【电子教案--模拟电子技术】第七章波形发生电路

L 的等
L
效损耗 电阻
. Is
C r
Z
1. 谐振频率 f0 2. 谐振阻抗 Z0 3. 回路品质因数 Q
4. 频率特性
Z 0 Z
Q
Q
大
小
0
幅频特性
Q 增大 f
90º
0
-90º
相频特性
5. 并联谐振的本质 — 电流谐振
i
+
iL
ur
L
–
iC C•
IC
•
U
•
I
I•L
•
• 1) Z = Z0 呈纯阻
2)要有合适的激励电平。过大会影响 频率稳定度、振坏晶片；过小会使 噪声影响大，还能停振。
(二)石英晶体谐振电路
1. 串联型 f = fs，晶体呈纯阻
8 8
8.2 k
0.01 F 0.01 F 8.2 k
RC
起振后二极管电阻逐渐减小， C
起振时信号小， 二极管电阻大
Au 1 + (R2+ R3)/R1 > 3 R R2 > 2R1 - R3
Au 1 + R2/R1 = 3 为使失真小： R2 < 2R1
二、RC 移相式振荡电路
C C C R Rf RR
【电子教案--模拟电子技 术】第七章波形发生电
路
2020/8/20
7.1 正弦波振荡电路
引言 7.1.1 正弦波振荡电路的工作原理 7.1.2 RC 正弦振荡 7.1.3 LC 正弦振荡
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)
稳幅
三、电路的组成和起振的判断
组成:
1. 放大电路 Au 2. 正反馈网络 Fu
满足振荡条件
3. 选频率网络—实现单一频率的振荡 4. 稳幅环节—使振荡稳定、波形好
Ui 放大器 Uo
Uf
选频正
反馈网络
Ui
选频 放大器
Uo
Uf
正反馈
网络
判断:
1. 检查电路组成 2.“Q”是否合适 3. 是否满足起振条件
RB1
×CB
RB2
+VCC
•
V
C1
•
1
RE
CE 2 L1 C
• M L2 3
优点： 易起振(L 间耦合紧)；
易调节(C 可调)。
缺点：输出取自电感，对 高次谐波阻抗大， 输出波形差。
4、 电容三点式振荡电路
考毕兹振荡器 (Colpitts)
RB1
+VCC
CB
× RB2
V
•
RE
•
C1 CE 2 • C2
非正弦波振荡： 方波、 三角波、锯齿波等
主要性 输出信号的幅度准确稳定 要求能： 输出信号的频率准确稳定
7.1.1 正弦波振荡电路的工作原理
一、振荡条件
•
放大器
U• i
•
Au
RL U• o
•
U• f
反馈网络
F• u
• • • •
••
微弱的电• 扰• 动中，某一频 率成分通过正反馈逐渐放
大，则产生正弦振荡。
8
一节 RC 环节 移相 90
二节 RC 环节 移相 180
三节 RC 环节 移相 270
对于
的信号，
— 满足相位平衡条件 优点：结构简单 缺点：选频特性差，输出波形差
7.1.3 LC 振荡电路
类 一型 、： 变变压压器器反反馈馈式式LC、振电荡感电三路点式、 电容三点式
(一) LC 并联回路的特性
2)形成环流，大小是总电流的 Q 倍
(二)变压器反馈式振荡电路
RB1
CL
+VCC
×CB
RB2
V RE
—满足Байду номын сангаас位平衡条件
CE
二、三点式 LC 振荡电路
1、电感三点式和电容三点式LC正弦波发生器
把并联LC回路中的C或L分成两个，则LC回路就 有三个端点。把这三个端点分别与三极管的三个 极相连，就形成了LC三点式正弦波发生电路。 它们又分为电感三点式和电容三点式两类。
1
C3
L
3
优点：波形较好 缺点：
1) 调频时易停振 2) V 极间电容影响 f0
C 3的改进
三、石英晶体(Crystal)振荡电路 (一)石英晶体谐振器的阻抗特性
1. 结构和符号
化学成分 SiO2
结构
涂银层
焊点 晶片
符号
2. 压电效应
形变
形变
机械振动 外力
压电谐振— 外加交变
电压的频率等 于晶体固有频 率时，机械振 动幅度急剧加 大的现象。
3. 等效电路
Cq
C0
Lq
rq
Co — 晶片静态电容 (几 ~ 几十 pF)
Lq — 晶体的动态电感 (10-3 ~ 102 H)(大)
rq — 等效摩擦损耗电阻(小)
Cq — 晶体的动态电容 (< 0.1 pF)(小)
大
大
小
小
4. 频率特性和谐振频率
X
感性
fS 容性
fP
f
容性
5. 使用注意
1)要接一定的负载电容 CL(微调)， 以达标称频率。
，上式应为实数，
进而可得
上式说明，为了产生振荡， 、 的符号必须 而 必须与它们异号。
由因为：
所以得：
为了产生振荡，由上式可得： 和
因此， 必须与 异号。由于
所以必然有
结论：在LC三点式正弦波发生电路中，为了
满足产生振荡的相位平衡条件，同性 质电抗的中间点必须接集成运放的同 相输入端。
3、 电感三点式 振荡电路
LC三点式正弦波发生电路图
a）电感三点式
b）电容三点式
2、组成LC三点式正弦波发生电路的规律 LC三点式正弦波发生电路的一般结构如下图所示。
a）反相放大
b）同相放大
图 LC三点式正弦波发生电路的一般结构
若考虑到a中的负载阻抗
，
运放输出电阻为
无反馈时的 因此
其中，
为了使电路振荡，应有 分母的需不应为零，即：
— 振幅平衡条件 — 相位平衡条件
n = 0, 1, 2,
二、起振条件
••
起振条件
Ui 放大器 Uo Au
Uf 反馈网络 Fu
uouo
Uo4
Au Fu > 1
Uo3
1/Fu Au Fu < 1 Au
Uo2
Au = 1/Fu
Uo1
Uf1
O Ui1 Ui2
Uf2 Uf2
Ui3 Ui4
ui u起uf f振
7.1.2 RC 正弦振荡 一、RC 桥式振荡电路 1. RC 串并联选频网络
••
式中: 0 = 1/RC
• •
.
Fu
90 f
0
0
-90
当 = 0 时
. Fu= 1/3
= 0º
2. RC 桥氏振荡电路 1) 组成：
F = 0º
同相 放大器
2) 电路：
A = 2n
Rf R1
8
•R C •
•
CR
3)振荡频率
4)振荡条件
••
•
•
应使： Rf 不能太大，否则 正弦波将变成方波
5)稳幅措施
为使电 Au 为非线性，起振时，应使 Au > 3，稳幅后 Au = 3。
二极管稳幅
4.3 k
热敏电阻稳幅R2
R3
22 k
正温R1度系数
6.2 k
V1 V2Rf
R1
f0 =负1.温94度k系Hz数 12.4 k > R2 > 8.1 k