振荡电路及应用试题.ppt

7.1 正弦波振荡电路 7.1.1 正弦波振荡电路的基础知识 1. 自激振荡现象 扩音系统在使用中有时会发出刺耳的啸叫声, 其形成的过程如图7.1所示。 2. 自激振荡形成的条件 可以借助图７.２所示的方框图来分析正弦波振荡形成的条件。 由此可见, 自激振荡形成的基本条件是反馈信号与 输入信号大小相等、 相位相同, 即 , 而 可得 φA+φF=2nπ(n=0, 1, 2, 3, …) （7.3） 称为相位平衡条件。  ? ３. 正弦波振荡的形成过程 放大电路在接通电源的瞬间, 随着电源电压由零开始的突然增大, 电路受到扰动, 在放大器的输入端产生一个微弱的扰动电压ui, 经放大器放大、 正反馈, 再放大、 再反馈……, 如此反复循环, 输出信号的幅度很快增加。 这个扰动电压包括从低频到甚高频的各种频率的谐波成分。 为了能得到我们所需要频率的正弦波信号, 必须增加选频网络, 只有在选频网络中心频率上的信号能通过, 其他频率的信号被抑制, 在输出端就会得到如图7.3的ab段所示的起振波形。 那么, 振荡电路在起振以后, 振荡幅度会不会无休止地增长下去了呢？这就需要增加稳幅环节, 当振荡电路的输出达到一定幅度后, 稳幅环节就会使输出减小, 维持一个相对稳定的稳幅振荡, 如图7.3的bc段所示。 也就是说, 在振荡建立的初期, 必须使反馈信号大于原输入信号, 反馈信号一次比一次大, 才能使振荡幅度逐渐增大; 当振荡建立后, 还必须使反馈信号等于原输入信号, 才能使建立的振荡得以维持下去。  由上述分析可知, 起振条件应为 根据选频网络组成元件的不同, 正弦波振荡电路通常分为ＲＣ振荡电路, ＬＣ振荡电路和石英晶体振荡电路。  7.1.2 RC正弦波振荡电路 RC正弦波振荡电路结构简单, 性能可靠, 用来产生几兆赫兹以下的低频信号, 常用的RC振荡电路有RC桥式振荡电路和移相式振荡电路。 1. RC桥式振荡电路 1） RC串并联网络的选频特性 RC串并联网络由R2和C2并联后与R1和C1串联组成, 如图7.4所示。 设R1、 C1的串联阻抗用Z1表示, R2和C2的并联阻抗 用Z2表示, 那么 将f0 的表达式代入模值和相角的表达式, 并将角频 率ω变换为由频率f表示, 则 根据上式可作出RC串并联网络频率特性如图7.5所示。 当 f=f0时, 电压传输系数最大, 其值为: F=1/3, 相角为零, 即φF=0。 此时, 输出电压与输入电压同相位。 当f≠f0时, F1/3, 且φF≠0, 此时输出电压的相位滞后或超前于输入电压。 由以上分析可知: RC串并联网络只在 f=f0=1/2πRC 时, 输出幅度最大, 而且输出电压与输入电压同相, 即相位移为零。 所以, RC串并联网络具有选频特性。 2） RC桥式振荡电路 RC桥式振荡电路如图7.６所示。  在图7.6中, 集成运放组成一个同相放大器, 它的输出电压uo作为RC串并联网络的输入电压, 而将RC串并联网络的输出电压作为放大器的输入电压, 当f=f0时, RC串并联网络的相位移为零, 放大器是同相放大器, 电路的总相位移是零, 满足相位平衡条件, 而对于其他频率的信号, RC串并联网络的相位移不为零, 不满足相位平衡条件。 由于RC串并联网络在 f=f0 时的传输系数F＝1/3, 因此要求放大器的总电压增益Au应大于3, 这对于集成运放组成的同相放大器来说是很容易满足的。 由R1、 Rf、 V1、 V2及R2构成负反馈支路, 它与集成运放形成了同相输入比例运算放大器 ? 只要适当选择Rf与R1的比值, 就能实现Au3的要求。 其中, Ｖ1、 Ｖ2和R2是实现自动稳幅的限幅电路。 由于集成运算放大器的相移为180°, 为满足振荡的相位平衡条件, 要求反馈网络对某一频率的信号再移相180°, 图7