波形的发生和信号的转换

jC
jC –
1
。
。
+
U2
–。
同相分，析即3上网式络j可( 具知o有：选仅频当o特)性=式，o中f时o决：，定UU于12Ro C13。达R1最C 大值，且 u2 与 u1
。 +R
C
U1
RC 。–
F
3
j(
1
o
)
o
式中: 0 = 1/RC
。
+
U2
F•u
1
9 ( / 0 0 / )2
–。
F
arctan
性的非线性自动稳幅。
D2
振荡幅度较大时
RF1
ID
正向电阻小
D1
R RF2
∞
振荡幅度较小时 C
–
+
+
正向电阻大
+
uO
UD
R C R1
–
二极管稳幅
为使电 Au 为非线性，起振时，应使 Au > 3，稳幅后 Au = 3。
T Rf Auf (1 Rf / R1 )
R2 4.3 kR3
22 k R1
9.2 RC正弦波振荡电路
一、RC 串并联选频网络
RC选频网络 正反馈网络
选出单一频率 的信号
用正反馈信号uf 作为输入信号
+ R
C
+
+
uo
RC
Uf
ui
––
–
RF ∞
–
+
+
+
uO
– R1
同相比例电路
放大信号
RC选频网络： 。
1.传输系数：
+R
F
U2 U1
R
R // 1
jC
1 R //
1
C
U1
RC
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。
9.1 正弦波振荡电路的振荡条件
1. 自激振荡现象 放大电路在无输入信号的情况下，就能输出一定频率和幅
S
C
RF
–∞ ++
振荡频率
fo
1 2π RC
+ uO –
R 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。
（4）起振及稳定振荡的条件
起振条件AuF > 1 ，因为 | F |=1/ 3，则
Au
1
RF R1
3
稳定振荡条件AuF = 1 ，| F |= 1/ 3，则
Au
1
RF R1
3
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。
（5）稳幅措
施 a.利用二极管的正向伏安特
稳幅环节
第九章 波形的发生和信号的转换
9.1 正弦波振荡电路的振荡条件 9.2 RC 正弦振荡电路 9.3 LC 正弦振荡电路 9.4 非正弦波信号产生电路 9.5 集成函数发生器8038简介
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)
值的交流信号的现象。
Ui 1 S A u 2 Uf F
Uo
开关合在“1”为 无反馈放大电路。
Uo AuUi
Ui 1 S A u 2 Uf
F
如果：Uf Ui
Uo
开关合在“2”为有 反馈放大电路，
自激振荡状态 Uo AuUf
开关合在“2”时,，去掉ui 仍有稳定的输出。反馈信 号代替了放大电路的输入信号。
3. 起振及稳幅振荡的 过程设：Uo 是振荡电路输出电压的幅度，
B 是要求达到的输出电压幅度。 起振时Uo 0，达到稳定振荡时Uo =B
起振过程中 Uo < B，要求AuF > 1，
可使输出电压的幅度不断增大
如：
Au F
200 0.01
Ui 0.01V
稳定振荡时 Uo = B，要求AuF = 1， 使输出电压的幅度得以稳定
2. 振荡的条件
由：Uo AuUi
Uf FU0
Ui Uf
振荡的条件
Uo AuFUo
AuF 1
即： Au A F F 1
(1)幅度条件：
AuF 1
(2)相位条件： 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) 。
V1 V2
8
1 f0 2RC
f0 = 1.94 kHz
起振时信号小， 二极管电阻大
6.2 k
8.2 k
0.01 F
Uo
Au 1 + (R2+ R3)/R1 > 3 R2 > 2R1 R3
(3) 选频网络: 保证输出为单一频率的正弦波 即使电路只在某一特定频率下满 足自激振 荡条件
(4) 稳幅环节: 使电路能从AuF >1 ，过渡到 AuF =1，从而达到稳幅振荡。
Ui
放大器
Uo
Uf 反选馈频网正络
Ui
选频 放大器
Uo
Uf
正网反络馈
பைடு நூலகம்
判断:
1. 检查电路组成
2.“Q”是否合适
3. 是否满足起振条件
ω / ω0
ω0 3
/ω
1 3
. Fu
90 f
当 = 0 时
. Fu= 1/3
0
0
90
= 0º
U2 U1
1
幅频特性 90ο
相频特性
（f）
3
0ο
fo
f
fo
90ο
u2 与 u1 波形 u1
u2
2. 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
如： Au 100
F 0.01
从AuF > 1 到AuF = 1，就是自激振荡建立的U过i 0.01V
程。
起始信号的产生：在电源接通时，会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。
4. 正弦波振荡电路的组成
(1) 放大电路: 放大信号
(2) 反馈网络: 必须是正反馈，反馈信号即是 放大电路的输入信号
非正弦波振荡： 方波、 三角波、 锯齿波等
主要性 要求能：
输出信号的幅度准确稳定 输出信号的频率准确稳定
正弦波振荡电路简介
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。
(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，常用于低频。
振荡频率的调整
R3 R2 R1
S C
R3 R2 R1