第7章信號產(chǎn)生電路

信號產(chǎn)生電路第

7

章7.1

正弦波振蕩電路7.1.1正弦波振蕩電路的工作原理7.1.2RC

正弦振蕩7.1.3LC

正弦振蕩引言信號產(chǎn)生電路(振蕩器—Oscillators)分類：正弦波振蕩非正弦波振蕩：RC振蕩器(1kHz~數(shù)百kHz)LC振蕩器(幾百kHz以上)石英晶體振蕩器(頻率穩(wěn)定度高)方波、三角波、鋸齒波等主要性要求能：輸出信號的幅度準確穩(wěn)定輸出信號的頻率準確穩(wěn)定引言7.1.1正弦波振蕩電路的工作原理一、振蕩條件放大器反饋網(wǎng)絡(luò)Ui?Au?Fu?Uo?Uf?RL微弱的電擾動中，某一頻率成分通過正反饋逐漸放大，則產(chǎn)生正弦振蕩。????????—

振幅平衡條件—

相位平衡條件n=0,1,2,??振蕩條件二、起振條件起振條件放大器Au反饋網(wǎng)絡(luò)FuUoUfUi

1/FuAu=1/FuOuiuoAuuoAuFu

>1Au

Fu

<1Ui1Uo1Uf1Ui2Uo2Uf2Ui3Uo3Uf2Ui4Uo4ufuf

起振穩(wěn)幅??三、電路的組成和起振的判斷1.放大電路Au2.正反饋網(wǎng)絡(luò)Fu3.選頻率網(wǎng)絡(luò)—實現(xiàn)單一頻率的振蕩4.穩(wěn)幅環(huán)節(jié)—使振蕩穩(wěn)定、波形好滿足振蕩條件組成:放大器選頻正反饋網(wǎng)絡(luò)UoUfUi選頻放大器正反饋網(wǎng)絡(luò)UoUfUi判斷:1.檢查電路組成2.“Q”是否合適3.是否滿足起振條件???7.1.2RC

正弦振蕩一、RC

橋式振蕩電路0Fu

.0f90-90?1.RC

串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò)式中:0=1/RC當(dāng)=0

時Fu=1/3.=0o2.RC

橋氏振蕩電路A

=2nF=0o2)

電路：3)振蕩頻率4)振蕩條件Rf

不能太大，否則正弦波將變成方波應(yīng)使：同相放大器????1)組成：8CR1RfRCR???5)穩(wěn)幅措施熱敏電阻穩(wěn)幅8CR1RfRCR為使電Au

為非線性，起振時，應(yīng)使Au>3，穩(wěn)幅后Au=3。正溫度系數(shù)負溫度系數(shù)二極管穩(wěn)幅8R1R2V1V2R312.4k>R2>8.1k起振時信號小，二極管電阻大Au

1+(R2+R3)/R1>3R2>2R1-R3起振后二極管電阻逐漸減小，Au

1+R2/R1=3為使失真?。篟2<2R1f0=1.94kHz8.2k6.2k22k4.3k0.01F8.2k0.01F二、RC

移相式振蕩電路8CRRfRCRC一節(jié)RC環(huán)節(jié)移相90二節(jié)RC

環(huán)節(jié)移相180三節(jié)RC

環(huán)節(jié)移相270對于的信號，—

滿足相位平衡條件優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單缺點：選頻特性差，輸出波形差7.1.3LC

振蕩電路類型：變壓器反饋式、電感三點式、電容三點式一、變壓器反饋式LC

振蕩電路LrCIs.L的等效損耗電阻1.諧振頻率f02.諧振阻抗Z03.回路品質(zhì)因數(shù)Q(一)

LC

并聯(lián)回路的特性Z4.頻率特性0Z

Z0Q大Q小0f90o-90oQ

增大幅頻特性相頻特性5.并聯(lián)諧振的本質(zhì)—

電流諧振LuCr–

+iiLiC1)

Z=Z0

呈純阻2)形成環(huán)流，大小是總電流的Q

倍??IC?IL?U?I?(二)變壓器反饋式振蕩電路LC+VCCVRERB1RB2CECB—滿足相位平衡條件×二、三點式LC振蕩電路(一)

電感三點式振蕩電路C+VCCVRERB1RB2CECBL1L2C1×優(yōu)點：缺點：易起振(L

間耦合緊)；易調(diào)節(jié)(C

可調(diào))。輸出取自電感，對高次諧波阻抗大，輸出波形差。M123???(二)

電容三點式振蕩電路考畢茲振蕩器(Colpitts)×優(yōu)點：波形較好缺點：2)V極間電容影響f01)

調(diào)頻時易停振克拉潑振蕩器(Clapp)

+VCCVRERB1RB2CECBLC1C2123LC3改進???三、石英晶體(Crystal)振蕩電路(一)石英晶體諧振器的阻抗特性1.結(jié)構(gòu)和符號化學(xué)成分

SiO2結(jié)構(gòu)晶片涂銀層焊點符號2.壓電效應(yīng)形變形變機械振動外力壓電諧振—外加交變電壓的頻率等于晶體固有頻率時，機械振動幅度急劇加大的現(xiàn)象。3.等效電路rqC0CqLqCo

—晶片靜態(tài)電容(幾~幾十pF)Lq

—

晶體的動態(tài)電感(10-3~102H)(大)Cq

—晶體的動態(tài)電容(<0.1pF)(小)rq

—

等效摩擦損耗電阻(小)大小小大4.頻率特性和諧振頻率fXfPfS容性容性感性5.使用注意1)要接一定的負載電容CL(微調(diào))，以達標稱頻率。2)要有合適的激勵電平。過大會影響頻率穩(wěn)定度、振壞晶片；過小會使噪聲影響大，還能停振。(二)石英晶體諧振電路1.串聯(lián)型

f=fs，晶體呈純阻+VCCVRERB1RB2CBLC2.并聯(lián)型fs<f

<

fp，晶體呈感性+VCCVRERB1RB2CEC3C1C2RC××7.2非正弦波信號產(chǎn)生電路1方波產(chǎn)生電路2壓控方波產(chǎn)生電路38083集成函數(shù)產(chǎn)生器1、方波產(chǎn)生電路(Astable

Multivibrator)1.電路組成和輸出波形R1C8R2R3UZuOR積分電路

滯回比較器-UZ

uO

uCtUT+UT-UZ2.振蕩頻率占空比

=

50%2、壓控方波產(chǎn)生電路一、積分-施密特觸發(fā)器型壓控振蕩器V1V2+VCCV3施密特觸發(fā)器uduORCuCI0V4V5壓控恒流源壓控恒流源積分器積分器鏡象電流源鏡象電流源uO=UOLV3

截止，uO

=UOHC充電至UT+V3

導(dǎo)通，C放電至

UT-uO=UOL

uCtUOm

uOtUT+UT-占空比50%I0I03、三角波產(chǎn)生電路積分電路可將方波變換為線性度很高的三角波通常積分器產(chǎn)生的三角波幅值隨方波輸入信號的頻率變化。正是為了克服這一缺點，才將積分電路的輸出送給遲滯比較器的輸入，再將它輸出的方波送給積分電路的輸入，從而得到質(zhì)量較高的三角波。4、鋸齒波產(chǎn)生電路鋸齒波與三角波的區(qū)別是：三角波的上升和下降的斜率（指絕對值）相等，而鋸齒波的上升和下降的斜率不相等(通常相差很多)。

頻率和幅度均可調(diào)節(jié)的鋸齒波發(fā)生電路7.3、8038集成函數(shù)發(fā)生器集成函數(shù)發(fā)生器8038是一種多用途的波形發(fā)生器，可以用來產(chǎn)生正弦波、方波、三角波和鋸齒波，其振蕩頻率可通過外加的直流電壓進行調(diào)節(jié)，所以是壓控集成信號產(chǎn)生器。7.3、8038集成函數(shù)發(fā)生器>I01電子開關(guān)S當(dāng)Q=0，S斷開，C充電(I01)至2/3VCCQ=1當(dāng)Q=1，S閉合，C放電(I02

-I01)至1/3VCCQ=0當(dāng)I02

=2I01，引腳9輸出方波，引腳3輸出三角波；當(dāng)I02

<2I01，引腳9輸出矩形波，引腳3輸出鋸齒波。1.原理1188+VCCRRRRSCI01I02uC6932-VEE或地10反相器電壓跟隨器正弦波變換器2.應(yīng)用12345678ICL80381413121110