模拟电路 第四版第8章 波形的发生和信号的转换-46页精选文档

一. 产生正弦波振荡的条件 引入正反馈 Xd Xi Xf 让Xf Xd
Xd Xf
基本放大
电路A
Xo
则去掉输入信号Xi ,
反馈电路
仍有信号输出。
F
Xo AXd Xf FXo Xd Xf
X oA X dA X f A F X o Xo AFXo
所以振荡条件为： AF1
A FX X O i X dX O X f 1A A F
3. 振荡电路中的稳幅环节，将限制输出信号幅度的无限 增长，当输出信号达到一定值后，将使其稳定。
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正弦波振荡电路的组成：
• 放大电路：能量控制，保证输出信号有一定的幅度；
• 选频网络：确定输出信号为单一频率的正弦波信号；
• 反馈网络：引入正反馈； • 稳幅环节：使输出信号幅值稳定。
Xd 放 大 电 路
相位条件意味着振荡电路必须是正反馈； 振幅条件可以通过调整放大电路的放大倍数达到。
问题：如何起振？如何稳幅？
AF 1 AF 1
3
Uo 是振荡器的电压输出幅度，B是要求输出的幅度。 起振时Uo=0，达到稳定振荡时Uo=B。
放大电路中存在噪声即瞬态扰动，这些扰动可分解为各 种频率的分量，其中也包括有fo分量。
选频网络：把fo分量选出，把其他频率的分量衰减掉。这时，
只要： AF 1 且A+ B =2n，即可起振。
起振后，输出将逐渐增大，若不采取稳幅，这时若|AF| 仍大于1，则输出将会饱和失真。
达到需要的幅值后，将参数调整为AF=1，即可稳幅。
U o B时， AF 1 起振并能稳定振荡的条件：U o B时， AF 1
R
1
jC
R//
jC
1
32
f f0
1
jC
f0 f
2
令
fo
1
2RC
1
1
3
jRC
R1 C
3
j
f f0
f0 f
Farct1 3anff0 8ff0
F
1
32
f f0
f0 f
2
1 F 3
F arct13anff0 ff0
当 f fo时F ， 1 3， F0，无相移
f0
F
f
fo
1，
2RC
为
1A F 0则 :A F
正反馈足够强，输入信号为 0 时仍有信号输出，产生自激振2 荡
要获得一定频率的正弦自激振荡,反馈回路中必须有
选频电路。所以将放大倍数和反馈系数写成：A()、 F()
自激振荡的条件： A ()F ()1
所以，自激振荡条件也可以写成：
振幅平衡条件 AF 1
相位平衡条件 AF2n n是整数
8.1.1 概述 正弦波振荡电路是在没有外加输入信号的情况下， 依靠电路自激振荡产生正弦波输出的电路。
Xi +
Xd
Xd Xi Xf –| Xf
改成正反馈
基本放大
电路A
反馈电路
F
Xo
正反馈电路能 产生自激振荡
Xd Xi Xf
Xo AXd
Xf FXo
AF XX oi 1A AF
如果：Xf Xi , 则去掉 Xi , Xd Xf 仍有信号输出。1
：
1
fo 2RC
RC正弦波振荡电路一般用于产生频率低于 1 MHz 的正弦波
原因：要提高其振荡频率，必须减小 R 和 C 的值，放大器 的输出电阻和晶体管的极间电容将影响其选频特性， 输出频率不稳定。
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振荡频率可调的选频网络 例：已知电容的取值分别为
0.01μF, 0.1μF, 1μF, 10μF, R=50Ω, RW=10kΩ. 求: f0的调节范围.
首先介绍一下 LC 选频网络。
LC并联谐振回路
I总 Ui
A
IC IL L
C
jL 1
L
ZAB
j C jL 1
j C
C
j
L
1 C
B
理想电路
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一、谐振频率与谐振电阻 LR I总
(R jL) 1
ZAB
R
jL
jC
1
jC
L
ZAB
CFra Baidu bibliotek
R j(L
1
Ui )
C
A
IC IL L
C R 损耗
B 电阻
根据选频网络所用元件的不同，分为RC、LC和石英晶体 正弦波振荡电路三种类型。
8.1.2. RC 正弦波振荡电路
RC正弦波振荡电路也叫RC桥式正弦波振荡电路 或文氏桥振荡电路
放大电路
-+
选频网络 反馈网络
构成桥路 7
R C
Uf R
Rf
+
A
C
-
R1
R C
Uo
R
C
U f Uo
F
Uf Uo
F
R// 1
振
荡
频
率
90 o
若 A3，则 AF1，此时
0o
同 时 满 足 相 位 平 衡 和条 幅件 度 平 衡
f0
f
条 件 ， 电 路 能 够 产 荡生 。振
90o
9
根据起振条件 A：3，
R
可得电路R中f 和R1的关系：
C
Rf
A1 Rf 3 R1
+
Uf R C
A
-
Uo
Rf 2R1
R1
调节振荡器频率的办法
U o B时， AF 1 4
总结：
1．振荡电路无须输入信号就能起振，起振的信号源来 自电路器件内部噪声；
2．电路器件的内部噪声不是单一频率，但振荡电路中 的选频网络，只使噪声中某一频率f0 满足相位平衡 条件，形成正反馈，成为振荡电路的输出信号；而 其它频率的信号，则不满足相位平衡条件，逐渐被 抑制掉;
Xo
其中选频网络往往与反馈网络合二
为一, 稳幅环节用非线性元件实现.
判断电路是否可能产生正弦波振荡的 步骤：
Xf 反 馈 与 选频网络
１．电路是否由四个部分组成：放大、选频、反馈和稳幅
２．放大电路是否能正常工作：静态工作点是否合适，动态 信号能不能放大
３．判断电路是否引入正反馈：利用瞬时极性法 ４．判断电路是否满足起振条件：计算Ａ和Ｆ，是否 AF61
1、谐振的概念：AB间的阻抗最大，且呈纯电阻的状态—— 谐振状态。
2、谐振频率：
当
L 1 C
双联波段开关， 切换C，用于粗 调振荡频率。
解：
fo
1
2RC
双联可调电阻
fomi
n2
1 RRW
Cmax
用于细调振荡 频率。
1
25 01 01301 01 0 61.5H 9 z
fomax
1
2RCmin
1
250 0.01 1 06 31k8Hz
11
fo
1
2RC
R2
R1
R3
K
R
C
R2
R1
R3 C
K
通过调整R或C来调整频率。
RF
A +
R
K：双联波段开 关，切换R， 用于粗调振荡 频率。
uo
C：双联可调电 容，改变C， 用于细调振荡 频率。
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8.1.3 LC正弦波振荡电路
LC正弦波振荡电路与RC正弦波振荡电路的组成原则 在本质上是相同的，只是选频网络由电感L和电容C构成， 可以产生高频振荡。由于高频运放价格较高，所以一般用 分立元件组成放大电路。本节只对 LC振荡电路做一简单介 绍，重点掌握相位条件的判别。