07–第八章波形发生与信号转换.ppt

8.1 正弦波振荡电路 8.1.4 LC振荡器 8.1.4.5 电容三点式振荡电路 放大器为共射组态 集电极电阻Rc的设置是为了管子的集电极偏置，但是这会降低LC谐振电路的Q值。 8.1 正弦波振荡电路 8.1.4 LC振荡器 8.1.4.5 电容三点式振荡电路 放大器为共基组态 电容三点式振荡器 8.1 正弦波振荡电路 8.1.4 LC振荡器 8.1.4.6 频率稳定度和频率准确度 定义： 引起振荡器频率漂移的原因主要在于以下几方面：① 振荡器的定时元器件的温度特性；② 管子的结电容的温度特性。 RC振荡器的频率稳定度一般只能达到10－3~10－4的数量级，LC振荡器的频率稳定度一般只能达到10－4~10－5的数量级。 LC振荡器的频率稳定度与谐振电路的Q值有关，Q值越大，则频率稳定度越高。 晶体振荡器的频率稳定度可以达到10－6的数量级或者更高，1×10－6称为一个ppm。（p.p.m. ＝parts per million 百万分率。） 8.1 正弦波振荡电路 8.1.5 晶体振荡器 晶体振荡器的最大优点是频率稳定度非常高，可以达到10－6~10－8。这是因为晶体的等效谐振电路中其Q值可以高达104~106 。晶体振荡器的缺点是频率不可调。 晶体振荡器的工作频率不能够很低，也不能够很高，一般在几兆赫兹~数十兆赫兹。 晶体谐振子的等效电路 8.1 正弦波振荡电路 8.1.5 晶体振荡器 实物 8.1 正弦波振荡电路 根据正反馈放大器方框图，可以得到： 在此条件下，放大器无需输入即可得到输出。这是因为反馈量充当了输入量，而输入量导致了输出量，输出量则产生了反馈量。从而电路形成一种自馈。也称为“自激”。 如果电路中只可能有一个频率满足此条件，则电路只会在此频率下形成“自激”，即形成正弦波振荡。 8.1 正弦波振荡电路 8.1.1 正弦振荡条件 对正弦稳态电路来说，有 即 正弦振荡器的幅度条件为环路增益等于1； 相位条件为环路相移为2nπ。 实际上 8.1 正弦波振荡电路 8.1.1 正弦振荡条件 等幅振荡 增幅振荡 减幅振荡 8.1 正弦波振荡电路 8.1.1 正弦振荡条件 当振荡幅度不断增大时，放大器的限幅作用开始体现，此时放大器的输出幅度将不再随着输入信号幅度的增大而增大，而是维持一定的幅度不变，则放大器的增益开始下降，从而使得振荡器 当振荡器依靠放大器自身的非线性从起振状态（AF1）过渡到平衡状态（AF=1）时，必然带来输出正弦波的失真。而且环路增益AF越大，失真就越显著。 这种稳定输出幅度的方式称为“自稳幅”。 8.1 正弦波振荡电路 8.1.2 自稳幅与外稳幅 当起振过程中输出幅度逐渐增大时，设法使得放大器的增益随着输出幅度的增大而降低，但是又不进入非线性区域，采用下面的外稳幅措施。 幅度检测电路将振荡器输出的交流电压转换成直流电压。 外稳幅的优点是输出波形的非线性失真小。 8.1 正弦波振荡电路 ※ 关于初始扰动问题 没有初始扰动按说振荡器是不可能起振的。但是，初始扰动并不需要人为给定，而自然会产生。即振荡器只要满足振荡条件，不用人为给定初始扰动就会起振。 下面各种因素都会导致初始扰动的发生：通电时的电流冲击、外界电磁波的干扰、电路中管子或电阻的噪声等。对于初始扰动，无论其幅度多么微弱，只要存在，就一定能使振荡器起振。 显然，初始扰动的波形是任意的、随机的，但是，其波形中往往含有及其广泛的频谱分量，其中就含有振荡频率的分量，这个频率分量会导致振荡器起振过程中的增幅振荡，而其它的频率分量则会被反馈网络中或放大环节中的滤波器滤除。 任何滤波器都不可能将带外的频率分量完全衰减，只可能将其衰减到比较小，从这个意义上来说，即使振荡器采用外稳幅措施，也不可能输出完全理想的正弦波，而且，振荡器中的滤波器带宽越窄，则输出波形越好，即失真越小。 8.1 正弦波振荡电路 8.1.3 RC振荡器 8.1.3.1 文氏电桥振荡器 反馈网络是一个由RC高通和RC低通网络构成的RC带通网络，其频率特性如下图所示： 反馈网络的相移为零，即φF=0，而放大器的相移φA=0，故在频率fo上电路满足振荡的相位条件，而如果在该频率上同时满足幅度条件则电路可以在频率fo上产生振荡。 8.1 正弦波振荡电路 8.1.3 RC振荡器 8.1.3.1 文氏电桥振荡器 在反馈网络的中心频率处 在fo频率上，反馈系数F=1/3，而放大器的增益为 由起振条件AF1可得，Rf2R1，这就是该电路的起振条件。 8.1 正弦波振荡电路 8.1.3 RC振荡器 8.1.3.1 文氏电桥振荡器 具有外稳幅的文氏电桥振荡器 起振时， AF1?输出幅度逐渐增大?Rf两端电压增大?D1、D2导通加剧?D1、D2动态电阻减小?放大器增益A下降?AF=1 由于二