第六章信号产生与变换电路解读.ppt

第6章 信号产生与变换电路 通过对三种LC正弦振荡器的分析，可以总结归纳出分析振荡器的具有步骤如下： （1）首先检查电路是否具备正弦振荡的组成部分，即有放大电路、反馈网络和选频网络。 （2）检查放大电路的静态工作点是否能保证放大器正常工作。 （3）分析是否满足振荡的相位条件和振幅条件。 （4）求振荡频率和起振条件。 例6．1 图示为一实际振荡器电路，试画出它的简化交流等效电路，指出它属于哪种类型的振荡器，并计算振荡频率。 解 由直流通路可以分析判断电路的静态工作点。由于电感在直流通路中短路，所以在三极管基极接入了10 的电容，起隔直作用。 由简化交流等效电路可以判断，它属于电容三点式振荡器。 振荡频率 为 6.1.4 石英晶体正弦波发生电路 1.石英晶体的特性、符号及等效电路 （1）压电效位 若在石英晶片的两个电极上，加上交变电压，石英晶片将交替出现压缩和膨胀，从而产生机械振动，同时伴随着产生交变电场，这种机械振动的幅度一般较小，伴随产生的交变电场也较弱。当外加交变电压的频率等于石英晶片的固有频率时，机械振动的幅度和伴随产生的交变电场的强度急剧增大，比其他频率下的振幅大得多，这种现象称为压电谐振。它与LC回路的谐振现象十分相似，石英晶体振荡器就是利用了这种压电谐振的特性。上述特定的频率称为晶体的固有频率或谐振频率。 （2）符号及等效电路 石英晶体谐振器有两个谐振频率，当LCR串联支路谐振时，谐振电路的阻抗为最小，等于R，谐振频率为： 当LCR串联支路谐振时，谐振电路的阻抗为最小，等于R，谐振频率为： 当频率高于时，L、C、R支路呈感性，可与电容C0发生并联谐振，并联谐振频率为： 石英晶体谐振器有两个谐振频率。 由于 ，因此 和 非常接近。 根据石英晶体的等效电路，可定性画出忽略R以后的电抗-频率特性。当频率 在 ~ 之间时，等效电路呈电感性；频率 在 和 时，等效电路呈电阻性；其余频率下等效电路呈容性。 可在石英晶体两端并联一个电容器，通过调节其大小实现频率微调。但其容量不能过大，否则Q值太小。一般石英晶体谐振器的产品外壳上所标的频率是指并联负载电容（如30pF）时的并联谐振频率。 2.石英晶体振荡电路 石英晶体振荡电路的基本形式有两类：一类是并联型晶体振荡电路，它是利用晶体作为一个高Q值的电感组成振荡电路。另一类是串联型晶体振荡电路，它是利用晶体工作在时阻抗最小的特点组成振荡电路。 (1)并联型晶体振荡电路 利用石英晶体的电感区，将其等效为电感，采用电容反馈式电路，就构成石英晶体并联型晶体振荡电路 第6章 信号产生与变换 6.1 正弦波产生电路 6.2 非正弦波发生电路 6.3 波形变换电路 6.1 正弦波产生电路 6.1.1 概述 1．自激振荡条件 当K合在 “2”时，就是一般的交流放大电路，输入信号电压为 （设为正弦量），输出电压为 ，输出信号通过反馈电路反馈到输入端，反馈电压为 。此时，将开关K从“2”置于“1”位置，如果调节反馈环节，使 即两者大小相等，相位相同，那么反馈电压就可以替代外加输入信号电压。 因为 以及 当 时， 电路自激振荡的条件： （1）相位条件 反馈电压和输入电压要同相，也就是电路必须构成正反馈，才能满足相位平衡条件，电路才可能自激振荡。 （n=0，1，2，3，…） （2）幅度条件 要有足够的反馈量，使反馈电压信号与输入电压信号在数值上相等。 2．自激振荡的建立和幅值的稳定 在实际振荡电路中，并不是通过开关起振的，以下分析将可以看到，为保证电路的起振，幅度条件必须调整为 实际应用中的自激振荡电路，并没有前述电路中的外加信号源，而是依靠振荡电路中存在的干扰来引起自激的。如振荡电路与电源接通的瞬间，电路中电量的波动以及噪声等，都会引起一个微小的反馈信号加到输入端，此时，只要电路存在正反馈及上面的条件，就能建立稳定的振荡。 放大特性：当反馈电压较小时，因三极管工作在放大区，输出电压与反馈电压近似于正比。随着反馈电压的增大，三极管进入饱和区或截止区工作，电路电压放大倍数逐渐减小。 反馈特性：反馈网络一般由线性元件组成，所以输出电压与反馈电压成正比。 在振荡电路的电源接通时，电路中产生的微弱起振信号 加到输入端，经放大电路放大后输出，此时的输出电压可从振幅特性曲线上的点1处对应求出为 。又经反馈环节反馈，在反馈特性曲线上点2处对应求出为 。因电路中满足的关系 ，则 。这样，经过不断的反馈放大再反馈再放大…的循环。输出电压的幅值从小到大不断增大，一直到达图中两条