第07章 信號(hào)處理及產(chǎn)生電路

模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)電子教案V1.0第7章17信號(hào)處理與產(chǎn)生電路7.2開關(guān)電容濾波器7.4正弦波振蕩電路的基本概念7.7非正弦波產(chǎn)生電路7信號(hào)處理與產(chǎn)生電路7.1有源濾波器7.3電壓比較器7.5RC正弦波振蕩電路7.8單片集成函數(shù)發(fā)生器8038簡(jiǎn)介7.6LC正弦波振蕩電路**27.1有源濾波器7.1.1基本概念7.1.2一階有源濾波器7.1.3二階有源濾波器7.1.4幾種常用的高階濾波電路37.1.1基本概念7.1有源濾波器什么叫濾波器呢？無源濾波器 采用無源元件R、L和C組成有源濾波器 由集成運(yùn)放和R、C組成的

濾波器就是一種選頻電路，它是一種能使有用頻率信號(hào)通過，而同時(shí)抑制(或大大衰減)無用頻率信號(hào)的電子裝置。濾波器的特性描述——通常用幅頻響應(yīng)來表征通帶——將能夠通過的信號(hào)頻率范圍阻帶——將受阻或衰減的信號(hào)頻率范圍截止頻率——通帶和阻帶的界限頻率在通帶內(nèi)應(yīng)具有零衰減的幅頻響應(yīng)在阻帶內(nèi)應(yīng)具有無限大的幅度衰減理想濾波器4(d)帶阻濾波器 (e)全通濾波器圖7.1.1各種濾波器的幅頻響應(yīng)7.1.1基本概念7.1有源濾波器(a)低通濾波器 (b)高通濾波器 (c)帶通濾波器57.1.2一階有源濾波器7.1有源濾波器濾波器分析任務(wù)濾波器分析步驟1.傳遞函數(shù)求頻率響應(yīng)，獲取性能指標(biāo)2.頻率相應(yīng)表達(dá)式3.畫對(duì)數(shù)幅頻曲線（歸一化）4.性能指標(biāo)：截止頻率、通帶增益阻帶衰減速率等(a)具有電壓跟隨器的低通濾波電路(b)帶同相放大器的低通濾波電路圖7.1.2一階低通波波器6一階低通波波器的性能分析(c)幅頻響應(yīng)圖7.1.2一階低通波波器(b)帶同相放大器的低通濾波電路7.1.2一階有源濾波器7.1有源濾波器一階高通波波器(R和C交換位置)1.傳遞函數(shù)2.頻率相應(yīng)表達(dá)式3.畫對(duì)數(shù)幅頻曲線（歸一化）4.性能指標(biāo)：截止頻率=c、通帶增益=A0阻帶衰減速率=20dB/十倍頻77.1.3二階有源濾波器7.1有源濾波器1.壓控電壓源低通濾波器2.高通濾波器3.帶通濾波器4.帶阻濾波器實(shí)際上，高于二階的濾波器都可以由一階和二階有源濾波器構(gòu)成。因此，下面重點(diǎn)地研究二階有源濾波器的組成和特性。81.壓控電壓源低通濾波器7.1.3二階有源濾波器圖7.1.3二階壓控電壓源低通濾波器電路(1)傳遞函數(shù)為特征角頻率令稱為等效品質(zhì)因素二階低通濾波器傳遞函數(shù)的典型表達(dá)式9(1)傳遞函數(shù)(2)頻率響應(yīng)圖7.1.4二階低通濾波器的幅頻響應(yīng)圖7.1.3二階壓控電壓源低通濾波器電路1.壓控電壓源低通濾波器7.1.3二階有源濾波器10已知3dB截止頻率fH=1000Hz，Q=0.707，試選擇和計(jì)算圖7.1.3所示的二階低通濾波器參數(shù)。設(shè)R1=861.5k。①選擇電容C的容量、計(jì)算電阻R的阻值②求Rf值解:圖7.1.3二階壓控電壓源低通濾波器電路例7.1.1通常C的容量宜在微法數(shù)量級(jí)以下，R的值一般約為幾百千歐以內(nèi)。選擇C=0.001F，則112.高通濾波器7.1.3二階有源濾波器圖7.1.5二階壓控電壓源高通濾波器電路圖7.1.6圖7.1.5所示濾波器的幅頻響應(yīng)(1)傳遞函數(shù)(2)幅頻響應(yīng)考慮到高通和低通具有對(duì)偶關(guān)系，直接將式(7.1.8)中的sCR用1/sCR代替，可得二階高通濾波器的傳遞函數(shù)為123.帶通濾波器7.1.3二階有源濾波器圖7.1.7帶通濾波器構(gòu)成示意圖(a)原理框圖(b)幅頻響應(yīng)由帶通濾波器的幅頻響應(yīng)與高通、低通濾波器的幅頻響應(yīng)進(jìn)行比較，不難發(fā)現(xiàn)低通與高通濾波器相串聯(lián)可以構(gòu)成帶通濾波器。

構(gòu)成原理：低通濾波器的截止角頻率大于高通濾波器的截止角頻率，兩者覆蓋的通帶就提供了一個(gè)帶通響應(yīng)。

構(gòu)成條件：13圖7.1.8二階壓控電壓源帶通濾波器電路圖7.1.9帶通濾波器幅頻響應(yīng)3.帶通濾波器7.1.3二階有源濾波器(1)傳遞函數(shù)(2)幅頻響應(yīng)令則通帶電壓增益中心角頻率等效品質(zhì)因素Q值越高，通帶越窄。由節(jié)點(diǎn)電流法列出方程可導(dǎo)出144.帶阻濾波器7.1.3二階有源濾波器圖7.1.10實(shí)現(xiàn)帶阻濾波器的一種方法圖7.1.11雙T帶阻濾波電路實(shí)現(xiàn)帶阻濾波的兩種方法15圖7.1.12雙T帶阻濾波電路的幅頻特性4.帶阻濾波器7.1.3二階有源濾波器(1)傳遞函數(shù)(2)幅頻響應(yīng)圖7.1.11雙T帶阻濾波電路由節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納方程不難導(dǎo)出電路的傳遞函數(shù)167.1.4幾種常用的高階濾波電路7.1有源濾波器理想濾波電路的頻響在通帶內(nèi)應(yīng)具有最大幅值和線性相移，而在阻帶內(nèi)其幅值應(yīng)為零。

實(shí)際的濾波電路難以達(dá)到理想要求。如要同時(shí)在幅頻和相頻響應(yīng)兩方面都滿足要求就更為困難。因此，只有根據(jù)不同的實(shí)際需要，尋求最佳的近似理想特性。

最常用的低通有源濾波電路有三種

巴特沃斯(Butterworth)濾波電路

切比雪夫(Chebyshev)濾波電路

貝塞爾(Bessel)濾波電路在通帶中具有最平幅度特性，但從通帶到阻帶衰減較慢能迅速衰減，但允許通帶中有一定紋波著重于相頻響應(yīng)，其相移與頻率基本成正比，可得失真較小的波形171.巴特沃斯低通濾波7.1.4幾種常用的高階濾波電路圖7.1.13階數(shù)n=2、4、6、8、10的巴特沃斯低通濾波電路幅頻響應(yīng)n階低通濾波電路幅頻響應(yīng)的一般形式考慮到在c＜1時(shí)，巴特沃斯低通濾波電路的幅頻響應(yīng)是平坦的。而在c＜1時(shí)，主要是c的低次項(xiàng)對(duì)分母起作用而使A(jc)下降。巴特沃斯低通濾波電路的特性方程n階巴特沃斯低通濾波器的傳速函數(shù)隨著階數(shù)n增加，其幅頻特性將向理想特性逼近。18要求：(1)選擇運(yùn)放；(2)選擇和計(jì)算全部電阻、電容參數(shù)；(3)用SPICE仿真畫出幅頻響應(yīng)波特圖；(4)用SPICE仿真畫出各級(jí)和總的歸一化幅度響應(yīng)曲線。試用集成運(yùn)放設(shè)計(jì)一載止頻率fc=100Hz的四階低通巴特沃斯濾波器。例7.1.3圖7.1.14例7.1.3四階巴特沃斯低通濾波電路19圖7.1.16圖7.1.14電路各級(jí)和總的歸一化幅頻響應(yīng)曲線圖7.1.15圖7.1.14的四階巴特沃斯低通濾波電路幅頻響應(yīng)曲線(3)用SPICE仿真畫出波特圖(4)用SPICE畫出各級(jí)和總的歸一化的幅頻響應(yīng)曲線例7.1.3解：202.貝塞爾低通濾波7.1.4幾種常用的高階濾波電路貝塞爾濾波器的相頻特性接近線性，是一種線性相位型濾波器。式中ai和bi是正實(shí)數(shù)，當(dāng)階數(shù)n為奇數(shù)時(shí)，系數(shù)b1為零。表7.1.2不同階數(shù)時(shí)貝塞爾濾波電路的系數(shù)ai和bi值階數(shù)n級(jí)數(shù)iaibi211.36170.61803120.75600.99960.00000.47724121.33970.77430.48890.3890n階濾波器的傳遞函數(shù)可寫為21圖7.1.17三階貝塞爾低通濾波器電路(1)第1級(jí)濾波器選定C11=100nF(2)第2級(jí)濾波器例7.1.4設(shè)截止頻率fc=100Hz，試選擇和計(jì)算圖7.1.17所示電路形式的貝塞爾三階低通濾波器的電阻和電容參數(shù)(電路的通帶電壓增益為1)解：由圖7.1.17可導(dǎo)出22*7.2開關(guān)電容濾波器1.基本原理2.單片集成開關(guān)電容濾波器簡(jiǎn)介23(a)有源RC積分器(b)開關(guān)電容積分器(c)兩相時(shí)鐘(d)在1為高電平時(shí),vI向C1充電(e)在2為高電平時(shí),C1向C2放電1.基本原理*7.2開關(guān)電容濾波器電路的兩節(jié)點(diǎn)間接有帶高速電子開關(guān)的電容器，其效果相當(dāng)于該兩節(jié)點(diǎn)間連接一個(gè)電阻242.單片集成開關(guān)電容濾波器簡(jiǎn)介*7.2開關(guān)電容濾波器美國(guó)LinearTechnology公司通用型(可組合為低通、高通、帶通等)低通型開關(guān)電容濾波器LTC1064（8階，f0=0.1~140kHz,高速fcpmax=7MHz,當(dāng)fcp=1MHz時(shí)，時(shí)鐘饋通噪聲電壓VNfCPF=0.2mVp-p)LTC1164（8階，f0=0.1~20kHz,低功耗，fcpmax=500kHz）LTC1064-1和LTC1064-4的衰減特性達(dá)72dB/倍頻程和80dB/倍頻程LTC1064-3,LTC1064-5等五種8階低通濾波器均有線性相位特性，在通帶內(nèi)的相位特性非線性誤差在±0.5°~±0.7°257.3電壓比較器7.3.1單門限電壓比較器7.3.2遲滯比較器7.3.3集成電壓比較器26(c)提高響應(yīng)速度的限幅電路圖7.3.1同相輸入單門限電壓比較器2.工作原理1.電路組成3.傳輸特性7.3電壓比較器(b)傳輸特性由于集成運(yùn)放Aod很大(a)電路vo=VOL

當(dāng)vI>VREF，即vID=(vI

VREF)>0時(shí)，vo=VOH

當(dāng)vI<VREF，即vID=(vI

VREF)<0時(shí)，7.3.1單門限電壓比較器門限電壓或閥值電壓VT

同相輸入單門限比較器反相輸入單門限比較器27(c)帶輸出限幅電路的過零比較器圖7.3.2過零比較器4.過零比較器和限幅措施7.3.1單門限電壓比較器當(dāng)參考電壓VREF=0，則輸入電壓vI每次過零時(shí)，輸出電壓就要產(chǎn)生跳變，稱為過零比較器。(a)電路(b)傳輸特性輸出電壓的幅值受Dz的穩(wěn)定值Vz限制，使VOH=Vz或VOL=－Vz

7.3電壓比較器28圖7.3.3a是單門限電壓比較器的另一種形式，試求出其門限電壓(閥值電壓)VT，畫出其電壓傳輸特性。設(shè)比較器輸出的高、低電平分別為VOH和VOL。圖7.3.3(a)R2VREF+R1vI=0VT=vI=例7.3.1圖7.3.3(b)利用疊加原理可得解：理想情況下，輸出電壓發(fā)生跳變時(shí)對(duì)應(yīng)的vP=vN=0，即由此可求出門限電壓根據(jù)已知的電壓傳輸特性的三個(gè)要素(輸出電壓的高、低電平，門限電壓和輸出電壓的跳變方向)29圖7.3.4單門限電壓比較器的應(yīng)用電路及輸入輸出波形單門限電壓比較器雖然有電路簡(jiǎn)單、靈敏度高等特點(diǎn)，但其抗干擾能力差。7.3.2遲滯比較器(a)應(yīng)用電路(b)輸入信號(hào)(c)干擾信號(hào)vn=0時(shí)的v0波形(d)vn≠0時(shí)的v0波形7.3電壓比較器307.3.2遲滯比較器2.門限電壓的估算1.電路組成顧名思義它是一個(gè)具有遲滯回環(huán)特性的比較器。傳輸特性如圖7.3.5d所示。(d)傳輸特性圖7.3.5反相輸入的遲滯比較器vID≈0或vP≈vN

(a)電路在反相輸入單門限比較器的基礎(chǔ)上引入了正反饋網(wǎng)絡(luò)由于比較器中的運(yùn)放處于開環(huán)或正反饋狀態(tài)，因此，只有在輸出電壓發(fā)生跳變瞬間，有而所以7.3電壓比較器313.傳輸特性分析7.3.2遲滯比較器2.門限電壓的估算下門限電壓上門限電壓門限寬度回差電壓圖7.3.5反相輸入遲滯的比較器(b)vI增加時(shí)的傳輸特性(c)vI減少時(shí)的傳輸特性(d)合成傳輸特性7.3電壓比較器32設(shè)電路參數(shù)如圖7.3.6a所示，輸入信號(hào)vI的波形如圖b所示。試畫出其傳輸特性和輸出電壓vO的波形。①求門限電壓VREF=0②畫傳輸特性例7.3.2解：圖7.3.6例7.3.2電路及波形③畫出vO的波形33圖7.3.7例7.3.3電路及輸入、輸出波形例7.3.3將圖7.3.4a中的單門限電壓器比較器用反相輸入遲滯比較器代替就可得到圖7.3.7a所示的遲滯比較器應(yīng)用電路。假設(shè)已知VOH=15V，VOL=－15V，(VT++VT－)/2=2V，回差電壓△VT=60mV。(1)試求VREF、R1、R3、VT+和VT－的值；(2)假設(shè)已知vI'的波形如圖7.3.7b所示，試畫出vO的波形。34圖7.3.8AD790內(nèi)部原理電路框圖7.3.3集成電壓比較器集成電壓比較器改變輸出狀態(tài)的典型響應(yīng)時(shí)間是30~200ns轉(zhuǎn)換速率為0.7V/μs的741集成運(yùn)算放大器，其響應(yīng)時(shí)間的期望值是30μs左右最重要的兩個(gè)動(dòng)態(tài)參數(shù)是靈敏度和響應(yīng)時(shí)間(或響應(yīng)速度)AD790:以互補(bǔ)雙極工藝制造的高速電壓比較器。響應(yīng)時(shí)間典型值為40ns。AD1317具有最高速度，其響應(yīng)時(shí)間≤1.5ns。7.3電壓比較器35圖7.3.9由LM339構(gòu)成的雙限比較器及其電壓傳輸特性(a)原理電路(b)電壓傳輸特性7.3.3集成電壓比較器根據(jù)輸出方式不同，集成電壓比較器還可分為普通、集電極開路輸出或互補(bǔ)輸出三種情況。常用的LM339，其芯片內(nèi)集成了四個(gè)獨(dú)立的電壓比較器。LM339采用了集成電極開路的輸出形式，使用時(shí)必須外接電阻R。7.3電壓比較器367.4正弦波振蕩電路的基本概念7.4.1正弦波振蕩電路的振蕩條件7.4.2振蕩的建立與穩(wěn)定7.4.3正弦波振蕩電路的分類與選頻網(wǎng)絡(luò)377.4正弦波振蕩電路的基本概念7.4.1正弦波振蕩電路的振蕩條件從結(jié)構(gòu)上來看，正弦波振蕩電路是一個(gè)沒有輸入信號(hào)帶選頻網(wǎng)絡(luò)的正反饋放大器。(a)正反饋放大器 (b)自激振蕩原理圖7.4.1自激振蕩原理框圖38(b)自激振蕩原理圖7.4.1自激振蕩原理框圖7.4正弦波振蕩電路的基本概念7.4.1正弦波振蕩電路的振蕩條件設(shè)放大器外加一個(gè)輸入信號(hào)為則反饋信號(hào)為若則反饋信號(hào)可取代輸入信號(hào)，電路可維持與開環(huán)時(shí)一樣的輸出信號(hào)，這就是說電路已自激。所以，自激振蕩的平衡條件為AF=1a+f=2n，n=0,1,2…

振幅平衡條件相位平衡條件397.4正弦波振蕩電路的基本概念7.4.2振蕩的建立與穩(wěn)定所謂建立振蕩，就是要使電路自激，從而產(chǎn)生振蕩。由于電路中存在噪聲和干擾，它的頻譜分布很廣，其中必然有符合振蕩平衡條件的信號(hào)存在，于是為振蕩的建立提供了初始信號(hào)。這種微弱的噪聲(或干擾)激勵(lì)信號(hào)，經(jīng)過放大電路和正反饋網(wǎng)絡(luò)形成閉環(huán)。在起振過程中要求每次循環(huán)后信號(hào)的幅度都有所增大，以便穩(wěn)定振蕩后能達(dá)到所要求的輸出幅度。因此，在振蕩建立時(shí)意味著起振條件必須是AF>1在滿足上式條件下，將出現(xiàn)一個(gè)增幅振蕩的過程。如果在振蕩電路存在非線性環(huán)節(jié)，它能隨著振蕩幅度的增大自動(dòng)減小A或F的值，這樣在振蕩建立的初期，振蕩的幅度較小，振蕩電路的AF>1，振幅將增大，當(dāng)振幅增大到一定數(shù)值后，AF=1，振蕩幅度將自動(dòng)穩(wěn)定下來。407.4正弦波振蕩電路的基本概念7.4.3正弦波振蕩電路的分類與選頻網(wǎng)絡(luò) 用R、C元件組成選頻網(wǎng)絡(luò)。 一般用來產(chǎn)生數(shù)赫茲到數(shù)百千赫茲的低頻信號(hào)LC振蕩電路通常，為了保證振蕩電路產(chǎn)生出符合要求的單一頻率正弦波，要求在AF環(huán)路中必須包含一個(gè)具有選頻特性的網(wǎng)絡(luò)——選頻網(wǎng)絡(luò)。RC振蕩電路 用L、C元件組成選頻網(wǎng)絡(luò)的. 主要用來產(chǎn)生數(shù)百千赫茲以上的高頻信號(hào)417.5RC正弦波振蕩電路7.5.1RC橋式正弦波振蕩電路7.5.2RC移相式正弦波振蕩電路427.5RC正弦波振蕩電路7.5.1RC橋式正弦波振蕩電路主要特點(diǎn)：1.RC串、并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò)的選頻特性圖7.5.3RC橋式正弦波振蕩電路

采用RC串、并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)作為選頻和反饋網(wǎng)絡(luò)Z1、Z2和Rf、R1正好形成一個(gè)四臂電橋2.電路組成3.振蕩頻率與振蕩波形4.穩(wěn)幅措施43(a)電路 (b)低頻等效電路 (c)高頻等效電路圖7.5.1RC串、并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò)1.RC串、并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò)的選頻特性7.5.1RC橋式正弦波振蕩電路(1)定性分析當(dāng)頻率足夠低時(shí)，(1/C1)>>R1，(1/C2)>>R2，此時(shí)選頻網(wǎng)絡(luò)可近似地用圖b所示的RC高通電路表示。

且f當(dāng)頻率足夠高時(shí)，(1/C1)<<R1，(1/C2)<<R2，此時(shí)選頻網(wǎng)絡(luò)可近似地用圖c所示的RC低通電路表示。

且f綜上分析可推知，相位角從超前到滯后的過程中，在某一頻率f0下必有

f=0，且輸出電壓達(dá)到最大值。44圖7.5.1RC串、并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò)1.RC串、并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò)的選頻特性7.5.1RC橋式正弦波振蕩電路(2)定量計(jì)算設(shè)R1=R2=R，C1=C2=C,451.RC串、并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò)的選頻特性7.5.1RC橋式正弦波振蕩電路(2)定量計(jì)算(a)幅頻響應(yīng) (b)相頻響應(yīng)圖7.5.2RC串、并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的頻率響應(yīng)圖7.5.1RC串、并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò)相移f=0°46圖7.5.3RC橋式正弦波振蕩電路

2.電路組成7.5.1RC橋式正弦波振蕩電路正反饋網(wǎng)絡(luò)(選頻網(wǎng)絡(luò))放大電路由RC串、并聯(lián)反饋網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成在=0處，F(xiàn)v=1/3，f=0°由同相比例電路構(gòu)成，a=0°AF=1a+f=0滿足振幅平衡條件滿足相位平衡條件有可能振蕩若有起振，則AF>1(A>3)3.振蕩頻率與振蕩波形47圖7.5.3RC橋式正弦波振蕩電路

4.穩(wěn)幅措施7.5.1RC橋式正弦波振蕩電路由于溫度、電源電壓或元件參數(shù)的變化，將會(huì)破壞AVFV=1的條件：當(dāng)AVFV增加時(shí)：將使輸出電壓產(chǎn)生非線性失真；當(dāng)AVFV減小時(shí)：將使輸出波形消失(即停振)。因此，必須采取穩(wěn)幅措施。實(shí)現(xiàn)上述要求的一個(gè)方案Rf負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻電阻的溫度Rf48圖7.5.4例7.5.1電路①圖中用二極管D1、D2作為自動(dòng)穩(wěn)幅元件，試分析它的穩(wěn)幅原理；②試定性說明當(dāng)R2不慎短路時(shí)輸出電壓vO的波形；③試定性說明當(dāng)R2不慎斷開時(shí)輸出電壓vO的波形(并標(biāo)明振幅)。例7.5.1圖7.5.4為RC橋式正弦波振蕩電路，已知A為運(yùn)放741，其最大輸出電壓為±14V。圖7.5.5例7.5.1解答圖49圖7.5.6RC移相式正弦波振蕩電路所以:

a+f=360°或0°7.5RC正弦波振蕩電路7.5.2RC移相式正弦波振蕩電路圖中每節(jié)RC電路都是相位超前電路，相位移最多不超過90°現(xiàn)在圖中有3節(jié)RC移相網(wǎng)絡(luò)，其最大相移可接近270°因此，有可能在特定頻率下移相180°即f=180°又，放大器為反相比例電路a

=180°顯然，這時(shí)只要適當(dāng)調(diào)節(jié)Rf數(shù)值，使增益AV適當(dāng)，就可同時(shí)滿足相位平衡和振幅平衡條件，產(chǎn)生正弦振蕩。振蕩頻率507.6LC正弦波振蕩電路7.6.1LC并聯(lián)回路與選頻放大電路7.6.2變壓器反饋式LC振蕩電路7.6.3三點(diǎn)式LC振蕩電路7.6.4石英晶體正弦波振蕩電路517.6LC正弦波振蕩電路7.6.1LC并聯(lián)回路與選頻放大電路圖7.6.1LC并聯(lián)諧振回路R表示回路的等效損耗電阻1.LC并聯(lián)回路的頻率特性由圖可知，LC并聯(lián)回路的等效阻抗為考慮到通常有R<<L，所以圖7.6.2LC并聯(lián)諧振回路的頻率響應(yīng)(a)阻抗頻率響應(yīng)(b)相頻響應(yīng)527.6LC正弦波振蕩電路7.6.1LC并聯(lián)回路與選頻放大電路圖7.6.1LC并聯(lián)諧振回路R表示回路的等效損耗電阻1.LC并聯(lián)回路的頻率特性(1)回路的諧振頻率或(2)諧振時(shí)回路的阻抗回路品質(zhì)因數(shù)(3)諧振時(shí)輸入電流與回路電流之間的關(guān)系LC并聯(lián)諧振回路有以下特點(diǎn)：為純電阻性質(zhì)，并達(dá)到最大值圖7.6.2LC并聯(lián)諧振回路的頻率響應(yīng)(a)阻抗頻率響應(yīng)(b)相頻響應(yīng)532.選頻放大電路圖7.6.3單回路選頻放大電路7.6LC正弦波振蕩電路7.6.1LC并聯(lián)回路與選頻放大電路圖中由LC組成并聯(lián)諧振回路，通過L的抽頭與電源正端相連，從而有利于實(shí)現(xiàn)阻抗匹配。選頻放大電路的幅頻響應(yīng)具有與圖7.6.2a類似的曲線。圖7.6.2LC并聯(lián)諧振回路的頻率響應(yīng)547.6LC正弦波振蕩電路7.6.2變壓器反饋式LC振蕩電路圖7.6.4變壓器反饋式LC正弦波振蕩電路

電路組成LC并聯(lián)回路作為共發(fā)射極放大電路三極管的集電極負(fù)載，起選頻作用由變壓器副邊繞組N2上的電壓作為反饋信號(hào)用瞬時(shí)極性法分析振蕩相位條件

放大電路:反饋網(wǎng)絡(luò):選頻網(wǎng)絡(luò):三極管共發(fā)射極放大電路振蕩電路的幅值條件只要變壓器變比和三極管選擇適當(dāng)，一般容易起振。振幅的穩(wěn)定是利用放大器件的非線性來實(shí)現(xiàn)的557.6LC正弦波振蕩電路7.6.2變壓器反饋式LC振蕩電路(a)發(fā)射極調(diào)諧電路 (b)基極調(diào)諧電路圖7.6.5變壓器反饋式LC振蕩器振蕩回路接在發(fā)射極，稱為發(fā)射極調(diào)諧變壓器反饋式LC振蕩器。振蕩回路接在基極，稱為基極調(diào)諧變壓器反饋式LC振蕩器。放大電路:共基極放大電路:共發(fā)射極56圖7.6.6電感三點(diǎn)式LC振蕩電路

7.6LC正弦波振蕩電路7.6.3三點(diǎn)式LC振蕩電路1.電感三點(diǎn)式LC振蕩電路

電路組成LC并聯(lián)諧振回路作為集電極負(fù)載，起選頻作用取自電感L2上的電壓，因此也稱為電感反饋式振蕩電路。用瞬時(shí)極性法分析振蕩相位條件

放大電路:反饋網(wǎng)絡(luò):選頻網(wǎng)絡(luò):共發(fā)射極放大電路振蕩頻率關(guān)鍵點(diǎn):當(dāng)選取中間抽頭2的電位為參考電位(交流地)點(diǎn)，首(1端)尾(3端)兩端的電位極性相反。577.6LC正弦波振蕩電路7.6.3三點(diǎn)式LC振蕩電路2.電容三點(diǎn)式LC振蕩電路圖7.6.7電容三點(diǎn)式LC振蕩電路

圖7.6.6電感三點(diǎn)式LC振蕩電路

如用C1、C2代替L1、L2，用L代替C，則組成電容三點(diǎn)式(電容反饋式)振蕩電路(又叫考畢茲式振蕩電路)582.石英晶體正弦波振蕩電路RC振蕩電路的頻率穩(wěn)定度大于10－3

普通LC振蕩電路也只能達(dá)到10－4

頻率穩(wěn)定度1.石英晶體的基本特性與等效電路石英晶體振蕩電路的頻率穩(wěn)定度可達(dá)10－9甚至10－11

石英晶體振蕩電路之所以具有較好的頻率穩(wěn)定，主要是由于采用了具有極高Q值的石英晶體元件。591.石英晶體的基本特性與等效電路7.6.4石英晶體正弦波振蕩電路(1)結(jié)構(gòu)(2)壓電效應(yīng)和壓電諧振圖7.6.8石英晶體的一種結(jié)構(gòu)示意圖石英晶體是一種各向異性的結(jié)晶體。制造過程：按一定方位角切片，研磨加工成形，兩個(gè)表面涂敷銀層作為極板，封裝。壓電效應(yīng)現(xiàn)象：若在晶片的兩個(gè)極板間加一電場(chǎng)，會(huì)使晶體產(chǎn)生機(jī)械變形；反之若在變形的方向上施加機(jī)械力，又會(huì)在極板上產(chǎn)生相應(yīng)的電場(chǎng)。壓電諧振：當(dāng)外加交變電壓的頻率與晶片的固有頻率(決定于晶片的形狀和盡寸)相等時(shí)，機(jī)械振動(dòng)的幅度就急劇增加601.石英晶體的基本特性與等效電路7.6.4石英晶體正弦波振蕩電路(3)等效電路和諧振頻率(a)圖形符號(hào)(b)等效電路(c)電抗頻率響應(yīng)曲線圖7.6.9石英晶體諧振器C0為極板間的靜電電容L和C分別模擬晶片的質(zhì)量(代表慣性)和彈性晶片振動(dòng)時(shí)，造成的損耗則用R來等效石英晶體有兩個(gè)諧振頻率①當(dāng)R、L、C支路發(fā)生串聯(lián)諧振時(shí)，其串聯(lián)諧振頻率為②當(dāng)頻率高于fs小于fp時(shí)，R、L、C支路呈感性，當(dāng)與C0發(fā)生并聯(lián)諧振時(shí)，其振蕩頻率為612.石英晶體正弦波振蕩電路7.6.4石英晶體正弦波振蕩電路圖7.6.10并聯(lián)型石英晶體正弦波振蕩電路（交流通路）基本電路只有兩類:并聯(lián)型石英晶體工作在接近于并聯(lián)諧振狀態(tài)串聯(lián)型石英晶體工作在接近于串聯(lián)諧振狀態(tài)由圖可見，這個(gè)電路的振蕩頻率必須在石英晶體的fs與fP之間，也就是說，只有石英晶體在電路中起電感作用才能組成電容三點(diǎn)式電路，滿足相位平衡條件?？紤]到通常C1>>Cs，C2>>Cs，因此，振蕩頻率主要取決于石英晶體與Cs的諧振頻率。627.7非正弦波產(chǎn)生電路7.7.1矩形波產(chǎn)生電路7.7.2鋸齒波及三角波產(chǎn)生電路637.7非正弦波產(chǎn)生電路7.7.1矩形波產(chǎn)生電路圖7.7.1矩形波產(chǎn)生電路1.電路組成2.工作原理反相輸入的遲滯比較器RC積分電路T=2RCln(1+2R1/R3)圖7.7.2電路波形圖遲滯比較器的門限電壓振蕩周期647.7非正弦波產(chǎn)生電路7.7.1矩形波產(chǎn)生電路圖7.7.1矩形波產(chǎn)生電路3.可改變占空比的電路通常將矩形波為高電平的時(shí)間與振蕩周期的比稱為占空比。方波的占空比為50%。實(shí)現(xiàn)此目標(biāo)的一個(gè)方案是，利用圖7.7.3所示網(wǎng)絡(luò)取代圖7.7.1中節(jié)點(diǎn)ON間的電阻R。圖7.7.3改變正、反向充電時(shí)間常數(shù)的網(wǎng)絡(luò)657.7非正弦波產(chǎn)生電路7.7.2鋸齒波及三角波產(chǎn)生電路1.矩形波－鋸齒波電路組成圖7.7.4(a)矩形波－鋸齒波電壓產(chǎn)生電路它包括同相輸入遲滯比較器(C1)和充放電時(shí)間常數(shù)不等的積分器電路(A2)兩部分。662.門限電壓的估算7.7.2鋸齒波及三角波產(chǎn)生電路圖7.7.4(b)同相輸入遲滯比較器電路vo考慮到電路翻轉(zhuǎn)時(shí)，有vN1≈vP1=0，即得由于vo1=±Vz，由上式可求出：上門限電壓下門限電壓門限寬度673.工作原理7.7.2鋸齒波及三角波產(chǎn)生電路圖7.7.4(a)