电路与电子学基础作者陈利永第九章课件.pptVIP

* * 第9章 波形产生和变换电路 学习要点： 1.各种信号发生器电路的结构和工作原理，振荡器产生振荡的相位条件。 2.电压比较器阈值电压的计算，输入-输出波形的变换关系。 9.1 正弦波信号产生电路 9.1.1 正弦波信号产生电路的组成 1．产生正弦振荡的条件 闭环放大倍数大于开环放大倍数，说明负反馈放大器变成了正反馈放大器。特别是当 AF=-1 时，反馈放大器的闭环放大倍数无穷大，此时的放大器在没有输入信号的情况下，仍然有输出信号输出，反馈放大器将转变成振荡器。由此可得反馈放大器产生振荡要满足的条件为 2．正弦波振荡器的组成和分类 2．正弦波振荡器的组成和分类 正弦波振荡器应该由基本放大器、反馈网络、选频网络和稳幅网络四个部分组成. 根据选频网络的不同，可将正弦波振荡器分成RC正弦波振荡器、LC正弦波振荡器和石英晶体正弦波振荡器三种类型。在低频的情况下通常用RC正弦波振荡器，在高频的情况下通常用LC正弦波振荡器，在振荡频率要求非常稳定的场合应选用石英晶体振荡器。 3．判断电路是否会产生振荡的方法 8.1.2 RC正弦波振荡电路 1．电路的组成 2．振荡的建立和稳幅的措施 9.1.3 LC正弦波振荡器 RC正弦波振荡器的选频网络由RC电路组成，该电路通常用来产生频率低于1MHz的低频信号。要产生频率高于1MHz的高频信号，必须用LC正弦波振荡器。 LC正弦波振荡器的选频网络由LC谐振电路组成，反馈信号的耦合方式有变压器反馈式、电感反馈式和电容反馈式三种类型。 1．变压器反馈式振荡电路 （1）电路的组成 为了保证放大器处在正反馈，变压器同名端的设置必须如图所示。利用前面介绍的瞬时极性法可判断反馈电路的同名端设置是否正确，并由此推断该电路是否能产生振荡信号的输出。 2．电感反馈式振荡电路（电感三点式） （1）电路的组成 根据画交流等效电路的法则，可得该电路中自耦变压器的三个端子分别与三极管的三个引脚相连，所以该电路又称为电感三点式振荡电路。 （1）振荡频率 3．电容反馈式振荡电路（电容三点式） （1）电路的组成 克拉泼电路和西勒电路 （2）振荡频率 9.1.4 石英晶体正弦波振荡电路 1．石英晶体的等效电路和振荡频率 因为CC0，所以fP≈fS。当ffP时，石英晶体又呈容性，因此，石英晶体只有在fSffP范围内才会发生谐振的现象，并且C0和C的容量相差越悬殊，fS和fP的值愈接近，石英晶体振荡的频带愈窄。 2．石英晶体正弦波振荡电路 9．1．5压控振荡器 压控振荡器（Voltage Controlled Oscillator，VCO）的特征是输出信号的频率随输入电压的变化而变化。 1．变容二极管 变容二极管就是一个电容值随控制电压变化而变化的器件。变容二极管是利用二极管PN结电容的值，随反向偏置电压的变化而变化的特性，制成的一种压控电抗元件。 2．压控振荡器（VCO） 如图所示的电路就可以实现输出信号的频率随调制信号幅度的变化而变化的目的。 【例1】用相位平衡条件判别图8-19所示各电路是否会产生振荡，若不会产生振荡，请改正。 【解】图（a）所示电路的放大器是单端输入、单端输出的差动放大器，反馈网络和选频网络是RC选频电路。用瞬时极性判别法可得，当VT1管的基极注入正极性的信号时，VT1管的集电极为负极性信号，而VT2管的集电极为正极性信号，该信号经RC选频网络反馈到VT1管基极的信号为正极性信号，所以，该电路的反馈是正反馈，满足振荡器起振的相位条件，该电路有可能成为振荡器。 图（b）所示电路的放大器是反相比例运算放大器，反馈网络是RC移相电路，该放大器的输出信号与输入信号反相。因运算放大器的输出信号经二级RC移相网络反馈到输入端，二级RC移相网络的最大相移是180o，移相网络和反相比例运算放大器两级电路总的最大相移为360o。考虑到两级RC移相网络移相的极限和数值的差别，运算放大器不可能形成正反馈，不满足振荡器起振的相位条件，电路不可能产生振荡。在电路中再增加一级RC移相网络，有可能使电路产生振荡。 图（c）所示电路的放大器是共基极组态的电路，反馈网络是变压器耦合电路。用瞬时极性判别法可得，在三极管的发射极注入正极性的信号时，三极管的集电极也为正极性的信号，即L2电感上的信号是下“+”，上“-”，该信号经变压器耦合到L1电感上的信号是下“-”，上“+”，形成正极性的反馈信号，使放大电路工作在正反馈的状态下，满足振荡器起振的相位条件，该电路有可能成为振荡器 图（d）所示电路的放大器是共源极电路，反馈网络是变压器耦合电路。用瞬时极性判别法可得，在场效应管的栅极注入正极性的信号时，场效应管的漏极为负极性的信号，即L2电感上的信号是右“-