波形發(fā)生器(振蕩電路,波形發(fā)生器)

1、本章目錄本章目錄RC 正弦波振蕩電路正弦波振蕩電路9.2LC 正弦波振蕩電路正弦波振蕩電路9.3石英晶體振蕩器石英晶體振蕩器9.4非正弦波發(fā)生電路非正弦波發(fā)生電路9.5正弦波振蕩電路的分析方法正弦波振蕩電路的分析方法9.1掌握掌握：正弦波振蕩電路的組成、以及產(chǎn)生正弦波振：正弦波振蕩電路的組成、以及產(chǎn)生正弦波振蕩的相位條件和幅值條件；文氏電橋蕩的相位條件和幅值條件；文氏電橋RC電路的組電路的組成、原理、振蕩頻率、起振條件以及電路的特點。成、原理、振蕩頻率、起振條件以及電路的特點。理解：理解：典型的典型的LC振蕩電路（變壓器反饋式、電感三振蕩電路（變壓器反饋式、電感三點式、電容三點式和改進型電容三

2、點式）的電路點式、電容三點式和改進型電容三點式）的電路組成、工作原理和性能特點；常用的非正弦波發(fā)組成、工作原理和性能特點；常用的非正弦波發(fā)生電路（矩形波、三角波和鋸齒波）的電路組成、生電路（矩形波、三角波和鋸齒波）的電路組成、工作原理和主要參數(shù)的估算方法。工作原理和主要參數(shù)的估算方法。了解：了解：石英晶體振蕩電路的工作原理和性能特點。石英晶體振蕩電路的工作原理和性能特點。信號產(chǎn)生電路信號產(chǎn)生電路( (振蕩器振蕩器Oscillators) )分類：分類：正弦波振蕩正弦波振蕩:非正弦波振蕩：非正弦波振蕩：RC 振蕩器振蕩器( (1 kHz 數(shù)百數(shù)百 kHz) )LC 振蕩器振蕩器( (幾百幾百 k

3、Hz 以上以上) )石英晶體振蕩器石英晶體振蕩器( (頻率穩(wěn)定度高頻率穩(wěn)定度高) )方波、方波、三角波、三角波、 鋸齒波等鋸齒波等 正弦波和非正弦波產(chǎn)生電路常常作為信號源，被廣泛地應用于無線電通信、自動測量和自動控制等系統(tǒng)中。9.1.1產(chǎn)生正弦波振蕩的條件產(chǎn)生正弦波振蕩的條件9.1.2正弦波振蕩電路的組成正弦波振蕩電路的組成9.1.3正弦波振蕩電路的分析步驟正弦波振蕩電路的分析步驟9.1正弦波振蕩電路的分析方法正弦波振蕩電路的分析方法掌握：掌握：正弦波振蕩電路的組成、以及產(chǎn)生正弦波振正弦波振蕩電路的組成、以及產(chǎn)生正弦波振蕩的相位條件和幅值條件；蕩的相位條件和幅值條件；開關合在開關合在 “1”：

4、iOUAU開關合在開關合在“2” ：fOUAUifUU 如如果果： 開關合在開關合在“2”時時, 去掉去掉ui 仍有穩(wěn)定的輸出。反饋信號仍有穩(wěn)定的輸出。反饋信號代替了放大電路的輸入信號。代替了放大電路的輸入信號。iUOUfUF9.1.1產(chǎn)生正弦波振蕩的條件產(chǎn)生正弦波振蕩的條件圖圖 9.1.1產(chǎn)生自激振蕩的條件產(chǎn)生自激振蕩的條件由此知放大電路產(chǎn)生自激振蕩的條件是：由此知放大電路產(chǎn)生自激振蕩的條件是：ifUU 因為：因為：所以產(chǎn)生正弦波振蕩的條件是：所以產(chǎn)生正弦波振蕩的條件是：1 FA1 FA幅度平衡條件幅度平衡條件2argFAnFA 相位平衡條件相位平衡條件, 2 , 1 , 0 n;ioUUA

5、 ;ofUUF 1 FA起振條件：起振條件：負反饋自激振蕩與正弦波自激振蕩的區(qū)別負反饋自激振蕩與正弦波自激振蕩的區(qū)別負反饋放大電路中由于信號頻率達到了通頻帶的兩端，產(chǎn)生負反饋放大電路中由于信號頻率達到了通頻帶的兩端，產(chǎn)生了足夠大的附加相移，從而使負反饋變成了正反饋；了足夠大的附加相移，從而使負反饋變成了正反饋；而在振蕩電路中加的就是正反饋，振蕩建立后只是一種頻率而在振蕩電路中加的就是正反饋，振蕩建立后只是一種頻率的信號，無所謂附加相移。的信號，無所謂附加相移。+fXiXAuoXFiXdXfidXXX +fXiXAuoXFiXdXfidXXX負反饋自激振蕩負反饋自激振蕩正弦波自激振蕩正弦波自激振

6、蕩9.1.2正弦波振蕩電路的組成正弦波振蕩電路的組成組成組成：放大電路、反饋網(wǎng)絡、選頻網(wǎng)絡和穩(wěn)幅環(huán)節(jié)。：放大電路、反饋網(wǎng)絡、選頻網(wǎng)絡和穩(wěn)幅環(huán)節(jié)。 放大電路放大電路 正反饋網(wǎng)絡正反饋網(wǎng)絡 選頻網(wǎng)絡選頻網(wǎng)絡 穩(wěn)幅環(huán)節(jié)穩(wěn)幅環(huán)節(jié)滿足振蕩條件滿足振蕩條件 實現(xiàn)單一頻率的振蕩實現(xiàn)單一頻率的振蕩 穩(wěn)定振蕩幅度、波形好穩(wěn)定振蕩幅度、波形好常合二而一常合二而一l RC振蕩電路：振蕩電路：l LC振蕩電路振蕩電路:l 石英晶體振蕩電路石英晶體振蕩電路分類：分類：9.1.3 正弦波振蕩電路的分析步驟正弦波振蕩電路的分析步驟：1. 檢查電路是否具備正弦波振蕩的組成部分；并檢檢查電路是否具備正弦波振蕩的組成部分；并檢查

7、放大電路的靜態(tài)工作點是否能保證放大電路正常工作；查放大電路的靜態(tài)工作點是否能保證放大電路正常工作； 2. 分析電路是否滿足自激振蕩的分析電路是否滿足自激振蕩的相位平衡條件相位平衡條件和幅度和幅度平衡條件。平衡條件。判斷相位平衡條件的方法是：判斷相位平衡條件的方法是：瞬時極性法瞬時極性法。3.估算振蕩頻率和起振條件估算振蕩頻率和起振條件 nFA2 計算計算 時的頻率，即為振蕩頻率時的頻率，即為振蕩頻率 f0 。斷開反饋，在斷開處給放大電路加斷開反饋，在斷開處給放大電路加 ff0的信號的信號Ui，且規(guī)，且規(guī)定其極性，然后根據(jù)定其極性，然后根據(jù) Ui的極性的極性 Uo的極性的極性 Uf的極性的極性若

8、若Uf與與Ui極性相同極性相同，則電路可能產(chǎn)生自激振蕩；否則電路不，則電路可能產(chǎn)生自激振蕩；否則電路不可能產(chǎn)生自激振蕩。可能產(chǎn)生自激振蕩。9.2.1RC 串并聯(lián)網(wǎng)絡的選頻特性串并聯(lián)網(wǎng)絡的選頻特性9.2.2RC 串并聯(lián)網(wǎng)絡振蕩電路串并聯(lián)網(wǎng)絡振蕩電路9.2RC 正弦波振蕩電路正弦波振蕩電路掌握：掌握：文氏電橋文氏電橋RC電路的組成、原理、振蕩頻率、電路的組成、原理、振蕩頻率、起振條件以及電路的特點。起振條件以及電路的特點。9.2.1 RC 串并聯(lián)網(wǎng)絡的選頻特性串并聯(lián)網(wǎng)絡的選頻特性低頻低頻高通高通高頻高頻低通低通oZ1Z2RC1低頻低頻高頻高頻RC1在頻率從在頻率從0中必有一個頻中必有一個頻率率f0

9、，F(xiàn)0o。定性分析定性分析F-900 F0 90oZ1Z2)1RCj(31RC)j(3100 F式中式中: 0 = 1/RC幅頻特性：幅頻特性：相頻特性：相頻特性：2002)(31 F3arctg00F RCCRRCRZZZUUF j11j1j1212of RCCRRCRZZZUUF j 11j1j 1212of 定量分析定量分析幅頻特性：幅頻特性：2002)(31 F3arctg00F 相頻特性：相頻特性：時，時，當當RC10 31 F最大，最大， F = 0。 0 0 F0 F 01/3+90- -90圖圖 9.2.3RCf 2109.2.2RC 串并聯(lián)網(wǎng)絡振蕩電路串并聯(lián)網(wǎng)絡振蕩電路1、電

10、路組成：、電路組成：放大電路放大電路 集成運放集成運放 A 與與RF 、R 組成；組成；選頻與正反饋網(wǎng)絡選頻與正反饋網(wǎng)絡 R、C 串并聯(lián)電路；串并聯(lián)電路；穩(wěn)幅環(huán)節(jié)穩(wěn)幅環(huán)節(jié) RF 與與 R 組成的負反饋電路。組成的負反饋電路。fU文式電橋振蕩電路文式電橋振蕩電路同相比同相比例運算例運算電路電路選頻選頻電路電路2、振蕩頻率與起振條件、振蕩頻率與起振條件（1） 振蕩頻率振蕩頻率RCf 210（2） 起振條件起振條件1 FAf = f0 時，時，31 F由起振條件：由起振條件：3 A同相比例運放的電壓放大倍數(shù)為同相比例運放的電壓放大倍數(shù)為RRAu Ff1即要求：即要求：RR 2F A = 0 F =

11、0 nFA2 3.振蕩電路中的負反饋振蕩電路中的負反饋引入電壓串聯(lián)負反饋，可以提高放大倍數(shù)的穩(wěn)定性，改善振引入電壓串聯(lián)負反饋，可以提高放大倍數(shù)的穩(wěn)定性，改善振蕩電路的輸出波形，提高帶負載能力。蕩電路的輸出波形，提高帶負載能力。反饋系數(shù)反饋系數(shù)RRRF F改變改變 RF，可改變反饋深度。，可改變反饋深度。增加負反饋深度，并且滿足增加負反饋深度，并且滿足3 ART圖圖 9.2.4則電路可以起振，并產(chǎn)生比較穩(wěn)定而失真較小的正則電路可以起振，并產(chǎn)生比較穩(wěn)定而失真較小的正弦波信號。弦波信號。反饋電阻反饋電阻 RF采用負溫度系數(shù)采用負溫度系數(shù)的熱敏電阻，的熱敏電阻，R采用正溫度系數(shù)采用正溫度系數(shù)的熱敏電阻

12、，均可實現(xiàn)的熱敏電阻，均可實現(xiàn)自動穩(wěn)幅。自動穩(wěn)幅。正溫度系數(shù)正溫度系數(shù)負溫度系數(shù)負溫度系數(shù)uotRFA起振時，起振時，RF略大于略大于2R，使，使|AF|1，以，以便起振；便起振；起振后，起振后，使得輸出使得輸出uo為某值時，為某值時，|AF|=1，從而穩(wěn)幅。，從而穩(wěn)幅。（1）熱敏電阻熱敏電阻穩(wěn)幅電路熱敏電阻穩(wěn)幅電路熱敏電阻穩(wěn)幅電路幅度增大，電流增大，幅度增大，電流增大，t抑制了輸出幅度的增長。抑制了輸出幅度的增長。4.振蕩頻率的調(diào)節(jié)振蕩頻率的調(diào)節(jié)RCf 210 振蕩頻率：振蕩頻率：用雙層波段開關接不同用雙層波段開關接不同電容，作為振蕩頻率電容，作為振蕩頻率f0的的粗調(diào)粗調(diào)；用同軸電位器實現(xiàn)用

13、同軸電位器實現(xiàn)f0的的微調(diào)微調(diào)。電子琴的振蕩電路：電子琴的振蕩電路：_+ + RF1uoR1CCRfD1D1RF2R28R27R26R25R24R23R22R21R212345176功率放功率放大器大器可調(diào)可調(diào)如圖所示電路能否產(chǎn)生自激振蕩，并說明理由。如圖所示電路能否產(chǎn)生自激振蕩，并說明理由。例：例：180A放大電路的放大電路的A的相位移的相位移n2FA因此因此不能產(chǎn)生自激振蕩。不能產(chǎn)生自激振蕩。之間到在因9090F 0A放大電路的放大電路的A的相位移的相位移 0F能產(chǎn)生自激振蕩。能產(chǎn)生自激振蕩。之間到在因9090FRCRC+UCCR1C2C3R3R2RE2C1RC2T1RE1CET2RC1R

14、F A = 0， F= 0， 能產(chǎn)生自激振蕩能產(chǎn)生自激振蕩例題例題: :R=1k=1k ，C=0.1=0.1 F F，R1 1=10k=10k 。Rf f為多大時才為多大時才能起振？振蕩頻率能起振？振蕩頻率f0 0= =？ 31F11fRRA=3Rf2R1=2 10=20k k RCf210=1592 HzuRf1RRRCCufA+o*其他形式的其他形式的 RC 振蕩電路振蕩電路+uofuRRRCCC+uouf+RRRCCC（1 ）RC超前移相電路超前移相電路 （2）RC滯后移相電路滯后移相電路 一節(jié)一節(jié) RC 環(huán)節(jié)環(huán)節(jié)移相移相 90 二節(jié)二節(jié) RC 環(huán)節(jié)環(huán)節(jié)移相移相 180 三節(jié)三節(jié) RC

15、環(huán)節(jié)環(huán)節(jié)移相移相 270 1、移相式振蕩電路、移相式振蕩電路集成運放采用反相輸入集成運放采用反相輸入方式，故方式，故振蕩頻率為：振蕩頻率為：RCf 62100ff0 F27018090當當 F = 180 時，時，f = f0 A = 180， F = 180，即可滿足產(chǎn)，即可滿足產(chǎn)生正弦波振蕩的相位平生正弦波振蕩的相位平衡條件。衡條件。2、雙、雙 T 網(wǎng)絡振蕩電路網(wǎng)絡振蕩電路振蕩頻率約為：振蕩頻率約為：RCf510 如果放大電路的放大倍數(shù)足夠大，同時滿足振幅平如果放大電路的放大倍數(shù)足夠大，同時滿足振幅平衡條件，即可產(chǎn)生正弦波振蕩。衡條件，即可產(chǎn)生正弦波振蕩。集成運放采用反相輸入集成運放采用反

16、相輸入方式，故方式，故當當 F = 180 時，時，f = f0 A = 180， F = 180，即可滿足產(chǎn)，即可滿足產(chǎn)生正弦波振蕩的相位平生正弦波振蕩的相位平衡條件。衡條件。RCC C1 TR1 + + Rb + C2 R2 +10V該電路能否產(chǎn)生振蕩？該電路能否產(chǎn)生振蕩？ 2.若取消一級若取消一級RC環(huán)節(jié)是否振蕩？環(huán)節(jié)是否振蕩？3.若增加一級若增加一級RC環(huán)節(jié)能否振蕩？環(huán)節(jié)能否振蕩？ RC移相式正弦波振蕩器移相式正弦波振蕩器例例1、二級、二級RC環(huán)節(jié)。每級環(huán)節(jié)。每級RC 移移相相90 ，二級共可移相，二級共可移相 180 ，不滿足相位及幅，不滿足相位及幅值平衡條件?？梢哉袷帯Ｖ灯胶鈼l件。

17、可以振蕩。2、不能振蕩。、不能振蕩。3、可產(chǎn)生正弦波振蕩。、可產(chǎn)生正弦波振蕩。表表 8 - 1三種三種 RC 振蕩電路的比較振蕩電路的比較名稱RC 串并聯(lián)網(wǎng)絡振蕩電路移相式振蕩電路雙 T 網(wǎng)絡選頻振蕩電路電路形式振蕩頻率起振條件電路特點及應用場合可方便地連續(xù)調(diào)節(jié)振蕩頻率，便于加負反饋穩(wěn)幅電路，容易得到良好的振蕩波形。電路簡單，經(jīng)濟方便，適用于波形要求不高的輕便測試設備中。選頻特性好，適用于產(chǎn)生單一頻率的振蕩波形。RCf 2103 ARCf 3210RCf510 1 23 FARR，RR12F 9.3.1LC 并聯(lián)電路的選頻特性并聯(lián)電路的選頻特性9.3.2變壓器反饋式振蕩電變壓器反饋式振蕩電9.

18、3.3電感三點式振蕩電路電感三點式振蕩電路9.3.4電容三點式振蕩電路電容三點式振蕩電路9.3.5電容三點式改進型振蕩電路電容三點式改進型振蕩電路9.3LC 正弦波振蕩電路正弦波振蕩電路理解：理解：典型的典型的LC振蕩電路（變壓器反饋式、電感三振蕩電路（變壓器反饋式、電感三點式、電容三點式和改進型電容三點式）的電路點式、電容三點式和改進型電容三點式）的電路組成、工作原理和性能特點；組成、工作原理和性能特點； 9.3.1LC 并聯(lián)電路的特性并聯(lián)電路的特性當當電路發(fā)生電路發(fā)生并聯(lián)諧振并聯(lián)諧振。 2222)(j)(j1jLRLCLRRLRCY 0)(22LRLCLR 一般一般 2222)(j)(j1

19、jLRLCLRRLRCY 2222)(j)(j1jLRLCLRRLRCY LCf 210諧振頻率：諧振頻率：CL001則則此時，此時，|Z|最大最大LC10 即即RCLZ 01. 諧振頻率諧振頻率 f0 1 0，LC LCf210 2. 諧振阻抗諧振阻抗 Z03. 回路品質(zhì)因數(shù)回路品質(zhì)因數(shù) Q CQLQZ00 0 0RCLZ 0RLQ0 CLR14. 頻率特性頻率特性Z 0 Z01Z02Q1 Q2Q1Q2 0 F+90- -90Q1Q2Q1 Q2感性感性純阻純阻容性容性不同不同 Q 值時，值時，LC 并聯(lián)電路的幅頻特性、并聯(lián)電路的幅頻特性、相頻特性相頻特性L0LCUUCII電容、電感支路的電流

20、值：電容、電感支路的電流值：并聯(lián)回路的輸入電流值：并聯(lián)回路的輸入電流值：L000QUQCUZUI所以：所以：IQIILC當當 Q 1 時，時，II CIILLCII 結論結論：諧振時，電容支路的電流與電感支路的電流大：諧振時，電容支路的電流與電感支路的電流大小近似相等，而諧振回路的輸入電流極小。小近似相等，而諧振回路的輸入電流極小。5. 并聯(lián)諧振的本質(zhì)并聯(lián)諧振的本質(zhì) 電流諧振電流諧振Z 0 Z01Z02Q1 Q2Q1Q2 0 F+90- -90Q1Q2Q1 Q2感性感性純阻純阻容性容性結論：結論：1.LC 并聯(lián)電路具有選頻并聯(lián)電路具有選頻特性。當特性。當 f = f0 時，電路為純時，電路為純

21、電阻性，等效阻抗值最大；當電阻性，等效阻抗值最大；當 f f0 時，電路為容性。時，電路為容性。2. 電路的品質(zhì)因數(shù)電路的品質(zhì)因數(shù) Q 愈愈大，幅頻特性越尖銳，選頻特大，幅頻特性越尖銳，選頻特性愈好。性愈好。 3.諧振頻率的數(shù)值與諧振頻率的數(shù)值與LC并聯(lián)電路的參數(shù)有關。并聯(lián)電路的參數(shù)有關。若以若以LC并聯(lián)網(wǎng)絡作為共射放大電路的集電極負載并聯(lián)網(wǎng)絡作為共射放大電路的集電極負載beurZA當當f = f0時，電壓放大倍時，電壓放大倍數(shù)的數(shù)值最大，且無附數(shù)的數(shù)值最大，且無附加相移。因而電路稱為加相移。因而電路稱為選頻放大電路選頻放大電路若增加若增加正反饋正反饋，并用反饋，并用反饋電壓取代輸入電壓，則電

22、電壓取代輸入電壓，則電路就成為正弦波振蕩電路路就成為正弦波振蕩電路LC 正弦波振蕩電路正弦波振蕩電路變壓器反饋式變壓器反饋式電感反饋式電感反饋式電容反饋式電容反饋式互感線圈的極性判別互感線圈的極性判別1234磁棒磁棒初級線圈初級線圈次級線圈次級線圈同極性端同極性端1234+CLRuiLici反饋信號反饋信號通過互感通過互感線圈引出線圈引出9.3.2變壓器反饋式振蕩電路變壓器反饋式振蕩電路1、電路組成、電路組成用瞬時極性判斷為用瞬時極性判斷為正反饋正反饋，所以滿足自激，所以滿足自激振蕩的相位平衡條件。振蕩的相位平衡條件。 - - 放大電路：共射放大電路放大電路：共射放大電路選頻網(wǎng)絡：選頻網(wǎng)絡：L

23、C振蕩回路振蕩回路反饋網(wǎng)絡：變壓器副邊反饋網(wǎng)絡：變壓器副邊N22、振蕩頻率和起振條件、振蕩頻率和起振條件LCf 210振蕩頻率振蕩頻率起振條件起振條件MCRr be 保證變保證變壓器繞壓器繞組的同組的同名端接名端接線正確線正確VRReb1ccLCCeC2RcC1Rb2滿足相位平衡條件滿足相位平衡條件例：如圖所示電路是否滿足自激振蕩的相位條件？例：如圖所示電路是否滿足自激振蕩的相位條件？9.3.3電感三點式振蕩電路電感三點式振蕩電路一、電路組成一、電路組成用瞬時極性判斷用瞬時極性判斷為為正反饋正反饋，所以滿足，所以滿足自激振蕩的相位平衡自激振蕩的相位平衡條件。條件。- - - - -二、振蕩頻率

24、和起振條件二、振蕩頻率和起振條件CMLLLCf)2(2121210 振蕩頻率振蕩頻率起振條件起振條件RrMLML be21 特點：特點：l易起振易起振(L 間耦合緊間耦合緊)；l易調(diào)節(jié)易調(diào)節(jié)(C 可調(diào)可調(diào))；l一般用于產(chǎn)生幾十一般用于產(chǎn)生幾十MHZ以下的赫茲；以下的赫茲；l輸出取自電感，對高次諧波阻抗大，輸出波形差。輸出取自電感，對高次諧波阻抗大，輸出波形差。l通常用于要求不高的設備中，如高頻加熱器、接收機的通常用于要求不高的設備中，如高頻加熱器、接收機的本機振蕩等。本機振蕩等。 )2(2121210CMLLLCf 9.3.4電容三點式振蕩電路電容三點式振蕩電路一、電路組成一、電路組成用瞬時極

25、性判斷用瞬時極性判斷為為正反饋正反饋，所以滿足，所以滿足自激振蕩的相位平衡自激振蕩的相位平衡條件。條件。二、振蕩頻率和起振條件二、振蕩頻率和起振條件212102121CCCCLLCf 振蕩頻率振蕩頻率起振條件起振條件RrCC be12 - - - - 特點：特點：l由于反饋電壓取自于電容，電容對高次諧波的阻抗較小，由于反饋電壓取自于電容，電容對高次諧波的阻抗較小，輸出波形較好。輸出波形較好。l振蕩頻率較高，一般可達振蕩頻率較高，一般可達100MHZ。因為電容因為電容C1、C2的容量可以選得較小，并將放大管的極的容量可以選得較小，并將放大管的極間電容也計算到間電容也計算到C1、C2中去。中去。l

26、適用于產(chǎn)生固定頻率的振蕩。適用于產(chǎn)生固定頻率的振蕩。調(diào)節(jié)電容可改變頻率，但會影響起振條件。如要改變頻率，調(diào)節(jié)電容可改變頻率，但會影響起振條件。如要改變頻率，可在可在L兩端接一個兩端接一個可變電容可變電容。9.3.5電容三點式改進型振蕩電路電容三點式改進型振蕩電路210111121CCCLf 振蕩頻率振蕩頻率選擇選擇 C C1， C C2，則：則：LCf 210減小了三極管極間電容對振蕩頻率的影響，適用于減小了三極管極間電容對振蕩頻率的影響，適用于產(chǎn)生高頻振蕩。產(chǎn)生高頻振蕩。圖圖 9.3.6VRccCbcRb1Rb2eLe2CRC1L例：如圖所示電路是否滿足自激振蕩的相位條件？例：如圖所示電路是

27、否滿足自激振蕩的相位條件？V2eRRRb1CCcceb2c1RbCCL不滿足電位條件不滿足電位條件 VRRReb21eCcc2CLbb1CC例：如圖所示電路是否滿足自激振蕩的相位條件？例：如圖所示電路是否滿足自激振蕩的相位條件？VCbRLb2b1ccL1eR2CeCR名稱變壓器反饋式電感三點式電容三點式電容三點式改進型電路形式振蕩頻率起振條件同左頻率調(diào)節(jié)方法及范圍頻率可調(diào)，范圍較寬。同左頻率可調(diào)，范圍較小。同左振蕩波形一般較差好好頻率穩(wěn)定度可達 10-4同左可達 10-4 10-5可達 10-5適用頻率幾千赫 幾十兆赫同左幾兆赫 一百兆赫同左表表 8 - 2各種各種 LC 振蕩電路的比較振蕩電

28、路的比較LCf 210CMLLf)2(21210 2121021CCCCLf 210111121CCCLf MCRr be RrMLML eb21 RrCC eb12 穩(wěn)定振蕩頻率的措施穩(wěn)定振蕩頻率的措施 選用高質(zhì)量的選頻電路元件；采用直流穩(wěn)壓電源以選用高質(zhì)量的選頻電路元件；采用直流穩(wěn)壓電源以及恒溫等措施及恒溫等措施提高諧振回路的品質(zhì)因數(shù)提高諧振回路的品質(zhì)因數(shù)Q。實踐表明，這樣做是有限度的，因為實踐表明，這樣做是有限度的，因為L選得太大，電感的選得太大，電感的體積要增加，線圈的損耗電阻和分布電容也隨之增大；體積要增加，線圈的損耗電阻和分布電容也隨之增大；C選得過小，當并聯(lián)的分布電容和雜散電容變

29、化時，將對頻選得過小，當并聯(lián)的分布電容和雜散電容變化時，將對頻率的穩(wěn)定性產(chǎn)生顯著影響。率的穩(wěn)定性產(chǎn)生顯著影響。所以，一般的所以，一般的LC回路，回路，Q值最高可達到幾百。在要求高頻值最高可達到幾百。在要求高頻率穩(wěn)定度的場合，往往采用高率穩(wěn)定度的場合，往往采用高Q值的石英晶體諧振器代替值的石英晶體諧振器代替CLR1Q 9.4.1石英晶體的基本特性和等效電路石英晶體的基本特性和等效電路1、基本特性、基本特性壓電效應壓電效應：在石英晶片的兩極加一電場，晶片將產(chǎn)：在石英晶片的兩極加一電場，晶片將產(chǎn)生機械變形；若在晶片上施加機械壓力，在晶片相應的生機械變形；若在晶片上施加機械壓力，在晶片相應的方向上會產(chǎn)

30、生一定的電場。方向上會產(chǎn)生一定的電場。壓電諧振壓電諧振：晶片上外加交變電壓的頻率為某一特定：晶片上外加交變電壓的頻率為某一特定頻率時，振幅突然增加。頻率時，振幅突然增加。9.4石英晶體振蕩器石英晶體振蕩器底座絕緣體管腳晶片引線(a)金屬殼(b)2. 等效電路等效電路RC0CLL 晶體的動態(tài)電感晶體的動態(tài)電感 ( (10 3 102 H) )( (大大) )C 晶體的動態(tài)電容晶體的動態(tài)電容 ( ( 0.1 pF) )( (小小) )R 等效摩擦損耗電阻等效摩擦損耗電阻( (小小) ) 1CLRQ C0 晶片靜態(tài)電容晶片靜態(tài)電容 ( (幾幾 幾十幾十 pF) )3. 頻率特性和諧振頻率頻率特性和諧

31、振頻率 22001L CXC C L C C RC0CL22001LCXC CLCC 串聯(lián)諧振頻率串聯(lián)諧振頻率并聯(lián)諧振頻率并聯(lián)諧振頻率電抗頻率特性電抗頻率特性OfXfsfp容性容性容性容性感性感性LCf 21s0s00p121CCfCCCCLf 0s00p121CCfCCCCLf 9.4.2石英晶體振蕩電路石英晶體振蕩電路一、并聯(lián)型石英晶體振蕩電路一、并聯(lián)型石英晶體振蕩電路交流等效電路交流等效電路振蕩頻率振蕩頻率CCCCCCLf 000)(212121CCCCC 由于由于CCC 0s021fLCf 圖圖 9.4.3fs f fp，晶體，晶體呈感性呈感性二、串聯(lián)型石英晶體振蕩電路二、串聯(lián)型石英晶

32、體振蕩電路圖圖 9.4.4串聯(lián)型石英晶體串聯(lián)型石英晶體振蕩電路振蕩電路當振蕩頻率等于當振蕩頻率等于 fS 時，時，晶體阻抗最小，且為純電晶體阻抗最小，且為純電阻，此時正反饋最強，相阻，此時正反饋最強，相移為零，電路滿足自激振移為零，電路滿足自激振蕩條件。蕩條件。振蕩頻率振蕩頻率s0ff 調(diào)節(jié)調(diào)節(jié) R 可改變反饋的強弱，以獲得良好的正弦波?？筛淖兎答伒膹娙?，以獲得良好的正弦波。f= fs，晶體，晶體呈電阻性呈電阻性9.5.1矩形波發(fā)生電路矩形波發(fā)生電路9.5.2三角波發(fā)生電路三角波發(fā)生電路9.5.3鋸齒波發(fā)生電路鋸齒波發(fā)生電路9.5非正弦波發(fā)生電路非正弦波發(fā)生電路 理解：理解：常用的非正弦波發(fā)生

33、電路（矩形波、三角常用的非正弦波發(fā)生電路（矩形波、三角波和鋸齒波）的電路組成、工作原理和主要參數(shù)波和鋸齒波）的電路組成、工作原理和主要參數(shù)的估算方法。的估算方法。幾種常見的非正弦波幾種常見的非正弦波矩形波矩形波三角波三角波鋸齒波鋸齒波尖頂波尖頂波階梯波階梯波一、電路組成一、電路組成RC 充放電充放電回路回路滯回滯回比較器比較器圖圖 9.5.1滯回比較器：集成運放、滯回比較器：集成運放、R1、R2；充放電回路：充放電回路：R、C；鉗位電路：鉗位電路：VDZ、R3。9.5.1矩形波發(fā)生電路矩形波發(fā)生電路二、工作原理二、工作原理+UZuIuO - -UZ0UT- -UT+ +uC ，當，當 uC =

34、 UT- - 時，時， uO = +UZ ，uC ，當，當 uC = UT+ 時，時， uO = - -UZ ，（1）充電）充電設設 初態(tài)初態(tài)uC = = 0，uO = + UZZ211TURRRu則則u+ =UT- - ，uO 通過通過R向向C反向充電反向充電(放電放電) 。（2）跳變）跳變uC （3）放電）放電（4）循環(huán)）循環(huán)u+ = UT+ ，uO 通過通過R向向C充電充電 。Z211-T-URRRut0uCT UT U0uOZU ZU tt1t22T2T（1）充電）充電（2）跳變）跳變（3）放電）放電uC 當當 uC = UT+ 時，時， uO = - -UZ ，當當 uC = UT-

35、 - 時，時， uO = +UZ ，uC ，uO = +UZ ，電容充放電時間常數(shù)相同電容充放電時間常數(shù)相同正負半周對稱正負半周對稱Z211TURRRuZ211TURRRu三、振蕩周期三、振蕩周期 )(e)()0()( CtCCCuuutu t0uCT UT U0uOZU ZU tt1t22T2TZ211)0(URRRuC Z)(UuC RC 解得：解得：)21ln(221RRRCT 占空比占空比 D=50%圖圖 9.5.4四、占空比可調(diào)的矩形波發(fā)生電路四、占空比可調(diào)的矩形波發(fā)生電路結構：結構：RW和和VD1、VD2的作用是將充電放電回路分開，使的作用是將充電放電回路分開，使電容的充、放電時間

36、常數(shù)不同且可調(diào)，即可使矩形波發(fā)生電容的充、放電時間常數(shù)不同且可調(diào)，即可使矩形波發(fā)生器的器的占空比占空比可調(diào)。可調(diào)。tOuCuOtOT1T2T圖圖 9.5.5圖圖 9.5.4tOuCuOtOT1T2T圖圖 9.5.5)21 ln()( 221W1RRCRRT )21 ln()( 221W2RRCRRT WW12RRRRTTD )21ln()( 221W1RRCRRT )21ln()( 221W2RRCRRT )21ln()2(21W21RRCRRTTTA1為同相遲滯比較器，為同相遲滯比較器， 輸入三角波，輸出方波。輸入三角波，輸出方波。A2為反相積分電路，為反相積分電路，輸入方波，輸出三角波。輸入方波，輸出三角波。9.5.2三角波發(fā)生電路三角波發(fā)生電路一、電路組成一、電路組成方波發(fā)生電路方波發(fā)生電路積