第10章振荡器 《电路与模拟电子技术原理》课件
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
10.1.1 正反馈的妙用 10.1.2 正弦波振荡器的组成
2020/10/3
3
3．起振：振荡的建立
图10-2中，各变量之间关系如下
要使输出信X o 号 的A 幅X 度i增 加A 到F X 足o 够大，必须
确保起振条件 A F1
AF>1 ，即 AF 1
φA+φF=2nπ
2020/10/3
A F1
则被称为自激振荡的平衡条件，其中
AF 1
叫做自激振荡的幅度平衡条件，
φA+φF=2nπ 叫做自激振荡的相位平衡条件。
2020/10/3
10
10.1.2 正弦波振荡器的组成
根据图10-4可知，正弦波振荡器的组成 环节如下：
放大环节A：利用放大器件实现xo＝Ax'i 选频环节F(ω) ： xf＝F(ω)xo 正反馈环节，包括两个方面
阻抗在频率fp达到最大值，意味着频率 fp的电流最难流过石英晶体（其他频率 的信号则更容易流过），所以只要我 们把石英晶体并联到输入端口和输出 端口之间，就可以在输出端得到频率 为fp的信号，如图10-8(d)所示，所以频 率fp被称为并联谐振频率。
2020/10/3
31
石英晶体选频电路
2020/10/3
2020/10/3
2020/10/3
19
LC串联选频电路（续）
2020/10/3
20
LC串联选频电路（续）
LC串联选频电路如图10-6(c)所示。 因为LC串联环节仅仅对频率为f0的正弦
波阻抗为零，所以
信号us中的频率为f0的正弦电压将不受任 何阻碍地通过LC串联环节输出到RL负载 上；
其余频率的电压则被LC串联环节所阻， 从而无法输出到负载上。
2020/10/3
13
10.2 选频网络
10.2.1 RC串并联选频
10.2.2 LC选频 10.2.3 石英晶体选频
2020/10/3
14
10.2.1 RC串并联选频
2020/10/3
15
RC串并联选频（续）
RC串并联电路的特征频率为
f0
1
2RC
当信号频率为特征频率 f0时，电压传输
特性达到最大值（1/3），且呈现纯电阻
特性。
U o
U i 3
2020/10/3
16
10.2.2 LC选频
利用LC谐振电路在谐振频率上所 表现出的特性，即可构成选频电 路。
2020/10/3
17
1．LC串联选频电路
2020/10/3
18
LC串联选频电路（续）
LC串联谐振时，对外阻抗为零， 且呈现纯电阻特性。
LC串联电路仅对于频率为f0的信号 阻抗为零，对其余频率信号的阻抗 则很大。
φA+φF=2nπ ：利用电容、电感等移相实现 其次是能够起振和稳幅 ：利用放大器件的非
线性特征自动实现
2020/10/3
11
第10章 正弦波振荡器
10.1 正弦波产生原理 10.2 选频网络 10.3 典型正弦波振荡器
2020/10/3
12
10.2 选频网络
任何对特定频率正弦信号表现出独有 特性的电路，都可以用来把特定频率 正弦信号从噪声中分离出来，从而构 成选频网络。
6
起振（续）
2020/10/3
7
4．稳幅：振荡的稳定
一旦输出信号达到了期望的幅度，就 不应继续增大；而信号的相位不应发 生变化，所以必需保证平衡条件
A F1
AF=1 ，或 AF 1
φA+φF=2nπ
2020/10/3
8
稳幅（续）
2020/10/3
9
5．自激振荡：正弦波振荡器的实质
正弦波振荡器实际上是利用了自激振 荡的原理，而
电路与模拟电子技术 原理
第十章 正弦波振荡器
2020/10/3
1
第10章 正弦波振荡器
10.1 正弦波产生原理 10.2 选频网络 10.3 典型正弦波振荡器
2020/10/3
2
10.1 正弦波产生原理
放大器设计中，要避免正反馈，只有 负反馈才能稳定放大倍数。不过，到 了波形发生电路中，正反馈却成了必 须实现的好东西。
2020/10/3
23
LC并联选频电路（续）
频率为f0的信号导纳为零，不能通过LC 并联电路，所以能够到达负载。
2020/10/3
24
10.2.3 石英晶体选频
LC选频电路的谐振频率取决于L、C的 值，但是作为分立元件，L、C的值在 温度、电源电压波动下会产生漂移， 这会导致LC谐振频率变得不稳定，从 而影响LC选频电路的稳定性。
2020/10/3
29
石英晶体串联谐振频率
阻抗在频率fs达到最小值，意味着频率 fs的电流最容易流过石英晶体，所以只 要我们把石英晶体串联到输入端口和 输出端口之间，就可以在输出端得到 频率为fs的信号，如图10-8(c)所示，所 以频率fs被称为串联谐振频率。
2020/10/3
30
石英晶体并联谐振频率
LC选频电路的振荡波频率不够稳定。
2020/10/3
25
1．压电效应
正压电效应
机械形变使晶体表面带电 打火机、话筒
逆压电效应（电致伸缩效应 ）
压电晶体在电场作用下将发生机械形变 声波发生器
2020/10/3
26
2．压电晶体的谐振频率
某些晶体、陶瓷以及木材、生物骨骼 等都具有压电效应，每种材料都具有 不同的频率特性。
32
第10章 正弦波振荡器
10.1 正弦波产生原理 10.2 选频网络 10.3 典型正弦波振荡器
2020/10/3
33
10.3 典型正弦波振荡器
把放大器、选频网络按照图10-2接成正 反馈形式，就可以构成正弦波振荡器。
10.3.1 文氏桥振荡器 10.3.2 LC振荡器 10.3.3 石英晶体振荡器
2020/10/3
21
2．LC并联选频电路
2020/10/3
22
LC并联选频电路（续）
f0
2
1 LC
LC并联谐振时，对外导纳为零，且呈现纯
电导特性。
L对C其并余联频电率路信仅号对的于导频纳率则为很f0的大信。号导纳为零，
导纳越大意味着导通能力越强，导纳越小
意味着导通能力越弱，导纳为零意味着根 本就不能通过。
利用石英晶体实现机械能和电能转换 的效果并不好，但是温度变化时，石 英晶体的谐振频率却非常wenku.baidu.com定，利用 这个特性，就可获得高稳定度的选频 电路。
2020/10/3
27
3．石英晶体的阻抗特性
2020/10/3
28
石英晶体的阻抗特性（续）
石英晶体阻抗的频率特性中，有两个 极值点，
频率fs对应的阻抗最小值， 频率fp对应的阻抗最大值。
2020/10/3
3
3．起振：振荡的建立
图10-2中，各变量之间关系如下
要使输出信X o 号 的A 幅X 度i增 加A 到F X 足o 够大，必须
确保起振条件 A F1
AF>1 ，即 AF 1
φA+φF=2nπ
2020/10/3
A F1
则被称为自激振荡的平衡条件，其中
AF 1
叫做自激振荡的幅度平衡条件，
φA+φF=2nπ 叫做自激振荡的相位平衡条件。
2020/10/3
10
10.1.2 正弦波振荡器的组成
根据图10-4可知，正弦波振荡器的组成 环节如下：
放大环节A：利用放大器件实现xo＝Ax'i 选频环节F(ω) ： xf＝F(ω)xo 正反馈环节，包括两个方面
阻抗在频率fp达到最大值，意味着频率 fp的电流最难流过石英晶体（其他频率 的信号则更容易流过），所以只要我 们把石英晶体并联到输入端口和输出 端口之间，就可以在输出端得到频率 为fp的信号，如图10-8(d)所示，所以频 率fp被称为并联谐振频率。
2020/10/3
31
石英晶体选频电路
2020/10/3
2020/10/3
2020/10/3
19
LC串联选频电路（续）
2020/10/3
20
LC串联选频电路（续）
LC串联选频电路如图10-6(c)所示。 因为LC串联环节仅仅对频率为f0的正弦
波阻抗为零，所以
信号us中的频率为f0的正弦电压将不受任 何阻碍地通过LC串联环节输出到RL负载 上；
其余频率的电压则被LC串联环节所阻， 从而无法输出到负载上。
2020/10/3
13
10.2 选频网络
10.2.1 RC串并联选频
10.2.2 LC选频 10.2.3 石英晶体选频
2020/10/3
14
10.2.1 RC串并联选频
2020/10/3
15
RC串并联选频（续）
RC串并联电路的特征频率为
f0
1
2RC
当信号频率为特征频率 f0时，电压传输
特性达到最大值（1/3），且呈现纯电阻
特性。
U o
U i 3
2020/10/3
16
10.2.2 LC选频
利用LC谐振电路在谐振频率上所 表现出的特性，即可构成选频电 路。
2020/10/3
17
1．LC串联选频电路
2020/10/3
18
LC串联选频电路（续）
LC串联谐振时，对外阻抗为零， 且呈现纯电阻特性。
LC串联电路仅对于频率为f0的信号 阻抗为零，对其余频率信号的阻抗 则很大。
φA+φF=2nπ ：利用电容、电感等移相实现 其次是能够起振和稳幅 ：利用放大器件的非
线性特征自动实现
2020/10/3
11
第10章 正弦波振荡器
10.1 正弦波产生原理 10.2 选频网络 10.3 典型正弦波振荡器
2020/10/3
12
10.2 选频网络
任何对特定频率正弦信号表现出独有 特性的电路，都可以用来把特定频率 正弦信号从噪声中分离出来，从而构 成选频网络。
6
起振（续）
2020/10/3
7
4．稳幅：振荡的稳定
一旦输出信号达到了期望的幅度，就 不应继续增大；而信号的相位不应发 生变化，所以必需保证平衡条件
A F1
AF=1 ，或 AF 1
φA+φF=2nπ
2020/10/3
8
稳幅（续）
2020/10/3
9
5．自激振荡：正弦波振荡器的实质
正弦波振荡器实际上是利用了自激振 荡的原理，而
电路与模拟电子技术 原理
第十章 正弦波振荡器
2020/10/3
1
第10章 正弦波振荡器
10.1 正弦波产生原理 10.2 选频网络 10.3 典型正弦波振荡器
2020/10/3
2
10.1 正弦波产生原理
放大器设计中，要避免正反馈，只有 负反馈才能稳定放大倍数。不过，到 了波形发生电路中，正反馈却成了必 须实现的好东西。
2020/10/3
23
LC并联选频电路（续）
频率为f0的信号导纳为零，不能通过LC 并联电路，所以能够到达负载。
2020/10/3
24
10.2.3 石英晶体选频
LC选频电路的谐振频率取决于L、C的 值，但是作为分立元件，L、C的值在 温度、电源电压波动下会产生漂移， 这会导致LC谐振频率变得不稳定，从 而影响LC选频电路的稳定性。
2020/10/3
29
石英晶体串联谐振频率
阻抗在频率fs达到最小值，意味着频率 fs的电流最容易流过石英晶体，所以只 要我们把石英晶体串联到输入端口和 输出端口之间，就可以在输出端得到 频率为fs的信号，如图10-8(c)所示，所 以频率fs被称为串联谐振频率。
2020/10/3
30
石英晶体并联谐振频率
LC选频电路的振荡波频率不够稳定。
2020/10/3
25
1．压电效应
正压电效应
机械形变使晶体表面带电 打火机、话筒
逆压电效应（电致伸缩效应 ）
压电晶体在电场作用下将发生机械形变 声波发生器
2020/10/3
26
2．压电晶体的谐振频率
某些晶体、陶瓷以及木材、生物骨骼 等都具有压电效应，每种材料都具有 不同的频率特性。
32
第10章 正弦波振荡器
10.1 正弦波产生原理 10.2 选频网络 10.3 典型正弦波振荡器
2020/10/3
33
10.3 典型正弦波振荡器
把放大器、选频网络按照图10-2接成正 反馈形式，就可以构成正弦波振荡器。
10.3.1 文氏桥振荡器 10.3.2 LC振荡器 10.3.3 石英晶体振荡器
2020/10/3
21
2．LC并联选频电路
2020/10/3
22
LC并联选频电路（续）
f0
2
1 LC
LC并联谐振时，对外导纳为零，且呈现纯
电导特性。
L对C其并余联频电率路信仅号对的于导频纳率则为很f0的大信。号导纳为零，
导纳越大意味着导通能力越强，导纳越小
意味着导通能力越弱，导纳为零意味着根 本就不能通过。
利用石英晶体实现机械能和电能转换 的效果并不好，但是温度变化时，石 英晶体的谐振频率却非常wenku.baidu.com定，利用 这个特性，就可获得高稳定度的选频 电路。
2020/10/3
27
3．石英晶体的阻抗特性
2020/10/3
28
石英晶体的阻抗特性（续）
石英晶体阻抗的频率特性中，有两个 极值点，
频率fs对应的阻抗最小值， 频率fp对应的阻抗最大值。