信號(hào)產(chǎn)生電路自激振蕩

1、第六章信號(hào)產(chǎn)生電路正弦波振蕩電路正弦波振蕩電路自激振蕩自激振蕩RCRC振蕩振蕩LCLC振蕩振蕩石英晶體振蕩石英晶體振蕩選頻特性選頻特性穩(wěn)幅措施穩(wěn)幅措施變壓器反饋式變壓器反饋式LCLC振蕩振蕩LCLC并聯(lián)諧振回路并聯(lián)諧振回路三點(diǎn)式三點(diǎn)式LCLC振蕩振蕩自激振蕩自激振蕩基本放大基本放大電路電路AodX oX 反饋電路反饋電路FfX iX +fidXXX 改成正反饋改成正反饋正反饋電路才能正反饋電路才能產(chǎn)生自激振蕩產(chǎn)生自激振蕩產(chǎn)生自激振蕩的條件產(chǎn)生自激振蕩的條件如果：如果：ifXXk閉合閉合,去掉去掉,Xi仍有信號(hào)輸出。仍有信號(hào)輸出?；痉糯蠡痉糯箅娐冯娐稟odX oX 反饋電路反饋電路FfX i

2、X +k基本放大基本放大電路電路AodX oX 反饋電路反饋電路FfX 反饋信號(hào)代替了放大電路的輸入信號(hào)反饋信號(hào)代替了放大電路的輸入信號(hào)dfXXOfXFX00dAXX1FA0自激振蕩條件自激振蕩條件自激振蕩的正弦波頻率必須一定，也就自激振蕩的正弦波頻率必須一定，也就是說(shuō)在放大、反饋回路中應(yīng)該有選頻作用，是說(shuō)在放大、反饋回路中應(yīng)該有選頻作用，將不要的頻率抑制。將不要的頻率抑制。所以將放大倍數(shù)和反饋系數(shù)寫成：所以將放大倍數(shù)和反饋系數(shù)寫成：)(F)(A 、自激振蕩的條件：自激振蕩的條件：1)(F)(A AA)(A FF)(F 自激振蕩條件可以寫成：自激振蕩條件可以寫成：（1）振幅條件：）振幅條件：1

3、AF （2）相位條件：）相位條件： n2FAn是整數(shù)是整數(shù)相位條件相位條件意味著振蕩電路是正反饋，意味著振蕩電路是正反饋，振幅條件振幅條件可以通過(guò)調(diào)整放大電路的放大倍數(shù)達(dá)到?？梢酝ㄟ^(guò)調(diào)整放大電路的放大倍數(shù)達(dá)到。起振條件和穩(wěn)幅原理起振條件和穩(wěn)幅原理起振條件：起振條件：結(jié)果：產(chǎn)生增幅振蕩結(jié)果：產(chǎn)生增幅振蕩1|FA（略大于）略大于）穩(wěn)幅過(guò)程穩(wěn)幅過(guò)程：起振時(shí)，起振時(shí)，1|FA穩(wěn)定振蕩時(shí)，穩(wěn)定振蕩時(shí)，1|FA1 1、被動(dòng)：器件非線性、被動(dòng)：器件非線性2 2、主動(dòng)：在反饋網(wǎng)絡(luò)中加入非線性穩(wěn)幅環(huán)節(jié)，用以、主動(dòng)：在反饋網(wǎng)絡(luò)中加入非線性穩(wěn)幅環(huán)節(jié)，用以調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)放大電路的放大電路的增益增益穩(wěn)幅措施穩(wěn)幅措施：起振過(guò)程

4、起振過(guò)程Xdof基本放大器基本放大器A反饋網(wǎng)絡(luò)反饋網(wǎng)絡(luò)FXX1.1.放大電路放大電路2.2.正反饋網(wǎng)絡(luò)正反饋網(wǎng)絡(luò)3.3.選頻網(wǎng)絡(luò)選頻網(wǎng)絡(luò)只對(duì)一個(gè)頻率滿足振蕩條件，從而只對(duì)一個(gè)頻率滿足振蕩條件，從而獲得單一頻率的正弦波輸出。獲得單一頻率的正弦波輸出。 常用的選頻網(wǎng)絡(luò)有常用的選頻網(wǎng)絡(luò)有RC選頻選頻和和LC選頻選頻4.4.穩(wěn)幅環(huán)節(jié)穩(wěn)幅環(huán)節(jié)使電路易于起振又能穩(wěn)定振蕩，波使電路易于起振又能穩(wěn)定振蕩，波形失真小。形失真小。正弦波振蕩器的一般組成正弦波振蕩器的一般組成_+ + RFuoRCRCR1RCRC振蕩電路振蕩電路RC選頻網(wǎng)絡(luò)選頻網(wǎng)絡(luò)同相比例運(yùn)算電路同相比例運(yùn)算電路2. RC振蕩電路振蕩電路用用RC

5、電路構(gòu)成選頻網(wǎng)絡(luò)的振蕩電路即所謂的電路構(gòu)成選頻網(wǎng)絡(luò)的振蕩電路即所謂的 RC振蕩電路，可選用的振蕩電路，可選用的 RC 選頻網(wǎng)絡(luò)有多種，這里選頻網(wǎng)絡(luò)有多種，這里只介紹只介紹文氏橋選頻電路文氏橋選頻電路。R1C1R2C2iUoU文氏橋選頻電路文氏橋選頻電路)1()1 (112211221CRCRjCCRRUUioR1C1R2C2iUoU時(shí)，相移為時(shí)，相移為0 0。12211CRCR當(dāng)當(dāng)如果：如果：R1=R2=R，C1=C2=C，則：，則：RCf21012211CRCR21211CCRR01CR0)1()1 (112211221CRCRjCCRRUUio13文氏橋選頻電路文氏橋選頻電路)1(31CR

6、CRjo時(shí)文氏橋選頻電路文氏橋選頻電路)(3100ffffjUUio傳遞函數(shù)：傳遞函數(shù)：2002)(31ffffUUio幅頻特性：幅頻特性：)(3100ffffarctg相頻特性：相頻特性：如果：如果：R1=R2=R，C1=C2=CfioUU31+90 90 ff00UUio)1(31CRCRjRCf210用運(yùn)放組成的用運(yùn)放組成的RC振蕩器：振蕩器：0A只有在只有在 f0 處處,0F才滿足相位條件：才滿足相位條件：因?yàn)椋阂驗(yàn)椋篈F=131F1fFRRAfF2RR uo_+ + RFRCRCRfA=3uouo3A=3同相放大器同相放大器文氏橋選頻電路文氏橋選頻電路輸出正弦波頻率：輸出正弦波頻率：

7、RCf210例題例題: :R=1kR=1k ，C=0.1C=0.1 F F，R Rf f=10k=10k 。R RF F為多大時(shí)才為多大時(shí)才能起振？振蕩頻率能起振？振蕩頻率f f0 0= =？Hz Hz uo_+ + RFRCRCRfAF=1，31F1fFRRAA=3=2 10=20k k RCf210=1592 Hz起振條件：起振條件：fF2RR 采用非線性元件采用非線性元件4負(fù)溫系數(shù)熱敏元件負(fù)溫系數(shù)熱敏元件熱敏電阻熱敏電阻起振時(shí)，起振時(shí)，311f RRAV即即1 VVFA熱敏電阻的作用熱敏電阻的作用 oV oI 功功耗耗 fR 溫溫度度 fR 阻阻值值 fR3 VA1 VVFA穩(wěn)幅穩(wěn)幅 V

8、ARCRC振蕩電路振蕩電路正弦波振蕩電路正弦波振蕩電路2. 穩(wěn)幅措施穩(wěn)幅措施_+ + RTRCRCRfT uo能自行啟動(dòng)的電路能自行啟動(dòng)的電路2RF1+RF2略大于略大于2Rf,隨隨著著uo的增加，的增加，RF2逐逐漸被短接，漸被短接，A自動(dòng)下自動(dòng)下降，輸出自動(dòng)被穩(wěn)定降，輸出自動(dòng)被穩(wěn)定于某一幅值。于某一幅值。將將RF分為二個(gè)：分為二個(gè)：RF1 和和RF2 ， RF2并聯(lián)二極管并聯(lián)二極管_+ + RF1RCCRfRF2D1D2RK：雙聯(lián)波段開關(guān)，：雙聯(lián)波段開關(guān)，切換切換R，用于，用于粗調(diào)振蕩頻率。粗調(diào)振蕩頻率。C：雙聯(lián)可調(diào)電容，改變：雙聯(lián)可調(diào)電容，改變C，用于細(xì)調(diào)振蕩頻率。，用于細(xì)調(diào)振蕩頻率。振

9、蕩頻率的調(diào)節(jié)：振蕩頻率的調(diào)節(jié)：_+ + RFuoRCCRfKKR1R1R2R2R3R3振蕩振蕩頻率：頻率：RCf210電子琴的振蕩電路：電子琴的振蕩電路：_+ + RF1uoR1CCRfD1D1RF2R28R27R26R25R24R23R22R21R22112CRR0f2121RRF12345176功率放功率放大器大器使使R2R121F1fF2RRAF1R2AF 1可調(diào)可調(diào)A 2RF1+RF2 Rf RC振蕩電路適用于低頻 LC振蕩電路適用于高頻LC振蕩電路振蕩電路LC振蕩電路的選頻電路由電感和電容構(gòu)振蕩電路的選頻電路由電感和電容構(gòu)成，可以產(chǎn)生高頻振蕩。由于高頻運(yùn)放價(jià)格成，可以產(chǎn)生高頻振蕩。由

10、于高頻運(yùn)放價(jià)格較高，所以一般用分立元件組成放大電路。較高，所以一般用分立元件組成放大電路。本節(jié)只對(duì)本節(jié)只對(duì) LC振蕩電路做一簡(jiǎn)單介紹，重點(diǎn)掌握相位條件的判別振蕩電路做一簡(jiǎn)單介紹，重點(diǎn)掌握相位條件的判別。一一. . LCLC并聯(lián)諧振回路的并聯(lián)諧振回路的選頻特性選頻特性諧振時(shí)回路電流比總電流大的多，諧振時(shí)回路電流比總電流大的多，電感與電容的電感與電容的無(wú)功功率互相補(bǔ)償，電路呈阻性。無(wú)功功率互相補(bǔ)償，電路呈阻性。R為電感和回路中的損耗電阻為電感和回路中的損耗電阻LC10當(dāng)當(dāng) 時(shí)，時(shí)，并聯(lián)諧振。并聯(lián)諧振。諧振時(shí)，電路呈阻性諧振時(shí)，電路呈阻性-+LCRiCiLiu Q Q為諧振回路的品質(zhì)因數(shù)，為諧振回路

11、的品質(zhì)因數(shù)，Q Q值越大，值越大，曲線越陡越窄，選頻特性越好。曲線越陡越窄，選頻特性越好。CLQCQLQRCLZ000 諧振時(shí)諧振時(shí)LC并聯(lián)諧振電路并聯(lián)諧振電路相當(dāng)一個(gè)電阻。相當(dāng)一個(gè)電阻。 幅頻特性曲線幅頻特性曲線LC LC 振蕩電路振蕩電路1.1.LCLC并聯(lián)諧振回路并聯(lián)諧振回路正弦波振蕩電路正弦波振蕩電路Z0為并聯(lián)諧為并聯(lián)諧振阻抗振阻抗Exit1234初級(jí)線圈初級(jí)線圈次級(jí)線圈次級(jí)線圈同名端同名端1234+ 在在LC振蕩器中，反饋信號(hào)通振蕩器中，反饋信號(hào)通過(guò)過(guò)互感線圈引出互感線圈引出-+uiLCfu二二. . 互感線圈的極性判別互感線圈的極性判別判斷是否是滿足判斷是否是滿足相位條件相位條件正

12、正反饋反饋+ccVRb1Rb2eRUfCbo1L2LCU 斷開反饋到放大斷開反饋到放大器的輸入端點(diǎn)，假設(shè)器的輸入端點(diǎn)，假設(shè)在輸入端加入一正極在輸入端加入一正極性的信號(hào)，用瞬時(shí)極性的信號(hào)，用瞬時(shí)極性法判定反饋信號(hào)的性法判定反饋信號(hào)的極性。若反饋信號(hào)與極性。若反饋信號(hào)與輸入信號(hào)同相，則滿輸入信號(hào)同相，則滿足相位條件；否則不足相位條件；否則不滿足。滿足。(+)(-)(+)(+)FAu +UCCCC1LRLRB1RB2LiRECEui+-uf-+ib 返回返回+ 正反饋正反饋振蕩頻率振蕩頻率:+UCCCC1LLCf210uo滿足相位平衡條件滿足相位平衡條件 LC正弦波振蕩器舉例正弦波振蕩器舉例2. 2

13、. 變壓器反饋式變壓器反饋式LCLC振蕩電路振蕩電路LC LC 振蕩電路振蕩電路正弦波振蕩電路正弦波振蕩電路Exit返回返回 LC并聯(lián)諧振電路構(gòu)成選頻網(wǎng)絡(luò)并聯(lián)諧振電路構(gòu)成選頻網(wǎng)絡(luò)A. 若中間點(diǎn)交流接地，則首端與若中間點(diǎn)交流接地，則首端與尾端相位相反。尾端相位相反。原理：原理：C1C2首端首端尾端尾端中間端中間端L電容三點(diǎn)式電容三點(diǎn)式C首端首端尾端尾端中間端中間端L1L2電感三點(diǎn)式電感三點(diǎn)式 中間端的瞬時(shí)電位一定在首、中間端的瞬時(shí)電位一定在首、 尾端電位之間。尾端電位之間。三點(diǎn)的相位關(guān)系三點(diǎn)的相位關(guān)系B. 若首端或尾端交流接地，則其若首端或尾端交流接地，則其他兩他兩 端相位相同。端相位相同。3.

14、 3. 三點(diǎn)式三點(diǎn)式LCLC振蕩電路振蕩電路LC LC 振蕩電路振蕩電路正弦波振蕩電路正弦波振蕩電路Exit返回返回3. 3. 三點(diǎn)式三點(diǎn)式LCLC振蕩器振蕩器(1) 電感三點(diǎn)式電感三點(diǎn)式LC振蕩電路振蕩電路振蕩頻率：振蕩頻率：CMLLLCf)2(2121210LC LC 振蕩電路振蕩電路正弦波振蕩電路正弦波振蕩電路Exit返回返回(2) 電容三點(diǎn)式電容三點(diǎn)式LC振蕩電路振蕩電路振蕩頻率：振蕩頻率：212102121CCCCLLCf3. 3. 三點(diǎn)式三點(diǎn)式LCLC振蕩器振蕩器LC LC 振蕩電路振蕩電路正弦波振蕩電路正弦波振蕩電路Exit返回返回 例例：試判斷下圖所示三點(diǎn)式振蕩電路是否滿足：試

15、判斷下圖所示三點(diǎn)式振蕩電路是否滿足相位平衡條件。相位平衡條件。 (a) (b)3. 3. 三點(diǎn)式三點(diǎn)式LCLC振蕩器振蕩器LC LC 振蕩電路振蕩電路正弦波振蕩電路正弦波振蕩電路Exit+UCCC1C2+ubeube增加增加正反饋正反饋+3 3正弦波振蕩電路主要有正弦波振蕩電路主要有RCRC振蕩電路和振蕩電路和LCLC振蕩電路兩種。振蕩電路兩種。RCRC振蕩電路主要用于中低頻場(chǎng)合，振蕩電路主要用于中低頻場(chǎng)合，LCLC振蕩電路主要用于高振蕩電路主要用于高頻場(chǎng)合。頻場(chǎng)合。1 1正弦波振蕩的條件：正弦波振蕩的條件： AF=1 AF=1 （振幅條件）（振幅條件） （相位條件）（相位條件）n2FA2.2.正弦波振蕩電路由放大器、反饋網(wǎng)絡(luò)、選頻網(wǎng)絡(luò)和穩(wěn)幅正弦波振蕩電路由放大器、反饋網(wǎng)絡(luò)、選頻網(wǎng)絡(luò)和穩(wěn)幅環(huán)節(jié)構(gòu)成。環(huán)節(jié)構(gòu)成。1. 1. 內(nèi)容小結(jié)內(nèi)容小結(jié)不滿足不滿足滿足滿足試判斷以下各圖所示是否滿足自激振蕩的相位條件試判斷以下各圖所示是否滿足自激振蕩