmax 3
相频响应 f . 振荡的建立与稳定
当
0
1 RC
时，
f 0
用瞬时极性法判断可知，
上页
下页
●采用非线性元件
(2) 工 作 在 可 变 电 阻
区的场效应管(JFET)
D 、R4 、C3 整流滤波 T 压控电阻
AV
1
Rp3 R3 RDS
3
iD
vG S=0V
-1V
-2V
稳幅原理
-3V
vDS
Vo
一般只要调节RP3、RP4
VGS (负值)
RDS
AV
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(4)稳幅环节（电路易于起振并逐步稳幅振荡，使波形失 真小）
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9.2 RC正弦波振荡器
1. 电路原理图 2. RC串并联选频网络的选频特性 3. 振荡的建立与稳定 4. 振荡频率与振荡波形 5. 稳幅措施
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9 正弦波信号产生电路
9.1 正弦波振荡器的振荡条件 9.2 RC正弦波振荡器 9.3 LC正弦波振荡器 9.4 非正弦波振荡器 基本要求: 1 掌握正弦波振荡的相位平衡条件、幅度平衡条件 2 理解RC串并联式正弦波振荡电路、LC振荡器的工作原理 3 掌握RC和LC振荡电路能否自激的判别及振荡频率的计算
Xa Xi Xf
若环路增益 AF 1 则 Xa Xf ，
去掉 Xi ， Xo仍有稳定的输出
又 A F AFa 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
更关键
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(+) (+) (+)
电路满足相位平衡条件
所以，振荡频率为
f0
1
2RC
Av
若适当调整负反馈的强弱，使Av的值在起振时略大于3，
达到稳幅时Av=3，
则，输出频率为
1
f0 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
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5. 稳幅措施
1. 电路原理图
•反馈网络兼做选频网络,为正 反馈。
•放大电路Av为电压串联负反 馈，具有Ri高，Ro低的特点
Av为同相比例运算电路
Av
1
Rf R1
•Z1、Z2、R1、Rf构成一个四臂电桥
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2. RC串并联选频网络的选频特性
Z1 R (1/ jC )
a 0
(+) (+) (+)
a f 2n 电路满足相位平衡条件
此时若放大电路的电压增益为
AV
1
Rf R1
3
则振荡电路满足振幅平衡条件
AV
FV
3 1 3
1
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(+)
Av 下页
4. 振荡频率与振荡波形
因
0
1 RC
时，
f 0,a 0
a f 2n
(+)
●采用非线性元件自动调 整反馈的强弱从而稳幅。
(1)热敏元件
起振时，AV
1
Rf R1
3
即 AV FV 1
负温度系数热敏电阻的作用
Vo
Io
Rf 功耗
Rf 温度
热敏电阻
Rf 阻值
AV
AV 3
AV FV 1 稳幅
思考？ 可否采用正温度系数的热敏电阻？应怎样连接？
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