信号处理与信号产生电路

2、. 振.荡条. 件：
xa
xf
.
xo
F
.
.
A
.
F
A xa
1
F A F xa ……振荡条件
设：A A a，F F f
振荡条件也可以写成：
改变f，只有某频率才能使f
满足a f=n.3600。反馈支路具有
选频特性。
(3).振荡建立时AF>1，振荡建立 完成后（稳定振荡），AF=1
4.正弦波振荡器的分类
2理021/想2/21滤波器。
10
§9.5 正弦波振荡电路的振荡条件
思考：正弦波振荡电路的作用？其特点是什么？如何实现？
作用：正弦波振荡电路的作用就是产生不同频率正弦波的信号源。
特点：正弦波振荡电路具有无输入信号，但可输出不同频
率、幅值的正弦波信号。
含丰富频率且
x i 0 +
x a 基本放大
电路A
2021/2/21
反馈支路
vo
-
基本 放大电路
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§9.7 LC正弦波振荡电路
一、 LC正弦波振荡电路的特点及分类：
1、特点： (1)、反馈支路构成串联正反馈，净输入信号、反馈信号以 电压形式出现；
(2)、具有选频的正反馈支路采用LC谐振方式实现选频，并 只对所选的频率信号进行放大；
(3)、谐振时，正反馈支路呈阻性，它不产生移相；
分类
RC桥式振荡电路 RC移相式振荡电路 双T网络式振荡电路
(1).放大电路：A
根据af
=1n .R3R61f 0 0A故若1能RR振1f ,荡a，00
一、RC桥式振荡电路
1、电路组成图
则要求f=00
(２).反馈支路：F Vf
Vo
R
R// 1
jc
1 R//
jc
1
jc
选R频CR20反C21/2馈/2+1支V.路f F．V.放RRa 1f大-+电路A．+V当(.振oωF荡=频ω3率20=为1(3/1ωoRCj0时(=o)1,12/oR,fC=f或0o,f)F0t=mg(a1x1/=o(21p/o3R113C4RC）o ))
(1RRF1 )11jL
一阶滤波器幅频特性曲线 边沿平滑，滤波效果差。
8
§9.3 高阶有源滤波器
以二阶有源低通滤波器为例
RF
Vi
R1 .
.
-
R VA R Vp +
Vo
C1
j C
1
Cj C
Vo (1 RF )V p R1
1
Vp
jC
R 1
V A
1
V
1 jRC A
jC
Vi VA VAVp VAVo
+VCC R1
b
vf CB vid
Ｔ
×R2 RE CE L1
CE
C L2
vo R1
v LC CB2 o
b
vf CB1 vid
Ｔ
CE
×R2
M
RE
C1 L C2
变压器反馈式 2021/2/21
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19
三、 三种LC正弦波振荡电路的振荡频率计算及比较：
无源滤波器：常用于电力系统 有源滤波器：常用于电子电路
1. 由于使用电感元件，体积 1. 不使用电感件，体积小重量轻；
大、重量重；
2. 由于电源的能量补偿，效率高；
2. 效率低；
3. 在运放中可加电压串联负反馈，
3. 由于负载效应，级联能力差； 使输入电阻高、输出电阻低，故
4. 不能对信号进行放大；
① RC正弦波振荡器
振幅条件：AF 1
② LC正弦波振荡器
np 相位20条21/件2/21： a f 2 =n.360 0,n是整数③ 石英晶体振荡器12
二.x i 、 0正++弦x. f 振x.a 荡具基有建电本选路放立频A.大的的. 过程x.o ： 正反馈支路F
1、由于电路参数变化、温度变化、电压波动等因素，使电路产
4. 按通带、阻带分类: 低通滤波器（LPF）； 高通滤波器（HPF）； 带通滤波器（BPF）； 带阻滤波器（BEF）；
全20通21/2/滤21 波器（APF）；
3
滤波器的应用实例
LPF
音频信号
BPF
HPF
2021/2/21
低频 喇叭 中频 喇叭 高频 喇叭
4
三、滤波器的幅特性
•
V i ( j ) 滤波器
①.Rf采用负温度系数的热敏电阻。
原理:当输出电压vo增大时，流过Ｒf的电流增大，温度上升，Ｒf
的电阻值下降；当下降到Rf=2R1时，输出电压vo自动稳定。
②.在Rf的两端并联二极管。
原理:当输出电压vo增大时，二极管D的导通深度增强，rD的电阻 值下202降1/2；/21当下降到Rf1= rD//Rf =2R1时，输出电压vo自动稳定。15
(4)、用于产生1MHZ以上的高频正弦波信号。
2、分类：
（1）、变压器反馈式LC正弦波振荡电路
（2）、电感三点式（或电感反馈式）LC正弦波振荡电路
（3）、电容三点式（或电容反馈式） LC正弦波振荡电路
2021/2/21
18
二、 LC正弦波振荡电路能否振荡的判断方法：
步骤：1、确定反馈点(反馈支路与基本放大电路输入回路的交点)；
2021/2/21
6. 使用时需外接直流电源。
7. 可靠性较差。
6
§9.2 一阶有源滤波器
一、一阶有源低通滤波器
幅频特性：令：H
A( j) (1 RF )
1
1 RC
R1 - Rf
R1 1( )2 H
V
i
(
jv i) R
+
1 RL vV oO ( j
Cj C
1
VO(
j)
(1
RF R1
)
jC
优点:易调节fo(C易调)
优点:输出取自电容， 可对高次谐波滤波，
缺点：输出取自电感， 输出波形好。
含高次谐波成分大，输 出波形差。
缺点:调节fo须C1、C2
联动
适宜产生几十MHZ信号 适宜产生0.1-1002M0 HZ 的信号
例题：试判断下图所示的LC电路能否振荡？
R1
c
b
R2
ＴC
CB e vi×d E
jC
() tg 1R C 900
2、判断RC移相式电路能否振荡的方法：
（1）、确定基本放大电路及相应的相角a ；
（2）、确定RC反馈支路及相应的最大移相f ；
（3）、若能满足
2021/2/21
a
f =n.360 0,则该电路能振荡；
反之，不能振荡。
16
例题：试判断下图所示的RC移相式电路能否振荡？
R1 C L
T CB
R2
RE
+VCC R1
CB R2 CE
+VCC
Ｔ
vo
RE
CE L1 C L2
Mห้องสมุดไป่ตู้
R1
LC CB2 +VCC
Ｔ
vo
CB1
CE
R2 RE
C1 L C2
fo
2p
1 LC
优点:易于起振 缺点：体积大,重 量重。
2021/2/21
fo2p
1 (L1L22M)C
fo
2p
1
C1C2 L C1 C2
二、一阶有源高通滤波器
V i ( j vi)
R1 - Rf
+
C1
j C
R
RL VvOo( j )
幅频特性：
A(j)(1 RF ) 1 R1 1(L)2
A( j )
VO(j)(1R RF 1 )RRj1CVi(j)
(1 RF ) 1 R1 1 1
Vi ( j)
0
L
令：L
1 RC
jRC
A(j)VO(j) 2021/2/2V1 i(j )
生含丰富频率且值微弱的零点漂移信号，这时由选频正反馈支
路. 选出满足相位条件所对应的某一频率信号作为原始输入信号
2x、a（设其置值AF微>1弱，）x.。a不.断放大， x.o输出信号也不断放大。
例. ：A=20，F=.0.1，xa=0.0.2V
.
.
. . . . . xa1 =0.02V xo1 =0.4V xf2 =0.04V xa2 =0.04V xo2 =0.8V
解：
１、确定基本放大电路 基本放大电路的相角：
a=1800
CC C RR
+ R - Rf
2、确定RC反馈支路
+
由于RC反馈支路由三级高通电
路组成，RC反馈支路的最大移相f
可达到接近2700 因此，在特定的频率下，使RC反馈
支路只移相180 0，即f=1800
3、由于能满足af =n.360 0,故电路能振荡。
3、RC正弦波电路的稳幅措施
(1)F.m 起ax振条1件3,：A AF>11RR1f
应使：A 1 R f 3
R D
Rf1
C
rD Rf +
即要求：Rf>2RR1 1 (2).振荡建立完后，又要求输 R C
-
.
Vo
出电压稳定，即要求AF=1，
R1
此时，A=3
即要求：Rf=2R1 为了满足上述要求，稳定输出电压幅值，可以采用下面的措施：
V o ( j )
2、四种典型的幅频特性
1、滤波器的传递函数为：
A(j)VO(j) A(j)() Vi(j)
A ( j ) 理想 LPF
实际 LPF
A( j ) 实际
HPF
理想 HPF
理想 A ( j ) BPF
实际 BPF
理想 实际 A ( j ) BEF BEF
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四、无源滤波器与有源滤波器的区别：
二、RC移相式正弦波振荡电路
1、基础知识： 每一级RC高通或低通电路，最大移相不超过
900。
R
1
V i ( j ) j C R V O ( j )
V i( j )
1 j C
V O ( j )
RC高通电路
A(j)RR1
1 1j
1
jC
RC
1
A(
j)
jC
R 1
RC低通电路
1
1 jRC
()tg1R 1C900
2、在反馈点处将反馈支路断开，并假设从反馈点处加入瞬时
极性为 的净输入信号vid；标出反馈信号vf ； ３、标出各极的瞬时极性，确定反馈信号vf的瞬时极性；
４、若净输入信号vid的瞬时极性与反馈信号vf的瞬时极性相同，
则能振荡；反之，不能振荡。
+VCC
+VCC
R1 C L
b
vf CB vid
T
× R2 RE
xo
x0
值微弱的零点 漂移信号。
+ x f 具有选频的
正反馈支路F
t
分析：1、若只有开环，当xi＝0,则xa=0, xo为零点漂移信号。
２、若引入反馈支路，则xf＝F xo 3、若使xa=xf ，则满足xa=xi+xf (xi=0)相当于引入了正反馈。
则输出x0可得到进一步的放大。
20214/2、/21 若引入选频电路，可得到所需频率的输出信号x0。 11
R
R
1
jC
解出：
A(j)Vo
Vi
1(
AF )2
C
j
QC
其中：
1 Q
(3 AF )
C
1 RC
传202递1/2/2函1 数中出现 的二次项，故称为二阶滤波器。 9
A(Aj(j))V Voi 1(C)A2FAjF QC
A ( j )
1(C
)22
(QC)2
理想 一阶 低通 低通
二阶 低通
0
c
阶数越高，幅频特性曲线的边沿越陡，越接近
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2
§9.1 滤波电路的基本概念与分类
一、滤波的定义：
使有用频率信号通过、阻碍无用频率信号。
二、滤波电路的分类：
1. 按信号性质分类：模拟滤波器和数字滤波器
2. 按所用元件分类： 无源滤波器：由无源元件R、L、C组成。
有源滤波器：由无源元件R、C和有源元件集成运放组成。
3. 按阶数分类: 一阶，二阶 … 高阶
.xa3 =0.08V xf3 =0.08V xo3 =1.6V xf4 =0.16V xa4 =0.16V
x05 =3.2V ………….
3、随着输出信号不断增大，BJT逐渐进入饱和区或截止区，增
益A2自021动/2/2下1 降，直到满足AF=1，从而得到稳定的输出信号，振荡13 建立结束。
§9.6 RC正弦波电路 ２、分析及振荡频率计算
只需把几个低阶滤波电路串起来
5. 幅频特性不理想，边沿不陡； 就可构成高阶滤波电路，无需考
6. 可在高电压、大电流情况 下使用；
7. 使用时不需外接直流电源。
8. 可靠性较好；
虑级间影响，级联能力强；
4. 除滤波外，还可放大信号； 5. 幅频特性较理想，边沿较陡； 5. 不宜在高电压大电流情况下使用。
一、正弦波振荡电路的框图、振荡条件、特点
.1、组成框.图：
. x i 0 +
x a 基本放大
电路A
. . + x f 具有选频的
正反馈支路F
3、振荡电路的特点：
.
xo
(出1现).,是即串x.联f为正v.f反，馈x. a以为电v.a压形式
(2).基本放大电路的a ＝０或
180,不具有选频性；而频率ω可
信号处理与信号产生电路
1
2021/2/21
９ 信号处理及信号产生电路
9.1 滤波电路的基本概念与分类 9.2 一阶有源滤波电路 9.3 高阶有源滤波电路 ……..了解 * 9.4 开关电容滤波电路 9.5 正弦波振荡电路的振荡条件 9.6 RC正弦波振荡电路 9.7 LC正弦波振荡电路 9.8 非正弦信号产生电路
R 1
)
其中：Amax
(1
RF R1
)
A j
Vi( j)
1 A m ax 2 A m ax
jC
(1R RF 1)1j1RCVi(j)
A(j)VO(j)(1RF) 1
Vi(j)
R1 1jRC
H
1 RC
传递函数中出现 的一次项，故
一阶滤波器幅频特性曲线
称为20一21/2阶/21 滤波器。
边沿平滑，滤波效果差。7
vf
RE
L1
L2 C
+VCC
解：
从反馈点e处加入瞬时极性为 的净输入信号vid，从
C点输出，T管属于共基极放大电路，故集电极C的 瞬时极性为 。
由于净输入信号vid的瞬时极性与反馈信号vf的瞬时极性相反，