第7章 信號(hào)產(chǎn)生電路

第7

章信號(hào)產(chǎn)生電路7.1正弦波振蕩電路7.2

非正弦波信號(hào)產(chǎn)生電路仙桃職業(yè)學(xué)院機(jī)械電子工程學(xué)院本章要點(diǎn)

本章講述了信號(hào)產(chǎn)生電路的分類、產(chǎn)生及其性能指標(biāo)。重點(diǎn)講述了正弦波振蕩電路的起振條件和振蕩平衡條件，RC振蕩電路、LC振蕩電路和石英晶體振蕩電路的振蕩原理及非正弦波振蕩電路的產(chǎn)生原理.仙桃職業(yè)學(xué)院機(jī)械電子工程學(xué)院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7.1

正弦波振蕩電路仙桃職業(yè)學(xué)院機(jī)械電子工程學(xué)院一、正弦波發(fā)生電路的組成正弦波發(fā)生電路的組成：放大電路、正反饋網(wǎng)絡(luò)、選頻網(wǎng)絡(luò)、穩(wěn)幅電路

7.1.1正弦波振蕩電路的工作原理仙桃職業(yè)學(xué)院機(jī)械電子工程學(xué)院起振：振蕩平衡：二、振蕩產(chǎn)生的基本原理仙桃職業(yè)學(xué)院機(jī)械電子工程學(xué)院??放大器反饋網(wǎng)絡(luò)Ui?Au?Fu?Uo?Uf?RL微弱的電擾動(dòng)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,

??（一）振蕩平衡條件三、振蕩平衡條件和起振條件仙桃職業(yè)學(xué)院機(jī)械電子工程學(xué)院起振條件放大器Au反饋網(wǎng)絡(luò)FuUoUfUi

1/FuAu=1/FuOuiuoAuuoAuFu

>1Au

Fu

<1Ui1Uo1Uf1Ui2Uo2Uf2Ui3Uo3Uf2Ui4Uo4ufuf

起振穩(wěn)幅??（二）振蕩起振條件仙桃職業(yè)學(xué)院機(jī)械電子工程學(xué)院???一、RC

橋式振蕩電路

0

Fu

.

0

f90

-90

?1.RC

串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò)式中:

0=1/RC當(dāng)

=

0

時(shí)

Fu=1/3.

=0o7.1.2RC

正弦振蕩仙桃職業(yè)學(xué)院機(jī)械電子工程學(xué)院

A

=2n

F=0o2)

電路：同相放大器1)組成：8CR1RfRCR???3)振蕩頻率4)振蕩起振條件????2.RC

橋氏振蕩電路仙桃職業(yè)學(xué)院機(jī)械電子工程學(xué)院起振時(shí)，應(yīng)使Au>3，穩(wěn)幅后Au=3。熱敏電阻Rf穩(wěn)幅8CR1RfRCR???若該電路Rf為一固定電阻,放大器Au為常數(shù)起振時(shí):振蕩平衡：（放大器進(jìn)入非線性工作區(qū)產(chǎn)生非線性失真）

若該電路Rf為一負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻

起振時(shí):信號(hào)較弱,熱敏電阻RF處于冷態(tài),阻值比較大,Au值滿足

振蕩平衡:隨信號(hào)增強(qiáng),熱敏電阻RF溫度升高,阻值減小,放大器Au值自動(dòng)下降,在運(yùn)算放大器還末進(jìn)入非線性工作區(qū)時(shí),達(dá)到平衡條件5)穩(wěn)幅措施

仙桃職業(yè)學(xué)院機(jī)械電子工程學(xué)院熱敏電阻穩(wěn)幅8CR1RfRCR正溫度系數(shù)負(fù)溫度系數(shù)

8R1R2V1V2R312.4k

>R2>8.1k

起振時(shí)信號(hào)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=1.94kHz8.2k

6.2k

22k

4.3k

0.01F8.2k

0.01F二極管穩(wěn)幅

仙桃職業(yè)學(xué)院機(jī)械電子工程學(xué)院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(hào)，—滿足相位平衡條件優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單缺點(diǎn)：選頻特性差，輸出波形差二、RC

移相式振蕩電路仙桃職業(yè)學(xué)院機(jī)械電子工程學(xué)院類型：變壓器反饋式、電感三點(diǎn)式、電容三點(diǎn)式一、變壓器反饋式LC

振蕩電路LrCIs.L的等效損耗電阻(一)

LC

并聯(lián)回路的特性Z7.1.3LC

振蕩電路仙桃職業(yè)學(xué)院機(jī)械電子工程學(xué)院2.諧振阻抗Z03.回路品質(zhì)因數(shù)Q1.諧振頻率f0

仙桃職業(yè)學(xué)院機(jī)械電子工程學(xué)院

0

Z

Z0

Q大Q

小

0

f90o-90oQ

增大幅頻特性相頻特性4.頻率特性仙桃職業(yè)學(xué)院機(jī)械電子工程學(xué)院—

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?5.并聯(lián)諧振的本質(zhì)

?仙桃職業(yè)學(xué)院機(jī)械電子工程學(xué)院LC+VCCVRERB1RB2CECB—滿足相位平衡條件×(二)變壓器反饋式振蕩電路

仙桃職業(yè)學(xué)院機(jī)械電子工程學(xué)院（一）電感三點(diǎn)式振蕩電路C+VCCVRERB1RB2CECBL1L2C1×13???2分析：先斷開反饋網(wǎng)絡(luò)，設(shè)基極瞬間極性為正，由于放大器的倒相作用，集電極電位為負(fù)，則電感的①端為負(fù)，②端為公共端，③端為正，各瞬時(shí)極性如圖所示。反饋電壓由③端引至三極管的基極，故為正反饋，滿足相位條件。優(yōu)點(diǎn)：缺點(diǎn)：易起振(L

間耦合緊)；輸出取自電感，對高次諧波阻抗大，輸出波形差。二、三點(diǎn)式LC振蕩電路仙桃職業(yè)學(xué)院機(jī)械電子工程學(xué)院考畢茲振蕩器×+VCCVRERB1RB2CECBLC1C2123???分析：先斷開反饋網(wǎng)絡(luò)，設(shè)基極瞬間極性為正，由于放大器的倒相作用，集電極電位為負(fù)，則電容的①端為負(fù)，②端為公共端，③端為正，各瞬時(shí)極性如圖所示。反饋電壓由③端引至三極管的基極，故為正反饋，滿足相位條件。4、電容三點(diǎn)式振蕩電路仙桃職業(yè)學(xué)院機(jī)械電子工程學(xué)院缺點(diǎn)：2)

極間電容影響f01)

調(diào)頻時(shí)易停振C3的改進(jìn)+VCCVRERB1RB2CECBC1C2123Lc3優(yōu)點(diǎn)：波形較好仙桃職業(yè)學(xué)院機(jī)械電子工程學(xué)院(一)石英晶體諧振器的阻抗特性1.結(jié)構(gòu)和符號(hào)化學(xué)成分

SiO2結(jié)構(gòu)晶片涂銀層焊點(diǎn)符號(hào)三、石英晶體(Crystal)振蕩電路

仙桃職業(yè)學(xué)院機(jī)械電子工程學(xué)院形變形變機(jī)械振動(dòng)外力壓電諧振—

外加交變電壓的頻率等于晶體固有頻率時(shí)，機(jī)械振動(dòng)幅度急劇加大的現(xiàn)象。2.壓電效應(yīng)

仙桃職業(yè)學(xué)院機(jī)械電子工程學(xué)院rqC0CqLqLq—晶體的動(dòng)態(tài)電感

(10-3~102H)(大)Cq

—晶體的動(dòng)態(tài)電容

(<0.1pF)(小)rq—等效摩擦損耗電阻(小)Co—晶片靜態(tài)電容

(幾~幾十pF)3.等效電路

仙桃職業(yè)學(xué)院機(jī)械電子工程學(xué)院大小小大4.頻率特性和諧振頻率fXfPfS容性容性感性

仙桃職業(yè)學(xué)院機(jī)械電子工程學(xué)院2)要有合適的激勵(lì)電平。過大會(huì)影響頻率穩(wěn)定度、振壞晶片；過小會(huì)使噪聲影響大，還能停振。1)要接一定的負(fù)載電容CL(微調(diào))，以達(dá)標(biāo)稱頻率。5.使用注意仙桃職業(yè)學(xué)院機(jī)械電子工程學(xué)院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××(二)石英晶體諧振電路

仙桃職業(yè)學(xué)院機(jī)械電子工程學(xué)院7.2.1電壓比較器7.2.2方波產(chǎn)生電路7.2.3壓控方波產(chǎn)生電路7.2.4三角波發(fā)生電路7.2

非正弦波信號(hào)產(chǎn)生電路

仙桃職業(yè)學(xué)院機(jī)械電子工程學(xué)院一、單限電壓比較器功能：類型基本比較器簡單比較器(單門限)窗口比較器(雙門限)遲滯比較器(施密特觸發(fā)器)比較電壓信號(hào)(被測試信號(hào)與標(biāo)準(zhǔn)信號(hào))大小8uIuOOuIuO1.過零電壓比較器UOHuI

<0uI

>0UOmax-UOmaxUOL7.2.1電壓比較器

仙桃職業(yè)學(xué)院機(jī)械電子工程學(xué)院8uIUREF

UZ-UZOuIuOUZUREFuI

<UREFuI

>UREF門限電壓UT特點(diǎn):1)工作在非線性區(qū)2)不存在虛短(除了uI=UREF

時(shí))

3)存在虛斷門限電壓UT=UREF2.同相輸入單門限比較器

仙桃職業(yè)學(xué)院機(jī)械電子工程學(xué)院1)電路和門限電壓uIRR18UREFR2R3

UZPuO正反饋當(dāng)uI>uP

時(shí)，uO=-UZ當(dāng)uI<uP

時(shí)，uO=+UZ當(dāng)uI=uP

時(shí)，狀態(tài)翻轉(zhuǎn)二、遲滯比較器

仙桃職業(yè)學(xué)院機(jī)械電子工程學(xué)院特點(diǎn)：RR18uIUREFR2R3

UZPuOUZ當(dāng)uI

逐漸增大時(shí)

只要uI<UT+，則uO=UZ一旦uI>UT+，則uO=-UZ當(dāng)uI逐漸減小時(shí)只要uI>UT-，則uO=-UZ一旦uI<UT-，則uO=UZ下門限

U=UT+

-UT-UT-uO-UZOuIUT+上門限

U回差電壓uI

上升時(shí)與上門限比,uI

下降時(shí)與下門限比。2)傳輸特性

仙桃職業(yè)學(xué)院機(jī)械電子工程學(xué)院抗干擾OuItUTuOUOHUOLOt遲滯比較OuItUT-UT+UOHUOLOtuO單門限比較仙桃職業(yè)學(xué)院機(jī)械電子工程學(xué)院整形OuItUT+UT-OuOtUOHUOLOuItUT+UT-OuOtUOHUOL仙桃職業(yè)學(xué)院機(jī)械電子工程學(xué)院1.電路組成和輸出波形R1C8R2R3

UZuOR積分電路

滯回比較器-UZ

uO

uCtUT+UT-UZ7.2.2方波產(chǎn)生電路仙桃職業(yè)學(xué)院機(jī)械電子工程學(xué)院占空比

=

50%2.振蕩頻率

仙桃職業(yè)學(xué)院機(jī)械電子工程學(xué)院一、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壓控恒流源積分器積分器鏡象電流源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%I0I07.2.3壓控方波產(chǎn)生電路

仙桃職業(yè)學(xué)院機(jī)械電子工程學(xué)院>I011.原理電子開關(guān)S1188+VCCRRRRSCI01I02uC6932-VEE或地10反相器電壓跟隨器正弦波變換器二、8038集成函數(shù)發(fā)生器

仙桃職業(yè)學(xué)院機(jī)械電子工程學(xué)院C充電(I01)至2/3VCCQ=1當(dāng)Q=1，S閉合，