電子技術(shù)課件：低頻振蕩電路的裝調(diào)

信號發(fā)生電路的裝調(diào)信號產(chǎn)生電路是用來產(chǎn)生具有一定頻率、幅度和變化特性的交流信號電路，在測量、自動控制、通訊、廣播等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。信號產(chǎn)生電路也叫做振蕩器，與放大電路的主要區(qū)別是沒有外加激勵，電路能自行產(chǎn)生一定頻率和幅值的交流振蕩信號。本模塊主要介紹正弦波信號的產(chǎn)生電路與非正弦波信號產(chǎn)生電路。它們作為信號源廣泛應(yīng)用于無線電通訊和自動檢測、自動控制系統(tǒng)中，大功率的正弦波振蕩器還可以直接為工業(yè)加工和醫(yī)療提供能源，如高頻感應(yīng)加熱電源、超聲波探傷等。主要技術(shù)指標是輸出功率和效率。低頻振蕩電路的裝調(diào)四、鞏固與拓展

一、任務(wù)目標二、任務(wù)描述

三、程序與方法

理解振蕩產(chǎn)生的條件掌握RC正弦波振蕩電路的工作原理掌握低頻振蕩電路的裝配與調(diào)試方法低頻振蕩電路的裝調(diào)一、任務(wù)目標教學難點：正弦波振蕩的基本條件RC振蕩器的基本原理低頻振蕩電路的裝配與調(diào)試低頻振蕩電路的裝配與調(diào)試教學重點：低頻振蕩電路的裝調(diào)正弦波低頻振蕩電路的應(yīng)用非常廣泛，低頻振蕩如文氏電橋振蕩器、正弦波振蕩器、信號發(fā)生器。高頻振蕩如工業(yè)上的高頻感應(yīng)爐、超聲波發(fā)生器、正弦波信號發(fā)生器、半導體接近開關(guān)等。本次任務(wù)要求利用電阻和電容器等器件裝調(diào)頻率為1KHZ的正弦波低頻振蕩器電路。低頻振蕩電路的裝調(diào)二、任務(wù)描述程序與方法一、正弦波振蕩的基本條件二、正弦波振蕩器的組成及特點三、判斷電路能否起振的步驟一、RC串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的選頻特性二、RC正弦波振蕩器的組成三、RC振蕩器的起振條件和振蕩頻率一、元器件的選擇與檢測二、電路的裝配三、電路的調(diào)試步驟一、了解正弦波振蕩器步驟二、認識RC振蕩器步驟三、低頻振蕩電路的裝配與調(diào)試低頻振蕩電路的裝調(diào)三、程序與方法基本放大電路反饋回路＋+–產(chǎn)生正弦波振蕩的條件++正反饋放大電路方塊圖低頻振蕩電路的裝調(diào)起振條件自激條件低頻振蕩電路的裝調(diào)起振的振幅條件起振的相位條件正弦波振蕩電路的組成正反饋穩(wěn)幅環(huán)節(jié)選頻網(wǎng)絡(luò)反饋信號即是放大電路的輸入信號選出單一頻率的正弦波RC正弦波振蕩電路LC正弦波振蕩電路石英晶體正弦波振蕩電路電路從

過渡到

，穩(wěn)幅低頻振蕩電路的裝調(diào)放大電路放大信號，起振判斷電路是否可能產(chǎn)生正弦波振蕩的方法和步驟（1）判斷電路是否包含四個環(huán)節(jié)（2）判斷放大電路是否能夠正常工作：（3）判斷電路是否滿足正弦波振蕩的相位條件。（4）判斷電路是否滿足正弦波振蕩的幅值條件。利用瞬時極性法是否有合適的靜態(tài)工作點動態(tài)信號是否能夠輸入、輸出低頻振蕩電路的裝調(diào)RC正弦波振蕩電路反饋網(wǎng)絡(luò)放大電路1+–選頻網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)幅環(huán)節(jié)低頻振蕩電路的裝調(diào)1.RC串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò)式中

：。。RCRC。+–+–。低頻振蕩電路的裝調(diào)幅頻特性：相頻特性：fof+90

–90

f只有當f=fo時，達最大值，且與同相諧振頻率低頻振蕩電路的裝調(diào)2.放大電路在fo

處滿足相位條件(正反饋)滿足幅值條件通常取大于2且接近2，太大將使輸出波形失真。1－－同相比例運算電路低頻振蕩電路的裝調(diào)13.反饋網(wǎng)絡(luò)正反饋②

應(yīng)用瞬時極性法①在反饋輸入端加頻率為f0的輸入電壓。判斷反饋類型驗證相位平衡條件：低頻振蕩電路的裝調(diào)使放大倍數(shù)隨輸出電壓的上升而下降，即負反饋加強。選用R1為正溫度系統(tǒng)的熱敏電阻。選用Rf為負溫度系統(tǒng)的熱敏電阻。在Rf回路串聯(lián)兩個并聯(lián)的二極管。4.

穩(wěn)幅環(huán)節(jié)－－非線性環(huán)節(jié)低頻振蕩電路的裝調(diào)通過調(diào)整R或/和C來調(diào)整頻率。雙層波段開關(guān)：切換C，用于粗調(diào)振蕩頻率。同軸電位器Rw：可調(diào)電阻，用于細調(diào)振蕩頻率。5.振蕩頻率可調(diào)的RC橋式正弦波振蕩電路低頻振蕩電路的裝調(diào)優(yōu)點：振蕩頻率穩(wěn)定，帶負載能力強，輸出電壓失真小。缺點：頻率范圍不大于1MHz，容易受溫度影響。組成：放大電路：選頻網(wǎng)絡(luò)：正反饋網(wǎng)絡(luò)：穩(wěn)幅環(huán)節(jié)：電壓串聯(lián)負反饋放大電路RC串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)RC串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)熱敏電阻或二極管RC正弦波振蕩電路小結(jié)低頻振蕩電路的裝調(diào)1.變壓器反饋式LC振蕩電路電路結(jié)構(gòu)uf+–LC+VCCRLC1RB1RB2RECE放大電路選頻電路反饋網(wǎng)絡(luò)非線性元件LC正弦波振蕩電路低頻振蕩電路的裝調(diào)R為電感線圈中的電阻(1)LC并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò)CLR+-低頻振蕩電路的裝調(diào)(1)LC并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò)諧振頻率純阻性，且阻抗最大Q

選頻特性愈好低頻振蕩電路的裝調(diào)當f=f0時：最大，且無附加相移。其他頻率時：減小，且有附加相移。放大電路組態(tài)：共射、共基。(2)LC選頻放大電路LC+VCCC1RB1RB2RECE+_低頻振蕩電路的裝調(diào)

uf+–－－

(3)反饋網(wǎng)絡(luò)正反饋----滿足相位條件選擇合適的電路參數(shù)及變壓器原、副邊匝數(shù)比----滿足幅值條件LC+VCCRLC1RB1RB2RECE特點：電路容易起振，改變電容C,即可調(diào)整振蕩頻率。缺點：輸出波形差，常用于對波形要求不高的設(shè)備中。低頻振蕩電路的裝調(diào)2.電感反饋式振蕩電路

正反饋放大電路選頻電路反饋網(wǎng)絡(luò)+VCCC1RB1RB2RECEL1CL2RC－－

反饋電壓取自L2①組成②能否振蕩③振蕩頻率特點：電路容易起振，頻率調(diào)節(jié)范圍寬（幾百千赫~幾十兆赫）。輸出波形差。低頻振蕩電路的裝調(diào)3.電容三點式振蕩電路

放大電路反饋網(wǎng)絡(luò)－－

反饋電壓取自C2+VCCC1RB1RB2RECEC1LC2RC選頻電路正反饋①組成②能否振蕩③振蕩頻率特點：振蕩頻率較高（一般可達100兆赫以上），反饋電壓中諧波含量少，輸出波形較好。低頻振蕩電路的裝調(diào)

分析三種LC正弦波振蕩電路能否正常工作的步驟可歸納如下：（1）檢查電路是否具備正弦波振蕩器的基本組成部分，即基本放大器和反饋網(wǎng)絡(luò)，并且有選頻環(huán)節(jié)。（2）檢查放大器的偏置電路，看靜態(tài)工作點是否能確保放大器正常工作。（3）分析振蕩器是否滿足振幅平衡條件和相位平衡條件(主要看是否滿足相位平衡條件，即用瞬時極性法判別是否存在正反饋)。低頻振蕩電路的裝調(diào)Q值越高，選頻特性越好，頻率越穩(wěn)定。頻率穩(wěn)定問題頻率穩(wěn)定度一般由來衡量——頻率偏移量。——振蕩頻率。LC振蕩電路Q——數(shù)百石英晶體振蕩電路Q——10000500000石英晶體振蕩電路低頻振蕩電路的裝調(diào)1.石英晶體的基本特性和等效電路天然的石英是六菱形晶體，其化學成分是二氧化硅(SiO2)。石英晶體具有非常穩(wěn)定的物理和化學性能。從一塊石英晶體上按一定的方位角切割，得到的薄片稱“晶片”。晶片通常是矩形，也有正方形。在晶片兩個對應(yīng)的表面用真空噴涂或用其他方法涂敷上一層銀膜，在兩層銀膜上分別引出兩個電極，再用金屬殼或玻璃殼封裝起來，就構(gòu)成了一個石英晶體諧振器。它是晶體振蕩器的核心元件。低頻振蕩電路的裝調(diào)

石英晶體的壓電效應(yīng)若在晶片的兩極板間加一電場，會使晶體產(chǎn)生機械變形；反之若在極板間施加機械力，又會在相應(yīng)的方向上產(chǎn)生電場，這種現(xiàn)象稱為壓電效應(yīng)。

若在極板間所加的是交變電場，就會產(chǎn)生機械變形振動，同時機械變形振動又會產(chǎn)生交變電場。當然這種機械振動在一般情形下的振幅是很小的，但振動頻率卻很穩(wěn)定。石英晶體的符號金屬片金屬片晶體石英晶體的結(jié)構(gòu)石英晶體實物圖片低頻振蕩電路的裝調(diào)

石英晶體的壓電諧振當外加交變電壓的頻率與晶片的固有頻率(決定于晶體的尺寸)相等時，機械振動的幅度將急劇增加，這種現(xiàn)象稱為壓電諧振，因此石英晶體又稱為石英晶體諧振器。利用石英晶體作振蕩用，可以得到穩(wěn)定度非常高的頻率，因為其諧振頻率由晶體的幾何尺寸決定，而其幾何尺寸幾乎不隨溫度而變。低頻振蕩電路的裝調(diào)2、石英晶體的等效電路及特性

(1)

石英晶體的等效電路

石英晶體的符號

(1)石英晶體的等效電路。金屬片金屬片晶體石英晶體的結(jié)構(gòu)

(2)石英晶體的頻率特性。石英晶體等效電路等效電路的總阻抗X為：XC0XCXL

X

———————XC01+———XL+XC111=———————jC0-j————1

L

-——

C1石英晶體的等效電路及特性C0CLR

C、L和R串聯(lián)后再與C0并聯(lián)，得出總阻抗Z。通常R<<XL，所以R可忽略。Z可用總電抗X替代。C0—兩金屬片間電容

C—振動彈性，等效于電容

L—晶體等效質(zhì)量慣性，等

效于電感

R—振動的磨擦損耗，等效

于電阻R根據(jù)上式可作出X與的關(guān)系曲線(亦稱為諧振曲線)低頻振蕩電路的裝調(diào)①串聯(lián)諧振石英晶體近似純阻性L、C、R支路呈容性，晶體呈容性L、C、R支路呈感性頻率特性低頻振蕩電路的裝調(diào)②并聯(lián)諧振石英晶體呈阻性晶體呈容性晶體呈感性低頻振蕩電路的裝調(diào)①并聯(lián)型石英晶體正弦波振蕩電路石英晶體在fs與fp之間呈感性，與C1、C2組成電容三點式振蕩器。石英晶體Q值很高，可達到幾千以上，電路振蕩頻率穩(wěn)定性很高。石英晶體正弦波振蕩電路低頻振蕩電路的裝調(diào)②串聯(lián)型石英晶體正弦波振蕩電路石英晶體工作在fs處，呈電阻性，且阻抗最小，正反饋最強。低頻振蕩電路的裝調(diào)R3CR1R4R2UZuoA充非正弦波發(fā)生電路----矩形波R3CR1R4R2UZuoA放非正弦波發(fā)生電路----矩形波非正弦波發(fā)生電路----三角波矩形波發(fā)生器R3CR1R4R2UZA1積分器R4R5CuoA2uo0uo1tUom-Uom-+

-+

D

在方波-三角波電路基礎(chǔ)上附加很少的元件，使正、反兩個方向的積分時間常數(shù)不等，就可得到鋸齒波。方波-三角波發(fā)生電路鋸齒波發(fā)生器當uO1為負時，二級管不導通，此支路如同開路。A2正方向積分時間常數(shù)為Rf1Cf當uO1為正時，D導通，Rf2與Rf1并聯(lián)。A2反方向積分時間常數(shù)為(Rf2//Rf1)·Cf

正向積分時的時間常數(shù)大，uO2上升很慢，形成了鋸齒波的正程；反向積分時的時間常數(shù)很?。≧f2<<Rf1），uO2快速下降，形成了鋸齒波的回程。從uO1可取得矩形脈沖波。0非正弦波發(fā)生電路----鋸齒波1.知識鞏固2.知識拓展1.根據(jù)任務(wù)