正弦波振荡电路
模拟电子技术6.1正弦波振荡电路
输入电阻小、输出 电阻大,影响f0
可引入电压串联负反馈,使 电压放大倍数大于3,且Ri大、 Ro小,对f0影响小
应为RC 串并联网路配一个电压放大倍数略大于3、输入电 阻趋于无穷大、输出电阻趋于0的放大电路。
例题:R=1k,C=0.1F,R1=10k。Rf为多大时才 能起振?振荡频率f0=?
R1
起振时Rt较大 使 A>3,易起振。 当uo幅度自激增 长时, Rt减小, A减小。 当uo幅度达某一 值时, A→3。 当uo进一步增大 时, RT再减小 , 使A<3。 因此uo幅度自动 稳定于某一幅值。
R C
.
RC
Rf1
Rf2 1
D1
2
D2
-∞
A +
+
将Rf分为Rf1 和Rf2 ,
Rf2并联二极管 uo
稳幅
按选频网络的名称
①RC正弦波振荡器:1兆赫以下 ②LC正弦波振荡器:几百千赫~几百兆赫 ③石英晶体振荡器: 振荡频率稳定
8.1.2 RC正弦波振荡电路
R
C
选频网络
Rf
-∞
A +
+
uo
R
C
uf
R1
放大电路
1.RC串并联网络选频特性
R1C1 串联阻抗:
+
Z1 R1 (1/ jC1)
+
电子琴的振荡电路电路:
R28 R27
fo
2C
1 R1R2
R26
RF1 RF2 D1
R25
R1
D1
R24
C
_
uo
R23
+
R22
第3章正弦波振荡电路.
.
.
F ()
V
.
f
V0
jM
r jL1
A( )
.
F
( )
1
jMgm 2L1C jrC
rC
Mg m j(1
2 L1C)
00:56
21
.
根据相位平衡条件,A() F() 的模值应该为实数,则可以得到:
1
1 2 L1C 0 振荡角频率o为: o = L1C
9
振荡平衡条件: A( j )F( j ) 1
它是维持振荡的基本条件,通常也称为振荡的平衡条件。
A ( j ) Ae j A
又由于
F
(
j
)
Fe
j F
所以振荡平衡条件的约束方程可以分为两个方程:
AF 1
A F 2n (n 0,1,2)
一、开环法
开环法是先假定将振荡环路在某一点处断开,计算它的开环传递函数
.
A() F()
,然后用巴克豪森准则确定平衡条件,从而确定电路的
振荡频率和起振条件。
00:56
18
开环法步骤
1.画出振荡电路的交流通路,判别其是否能构成正反馈电路,即 是否有可能满足振荡的相位平衡条件。
2.画出微变等效电路,并在某一点(一般取晶体管输入端)开环。
3.计算开环传递函数
.
A() F ()
4.利用相位平衡条件确定振荡角频率0。
5.利用o角频率下的幅度平衡条件,确定维持振荡幅度所需要的gm值gmo。
6.选择晶体管的gm使gm >gmo 。此时电路就能够满足起振条件。
00:56
第八章 正弦波振荡电路
第八章 正弦波振荡电路分析振荡产生的机理和条件,讨论正弦波振荡电路的一般结构和分析方法,介绍常见的RC 、LC 和石英晶体正弦波振荡电路的组成和工作原理。
第一节 正弦波振荡电路的基本原理一个放大电路通常在输入端外加信号时才有输出。
如果在它的输入端不外接信号的情况下,在输出端仍有一定频率和幅度的信号输出,这种现象就是放大电路的自激振荡。
自激振荡对于放大电路是有害的,它破坏了放大电路的正常工作状态,需要加以避免和消除。
但在振荡电路中,自激却是有益的。
对于自激振荡的频率和幅度加以选择和控制,就可构成正弦波振荡器。
振荡电路既然不需外接输入信号,那么它的输出信号从何而来?这就是我们要讨论的振荡电路能产生自激振荡的原因和条件。
一、振荡的条件在图6-1中,A是放大电路,F 是反馈网络。
当将开关S 接在端点1上时,就是一般的开环放大电路,其输入信号电压为i U ,输出信号电压为o U 。
如果将输出信号o U 通过反馈网络反馈到输入端,反馈电压为f U ,并设法使f U=i U ,即两者大小相等,相位相同。
那么,反馈电压f U就可以代替外加输入信号电压i U ,来维持输出o U 。
也就是说将开关S 接在端点2,除去外加信号而接上反馈信号,输出信号仍将保持不变,即不需输入而靠反馈来自动维持输出。
这时,放大器就变为自激振荡器了。
由以上的讨论可知,要维持自激振荡,必须满足f U=i U ,即反馈信号与输入信号大小相等,相位相同。
由于放大电路的开环电压放大倍数为i o A U U = o f F U U =若i f U U =,则F A=o fi oU U U U =1(F A称为环路增益)。
因此,振荡电路维持自激振荡的条件是:F A=1 即F A=1称为幅值平衡条件。
其物理意义为:信号经放大电路和反馈网络构成的闭环回路后,幅值保持不变,既无增加也无衰减。
f a ϕϕ+=2n π(n =0,1,2……)称为相位平衡条件。
正弦波振荡电路
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5.1.1 自激振荡的条件
•
UO Au Uf
•
Uf FUO
••
UO Au F UO
(1) 幅度条件: AuF 1
自激振荡的条件
••
Au F 1
即: Au A F F 1
(2) 相位条件: A F 2nπ n是整数
相位条件意味着振荡电路必须是正反馈; 幅度条件表明反馈放大器要产生自激振荡,还必须有足够 的反馈量(可以通过调整放大倍数A 或反馈系数F 达到) 。
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热敏电阻具有负温度 系数,利用它的非线性可 以自动稳幅。
稳幅过程:
uO
t
RF
Au
思考:
半导体 热敏电阻
R RF ∞
C
–
+ +
+
uO
R C R1
–
若热敏电阻具有正温度系数,应接在何处?
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带稳幅环节的电路(2)
稳幅环节
利用二极管的正 向伏安特性的非线 性自动稳幅。
激振荡
+UCC
正反馈
RB1
C1 -
-
RB2 RE
CE
L
-
C
注意:用瞬时极性法判断反馈的极性时, 耦合电容、旁路电容对交流短路。
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例:P80
正反馈
C RB1
+UCC L
--
C2
C1 RB2 RE
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P80 电感三点式
正反馈
R1 C1
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第11章正弦波振荡电路
rq
大 Q 1 Lq 大
4. 频率特性和谐振频率
小 rq Cq 小
X
感性
fS 2
1 LqCq
fS 容性
fP
f fP
容性
2
1
Lq
C0Cq C0 Cq
பைடு நூலகம்
fS
1 Cq C0
5. 使用注意
1)要接一定的负载电容 CL(微调),以达标称频率。 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。
+VCC
RB1
×CB
RB2
V
•
RE
C1
•
1
CE 2 L1
• 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
C
高次谐波阻抗大, 输出波形差。
(二) 电容三点式振荡电路
考克毕拉兹泼振荡器(Cloalppit)ts)
+VCC
RB1
V
•
CB
•
1 C1
×RB2
RE
CE 2
–
iC C•
IC
•
U
•
I
I•L
I•L I•C
1) Z = Z0 呈纯阻 2)形成环流,大小是总电流的 Q 倍
IC
IL
Z0 ZL
I
Qω0 L ω0 L
I Q I
(二)变压器反馈式振荡电路
+VCC
RB1
CL
×
CB RB2
V
RE
CE
—满足相位平衡条件
二、三点式 LC 振荡电路
正弦波振荡电路
0 2 3 ( ) 0
2
相频响应:
f arctg
0 0
3
1 1 1 FV (最 大 值 ) 当= 0 = 或f=f 0 = 3 RC 2RC f 0
3. 电路的振荡频率和起振条件
振荡的相位平衡条件:
a f 2n,n 0, 1, 2
R C 放大电路
R C
A
Rf
V o
V V i f
R1
RC桥式振荡电路
选频网络 R C 放大电路
R C
A
Rf
V o
V V i f
R1
RC桥式振荡电路
Z1、Z2和Rf 、R1构成一个四臂电桥,故电路称为RC 桥式振荡电路。
2. RC串并联网络的选频特性
幅频响应 1: Z1 R jC 1 FV R 21 Z 2 R //3 ( 0 ) 2 jC 1 j RC 0
解:
1 f0 2RC 1 2 3.14 100 0.22 10 6 7.23 103 Hz
RF>2R3=20 kΩ
由此可知:电路的振荡频率为7.23kHz,满足振荡条件 的反馈电阻RF应大于20kΩ。
V Z2 相 频 响 应: f FV Vo Z1 Z2 0 j RC 0 2 2 2 f (1 arctg R C ) 3 j 3RC
RC串并联网络
1 令ω0= RC
F V
0 3 j( ) 0
1
幅频响应: FV 1
Rf AV 1 3 R1
Rf 不能太大,否则 正弦波将变成方波
电工学-第四章 正弦波振荡电路
R
1 jL jC j(L 1
C
)
( R L)
.
I
L/C
R j(L 1 )
C
+ L
•
U
C
_
R
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24
LC并联谐振回路的选频特性
•
Z
U
•
I
L/C
R j(L
1)
C
.
I
+ L
•
U
C
_
R
•
当LC并联回路发生谐振时,端电压 U 与总电
流
•
I
同相,即阻抗Z表现为纯电阻性。
谐振频率
o
Uf
•
F
Uo
•
•
由以上知,放大电路产生自激振荡的条件是 U f U i
••
•
则
AuF
Uo
•
U
•
f
U
•
f
1
Ui Uo Ui
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7
自激振荡
总结出自激振荡的条件:
(1)相位平衡条件
反馈电压
•
U
f
与输入电压
•
U
i
同相位,形成正反馈
(2)幅值平衡条件
反馈电压与输入电压大小相等: U f U i
C2
uf
首先判断相位平衡条件,见瞬时极性
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RB1
RC
+
RB2
uf
+
ube
RE
UCC
+
C1
L
+
C2
CE
数字电路-第六章 正弦波振荡电路
二、振荡电路的分析
• 首先判断它能否产生正弦波振荡。
• 对能振荡的电路,其振荡频率可根据选频 网络选频条件推算,为了保证振荡电路起 振,必须由起振条件确定电路的某些参数。
1、 判断能否产生正弦波振荡的步骤
(1) 检查电路的基本组成,一般应包含放大电路、 反馈网络、选频网络和稳幅环节等。
(2) LC振荡电路:选频网络由L、C元件组成。可分为变 压器反馈式、电感三点式和电容三点式等3种LC振荡电路。
(3) 石英晶体振荡电路:选频作用主要依靠石英晶体谐振 器来完成。根据石英晶体谐振器的工作状态和联接形式的 不同,可以分为并联式和串联式两种石英晶体振荡电路。
6.3 RC振荡器
一、 电路组成
6.1 正弦波振荡电路的基本原理
一、产生振荡的条件
+
Vd′
Vo
基本放大电路 A
放大电路净输入电压:
Vi=0
Vi+ Vf
+
.
.
.
Vd' = Vi + V f
反馈网络 F Vf
.
.
产生正弦波振荡时,应满足振:荡V条d件' = V f
(电路维持振荡的平衡条件)
A& F&
=1
.
..
••
V f = F VO
1 振荡的基本概念 2 RC振荡器
6.0 振荡的基本概念
振荡器是一种不需外加信号激励就能直接将
直流能源转换成具有一定频率、一定幅度和一 定波形的交流能量输出的电路
– 从能量的观点看,放大器是一种在输入信号控 制下,将直流电源提供的能量转变为按输入信号 规律变化的交变能量的电路 – 而振荡器是不需要输入信号控制,就能自动地 将直流电源的能量转变为特定频率和幅度的交变 能量的电路
正弦波振荡电路
正弦波振荡电路第章7信号产生路电.17正弦波信振荡号路电7. 非2正波弦号信振电荡路7.3 集函成产数生器038的功8及应能用7 .4 应用路电例举.7 1正波弦号信荡电振7路1.1. 正弦波号振信荡电的路基本概念 1.正弦信波振号电路荡的生产件条弦波振正荡电是路一个有输没入号信的带选环节频正反的放大馈路电。
的带选环节的频反正放馈电大。
路图71. 正波信弦振号荡路方电图框1)正(波弦荡振平衡条件的作为个稳一振荡态电路,作为一稳个态振荡电路,位平衡条相和件振平幅衡条必件同时须到满足。
得件和振幅衡平条件必须同时到满得。
足(2正)弦波振荡起振的件条|A|F1 A||1F...正2弦波信号振荡电的组成路一个弦波振正荡主要由器以下个几分部组成一。
个弦波振正器荡要由主以几下个部组成。
分1()放电大路()2反正馈网络3)选频(络网()4幅环稳节3.正弦波信号荡电路的分类振根据选频网构成元件的络同不,可把根选据频网络成构件元的同,不正弦号信荡电路振分为如下类:几正弦号振荡信路电分如为下类几选频网:络由RC若元组成件则R称C荡电振路元组件,成荡振路电络若由R;元件C 组成,则称R振荡C电路;频网络选若LC元由组成件则称LC 振荡电元件组,成频网络选若L由元件组C,成称则LC荡电振频网络若由选英石晶构体,成路;选网频络由若石晶体构成英,称为则石晶英体振荡器7.1.2 R桥C正式弦波荡电振路采R用C选网频构络成的振荡电路采RC选频用络构网的RC振荡电成路选频,络构网的成C振R荡路电,般一用产于1生zH~ Hz的低M频信号的低频信号。
一般用产于1生z~1HHMz的频信号。
低1 R.C并联串频网络选C串并联选R网频络由相的R同C 件元组的串并联选成网频相由同RC的元件组的串并联成频网选如图络7.2示所示。
络所如图.27所示。
图7. 3C串R联选并频络网频幅特和性频特性相2. RC式振荡电路的桥成组R桥式振C荡路电组成的R串C 联并选网络和放大器频结起来合即将RC串并选联频网和络大放结器起合即来可成R构C振电路荡荡振路电可,构成RC 振荡电路,大放件器采可用集成运算放器大,也可采分用离件元成构运。
正弦波振荡电路
第二节 几种典型正弦波振荡电路
由于RC串并联网络在f=f0时的传输系数F=1/3,因此,要 求放大器的总电压增益Au应大于3,这对于集成运放组成的 同相放大器来说是很容易满足的。
2.RC移相式振荡电路 RC移相式振荡电路如图3-11所示,图中反馈网络由三节
RC移相电路构成。 由于集成运算放大器的相移为180°,为满足振荡的相位平
返回
图3-13石英晶体的符号和等效电路
返回
图3-16串联型石英晶体振荡电路
返回
石英晶体振荡器可以归结为两类:一类称为并联型;另一类 称为串联型。前者的振荡频率接近于fP,后者的振荡频率接 近于fs分别介绍如下。
图3 -16为串联型石英晶体振荡电路。 当电路中的石英晶体T作于串联谐振频率时,晶体呈现的阻
抗最小,且为纯电阻性,因此,电路的正反馈电压幅度最大, 且相移φF=0。 VD1采用共基极接法,VD2为射极输出器, VD1、VD2组成的放大电路的相移φA=0 。所以整个电路满 足振荡的相位平衡条件。至于偏离,的其他信号电压,晶体 的等效阻抗增大,且φF=0 ≠0,所以都不满足振荡条件。 由此可见,这个电路只能在这个频率上自激振荡。
衡条件,要求反馈网络对某一频率的信号再相移180°,图 3 -11中RC构成超前相移网络。因一节RC电路的最大相移 为90°,不能满足振荡的相位条件;两节RC电路的最大相 移可以达到180°,但当相移等于180°时,输出电压已接 近于零,故不能满足起振的幅度条件。
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第二节 几种典型正弦波振荡电路
(2) RC桥式振荡电路RC桥式振荡电路如图3-10所示。 在图3 -10中,集成运放组成一个同相放大器,它的输出电
压uo作为RC串并联网络的输入,而将RC串并联网络的输出 电压作为放大器的输入电压,当f=f0时,RC串并联网络的 相位移φA =0°,放大器是同相放大器φF=0°,电路的总 相位移φA+ φF=0°,满足相位平衡条件,而对于其他频率 的信号,RC串并联网络的相位移≠0°,不满足相位平衡条 件。
10.5正弦波振荡电路概述
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模拟电子技术基础
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(a) 正反馈电路方框图
所以振荡条件为:
A( ) F ( ) 1 振幅平衡条件
a ( ) f ( ) 2nπ 相位平衡条件
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Xa
放大电路
Xo
起振
A( ) F ( ) 1
a ( ) f ( ) 2nπ
+
A
Xf 反馈网络
F
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??
模拟电子技术基础
正弦波振荡电路概述
& 目录 2 17(176
分类
振荡平衡条件
电路组成
振荡的判断
正弦波振荡电路概述
分类
正弦波振荡器(正弦波信号发生器)分RC、LC和石英晶体
正弦波振荡电路三种类型: RC振荡电路:输出频率较低 1Hz~1MHz 低频信号; LC振荡电路:输出频率较高,一般产生1MHz以上高频信号; 石英晶体振荡电路:频率非常稳定;
起振信号:电路器件内部噪声以及电源接通扰动 噪声频率满足相位平衡条件
稳幅
当输出信号幅值增加到一定程度时,引入非线性 环节使振幅平衡条件从 AF 1 回到 AF 1 。
正弦波振荡电路概述
电路组成
R
选C
频 网 络
R
C
Vi VF
A
R1 Rf
ꞏ
放大电路
放大电路 正反馈网络
选频网络(经常与反馈网络合二为一。)
稳幅环节
Vo
正弦波振荡电路概述
正弦波振荡电路ppt课件
具有很好的选择性和频稳度。
2. 石英晶体谐振器的符号、等效电路和电抗特性
Co — 静态电容,较大
Lq — 晶体振动时的动态电感 ,很大
Cq —晶体振动时的动态电容,很小
rq — 等效摩擦损耗电阻,很小
串联谐振频率 并联谐振频率
1 fs 2 LqCq
1
fP 2
起振时,热敏电阻处于冷态,RF 阻值较大, A•u 1 RF / R1 大,
.
起振容易。U o
.
If
T RF A•u
最后达到 A•u =3,
进入平衡状态。由于运放始终线性工作,因此波形好。
例8.1.1
图示为一实用RC桥式振荡电路。(1)求f0 ;(2) 说明二极管的作用;(3)说明 RP 如何调节。
.1
因为振荡频率处,Fu 3
为满足起振振幅条件
A•uF• u
1,应使
.
Au
3
.
即 Au 1 (RF / R1 ) 3
2. 常用的RC 桥式振荡电路
参数选择:
1 f0 2RC
RF 2R1
RF 不能太大, 否则正弦波将
失真,甚至变
成方波。
稳幅措施:采用负温度系数热 敏电阻实现外稳幅。
1. 石英谐振器结构
石英是一种各向异性的结晶体,其化 学成分是SiO2 。从一块晶体上按一定的方 位角切割成的薄片称为晶片。在晶片的两 面涂上银层作为电极,电极上焊出两根引 线固定在管脚上,封装后就构成了石英晶 体谐振器。
2. 石英晶体的压电效应与谐振特性
压电效应: 电极间加电场
电极间加机械力
晶体机械变形 晶体产生电场
起振时,二极管未导通,
正弦波振荡电路
噪声和干扰问题
可能是由于电路布局不合理或外部 干扰所致。解决方案包括优化电路 布局、增加滤波器或采取电磁屏蔽 措施。
感谢观看
THANKS
在设计时考虑到未来可能的调试需求,预 留适当的调整空间,以便在必要时调整电 路参数。
调试方法与技巧
观察与测试
通过示波器等测试设备观察振荡波形, 检查频率、幅度等参数是否符合预期。
逐步调试
从电路的输入端开始,逐步测试并调 整每个元件的参数,以确保整个电路 的稳定性和性能。
分块测试
将电路分成若干个模块进行测试,以 确定问题所在并进行针对性的调整。
记录与总结
在调试过程中,记录每次调整的参数 和结果,以便于问题分析和总结经验。
常见问题与解决方案
振荡波形失真
可能是由于元件参数不匹配或电路 布局不合理所致。解决方案包括重 新选择元件或优化电路布局。
频率不准确
可能是由于元件精度不够或计 算误差。解决方案包括使用高 精度元件或重新计算频率。
无法起振或振荡不稳定
并联型晶体振荡电路的优点是频率稳 定性高、输出波形好,但电路设计较 为复杂,调试难度较大。
串联型晶体振荡电路
串联型晶体振荡电路的特点是石英晶体与电容、电感等元件串联,通过反馈电路 和输出滤波器实现正弦波输出。
串联型晶体振荡电路的优点是电路设计相对简单,调试方便,但频率稳定性略低 于并联型晶体振荡电路。
正弦波振荡电路的应用
01
02
03
信号源
正弦波振荡电路可作为信 号源,为电子设备和系统 提供稳定的正弦波信号。
通信
在无线通信中,正弦波振 荡电路用于生成载波信号, 实现信号的传输。
正弦波振荡电路
正弦波振荡电路正弦波振荡电路是一种常见的电路,它可以产生稳定的正弦波信号,被广泛应用于通信、测量、音频等领域。
本文将从电路原理、设计和应用等方面介绍正弦波振荡电路。
一、电路原理正弦波振荡电路是一种自激振荡电路,其主要原理是利用放大器的正反馈作用,使放大器输出的信号反馈到输入端形成振荡。
具体来说,正弦波振荡电路由三个基本元件构成:放大器、反馈网络和振荡器。
放大器是正弦波振荡电路的核心部件,它的作用是放大输入信号。
反馈网络是将放大器输出信号反馈到输入端的部件,它的作用是使放大器输出的信号与输入信号同相位。
振荡器是将放大器输出的信号反馈到输入端后形成的振荡电路。
在正弦波振荡电路中,放大器和反馈网络的组合是关键。
放大器的放大倍数和反馈网络的反馈系数决定了电路的稳定性和频率特性。
如果反馈系数过大,正弦波振荡电路将失去稳定性,形成尖峰波振荡电路。
如果反馈系数过小,电路将无法形成振荡。
二、电路设计正弦波振荡电路的设计需要考虑多个因素,包括放大器的选择、反馈网络的设计和电路参数的计算等。
下面将分别介绍这些方面的内容。
1. 放大器的选择放大器是正弦波振荡电路的核心部件,其放大倍数和频率特性对电路的性能有重要影响。
通常选择运放作为放大器,因为运放具有高放大倍数和良好的频率响应特性。
2. 反馈网络的设计反馈网络是正弦波振荡电路的关键部件,其设计需要考虑反馈系数和相位等因素。
通常采用RC网络作为反馈网络,其反馈系数和相位可以通过电路参数进行调节。
3. 电路参数的计算电路参数的计算是正弦波振荡电路设计中的关键步骤。
需要根据电路元件的特性和工作频率等因素进行计算。
具体来说,需要计算放大器的增益、反馈网络的反馈系数和相位等参数。
三、电路应用正弦波振荡电路在通信、测量、音频等领域有广泛的应用。
其中,应用最广泛的是在通信中产生稳定的载波信号。
此外,正弦波振荡电路还可以用于音频振荡器、频率计、信号发生器等领域。
在通信中,正弦波振荡电路主要用于产生载波信号。
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+ uO –
后,随着振荡幅度增大,正向二极管导通,其正向 电阻逐渐减小,直到RF=2 R1,振荡稳定。
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18.3 LC振荡电路
LC 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(几百千赫以上)。由于高频运放价 格较高,所以一般用分离元件组成放大电路。本节 只对 LC振荡电路的结构和工作原理作简单介绍。
利用二极管的正向伏安 特性的非线性自动稳幅。
稳幅环节 D2 RF1 D1 R C RF2 – + +
振荡幅度较大时 正向电阻小
ID
∞
R
U
振荡幅度较小时 D 正向电阻大
C R 1
+ uO –
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带稳幅环节的电路(2)
D2 图示电路中,RF RF1 分为两部分。在RF1上正 D1 反并联两个二极管,它们 R RF2 在输出电压uO ∞ – 的正负半周内分别导通。 C + 在起振之初,由 + 于 uo 幅值很小,尚不足 R C R 以使二极管导通, 1 正向二极管近于开路 此时, RF >2 R1。而
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RF Au 1 3 R1
带稳幅环节的电路(1) 半导体 热敏电阻具有负温度系 热敏电阻 数,利用它的非线性可以 自动稳幅。 R RF ∞ 在起振时,由于 uO 很 – 小,流过RF的电流也很小, C + + + 于是发热少,阻值高,使 uO RF >2R1;即AuF>1。 R C – R1 随着振荡幅度的不断加强, uO增大,流过RF 的电流也 增大,RF受热而降低其阻 值,使得Au下降,直到RF=2 R1时,稳定于AuF=1, 振荡稳定。
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带稳幅环节的电路(1)
热敏电阻具有负温度系 数,利用它的非线性可以 自动稳幅。 稳幅过程: 半导体 热敏电阻
R C R C
uo
RF
t
思考:
RF
Au
–
∞ +
+ R1
+ uO
–
若热敏电阻具有正温度系 数,应接在何处?
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带稳幅环节的电路(2)
RF Au 1 3 R1
稳定振荡条件AuF = 1 ,| F |= 1/ 3,则 考虑到起振条件AuF > 1, 一般应选取 RF 略大2R1。 如果这个比值取得过大,会引起振荡波形严重失真。 由运放构成的RC串并联正弦波振荡电路不是靠运 放内部的晶体管进入非线性区稳幅,而是通过在外 部引入负反馈来达到稳幅的目的。
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解: +UCC (6) 反馈太强,波形变坏; 反馈线圈的圈数过多或 C L RB1 管子的β太大使反馈太 强而进入非线性区,使 C1 RL 波形变坏。 (7) 调整RB1、 RB2或 RE RB2 RE CE 的阻值可使波形变好; 调阻值, 使静态工作点 在线性区,使波形变好; (8) 负载太大不仅影响输出波形,有时甚至不能起振。 负载大,就是增大了LC并联电路的等效电阻R。 R的增大,一方面使|Zo|减小,因而反馈幅度减小,不易 起振; 也使品质因数Q减小, 选频特性变坏, 使波形 变坏。
U 2
。 +
– 。
U2 1 分析上式可知:仅当 = o时, 达最大 U1 3 值,且 u2 与 u1 同相 ,即网络具有选频特性,fo决
定于RC 。
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o
U2 U1 1 3
幅频特性 90ο
0ο
相频特性 ( f)
fo
f u2 与 u1 波形
fo
正弦波振荡电路用来产生一定频率和幅值的正弦 交流信号。它的频率范围很广,可以从一赫以下到 几百兆以上;输出功率可以从几毫瓦到几十千瓦; 输出的交流电能是从电源的直流电能转换而来的。 常用的正弦波振荡器
LC振荡电路:输出功率大、频率高。 RC振荡电路:输出功率小、频率低。 石英晶体振荡电路:频率稳定度高。
应用:无线电通讯、广播电视,工业上的高频感 应炉、超声波发生器、正弦波信号发生器、半导体 接近开关等。
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1. 自激振荡 放大电路在无输入信号的情况下,就能输出一定 频率和幅值的交流信号的现象。 1 S A 开关合在“1” U U o i u f 为无反馈放大电 U 2 路。 AU F U
18.3.2 三点式 LC振荡电路 1. 电感三点式振荡电路 +UCC
正反馈
振荡频率
放大电路 RB1 RC C1 RB2 RE
-
CE
选频电路 L1
L2
1 f0 2π ( L1 L2 2 M )C
通常改变电容 C 来 调节振荡频率。
C
-
反馈网络
振荡频率一般在几十MHz以下。
反馈电压取自L2
D
L3
T3
RE2 KA
LC振荡器
开关电路 射极输出器 继电器
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例4:半导体接近开关
RP1
C2 L2 L1 T1 –UCC
RP2
D CE1
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18. 2 RC振荡电路
1. 电路结构 选出单一频 率的信号 RC选频网络 正反馈网络 R RF – + + ∞
C + uf R –
C R 1
+ uO –
用正反馈信号uf 作为输入信号
同相比例电路 放大信号
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2. RC串并联选频网络的选频特性 。 + R 传输系数: 1 C R // 2 U jC U 1 F 1 1 1 U R C R R // jC jC – 。 1 1 o o 式中 : 3 j( ) RC
反馈电压取自C1
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例4:半导体接近开关
半导体接近开关是一种无触点开关,具有反映速 度快、定位准确、寿命长等优点。 它在行程控制、定位控制、自动计数以及各种报 警电路中得到了广泛应用。
RP1 C2 L2 L1
–UCC
RP2 RC2 T2 R3 R4
T1
R2 C1 RE1 CE1
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例2:试用相位平衡条件判断下图电路能否 产生自激振荡 +UCC
正反馈
RB1 C1 RB2 RE
-
CE
L
-
C
-
注意:用瞬时极性法判断反馈的极性时, 耦合电容、旁路电容两端的极性相同, 属于选频网络的电容,其两端的极性相反。
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AU 由:U o u f
自激振荡的条件
FU U f o
Au F 1
A FU U o u o
(1)幅度条件: (2)相位条件:
即: Au A F F 1
Au F 1
A F 2n
n 是整数
相位条件意味着振荡电路必须是正反馈; 幅度条件表明反馈放大器要产生自激振荡,还 必须有足够的反馈量(可以通过调整放大倍数A 或 反馈系数F 达到) 。
第18章 正弦波振荡电路
18.1 自激振荡
18.2 RC振荡电路 18.3 LC振荡电路
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第18章 正弦波振荡电路
本章要求:
1. 了解正弦波振荡电路自激振荡的条件。
2. 了解LC振荡电路和RC振荡电路的工作原理。
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18.1 自激振荡
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图示电路能否产生正弦波振荡, 如果不能振 例 3: 荡,加以改正。 +UCC 解:直流电路合理。 C1 L- 旁路电容CE将反馈信 RB1 C2 - 号旁路,即电路中不存 正反馈 在反馈,所以电路不能 - 振荡。将CE开路,则电 R RE B2 CE 路可能产生振荡。
90ο
u2
u1
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3. 工作原理
输出电压 uo 经正反馈(兼选频)网络分压后, 取uf 作为同相比例电路的输入信号 ui 。 (1) 起振过程
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(2) 稳定振荡
(3) 振荡频率 振荡频率由相位平衡条件决定。 A = 0,仅在 f 0处 F = 0 满足相位平衡条件, 所以振荡频率 f 0= 1 2RC。 改变R、C可改变振荡频率 RC振荡电路的振荡频率一般在200KHz以下。
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振荡频率的调整
R3 R2 R1
RF
振荡频率
1 fo 2π RC
S C
R3 R2 R1
–∞ + +
C R
+ uO –
S
改变开关K的位置可改变选频 网络的电阻,实现频率粗调; 改变电容C 的大小可实现频率 的细调。
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(4)起振及稳定振荡的条件 起振条件AuF > 1 ,因为 | F |=1/ 3,则
+UCC
RL
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解: +UCC (4) 适当增加反馈线圈的 圈数后就能起振; C L 增加反馈线圈的圈数, RB1 即增大反馈量,以满 RL C1 足幅度条件; (5) 适当增加L值或减小 RB2 RE CE C值后就能起振; LC并联电路在谐振 时的等效阻抗 L Zo RC 当适当增加L 值或减小C 值后, 等效阻抗|Zo|增大, 因而就增大了反馈量,容易起振;