第八章___波形产生电路与变换电路.ppt

在实践中，广泛采用各种类型的信号产生电路，就其波形来说，可能是正弦波或非正弦波。 非正弦信号(方波、锯齿波等)发生器在测量设备、数字系统及自动控制系统中的应用日益广泛。 在通信、广播、电视系统中，都需要射频(高频)发射，这里的射频波就是载波，把音频(低频)、视频信号或脉冲信号运载出去，这就需要能产生高频信号的振荡器。 在工业、农业、生物医学等领域内，如高频感应加热、熔炼，超声波焊接，超声诊断，核磁共振成像等，都需要功率或大或小、频率或高或低的振荡器。可见，正弦波振荡电路在各个科学技术领域的应用是十分广泛的。 1. RC串并联网络的选频特性 RC串并联网络 低频等效电路 RC串并联网络 RC串并联网络 高频等效电路 因此可以断定, 在高频与低频之间存在一个频率fo, 其相位关系既不是超前也不是落后, 输出电压 与输入电压 相位一致。这就是RC串并联网络的选频特性。  由RC串并联网络图可得 RC串并联网络 通常取R1=R2=R, C1=C2=C, 则 RC网络幅频特性为 相频特性为 当 幅频响应有最大值: 相移： RC串并联网络的频率特性 　放大电路为同相比例电路。反馈网络和选频网络由RC串并联电路组成。 　　由RC串并联网络的选频特性得知,在ω=ω0=1/RC时,其相移φF=0,为了使振荡电路满足相位条件 φAF=φA+φF=±2nπ RC桥式振荡电路 要求放大器的相移φA也为0°(或360°)。 所以放大电路可选用同相输入的集成运放或两级共射分立元件放大电路等。 　　由于RC串并联网络选频特性, 使信号通过闭合环路后, 仅有ω=ωo的信号才满足相位条件, 因此, 该电路振荡频率为ωo，从而保证了电路输出为单一频率的正弦波。 2. RC串并联网络正弦波振荡电路 为了使电路能振荡, 还应满足起振条件, 即要求 RC振荡电路的反馈系数就是RC串并联网络的传输系数, 放大器的放大倍数 RC桥式振荡电路 即 当ω=ωo时, , 因而按起振条件式 要求 该电路的振荡频率为 采用非线性元件。 电路满足起振条件振荡后需加稳幅措施，怎样稳幅措施呢？ 热敏元件 热敏电阻 起振时， 即 热敏电阻的作用： 稳幅 RC桥式振荡电路 Rf采用负温度系数热敏电阻。 稳幅 采用非线性元件。 热敏元件 起振时， 即 热敏电阻的作用： RC桥式振荡电路 Rf采用正温度系数热敏电阻。 二极管 当输出幅值很小时，二极管VD1、VD2接近开路，由VD1、VD2和R3并联支路的等效电阻近似为2.7千欧，A约等于3.3，3，有利于起振。二极管工作点：A、B，RD大。 当输出幅值较大时，二极管VD1、VD2导通，由VD1、VD2和R3并联支路的等效电阻减小，A随之下降，输出幅值趋于稳定。二极管工作点：C、D，RD小。 二极管稳幅原理 显然该电路的振荡频率取决于R、C的乘积，当要求振荡频率较高时，RC值必然很小。 由于RC串并联网络是放大电路的负载之一， RC值的减小加重了放大电路的负载，且由于电路存在寄生电容，其电容减小不能超过一定的限度，否则振荡频率将受寄生电容的影响而不稳定。此外集成运放的带宽较窄，也限制了振荡频率的提高。因而RC振荡电路通常只作为低频振荡用，工作频率一般在1MHZ以下。 如需要产生1MHZ以上频率的正弦信号, 可采用下面介绍的LC正弦波振荡电路。 3. RC串并联网络正弦波振荡电路的局限性 在前面已求得RC串并联网络正弦波振荡电路的振荡频率： 8.3.3LC正弦波振荡电路 1. LC并联回路的选频特性 LC并联电路 C L R LC正弦波振荡电路可产生频率高达1000MHZ的正弦信号, 虽然高速集成运放的带宽较大，但价格高，因而 LC正弦波振荡电路一般用分立元件组成。 LC正弦波振荡电路有变压器反馈式、电感三点式和电容三点式。共同点是用LC并联谐振回路作为选频网络。 图中R表示回路的等效损耗电阻。其数值一般很小。 回路等效阻抗为： 1. 等效阻抗 等效损耗电阻 一般有 则 即 时， 电路发生谐振。 谐振时阻抗最大且为纯阻性 其中 为品质因数， 同时有 即 用来评价回路损耗大小的指标 LC并联电路 C L R 为谐振频率 2. 频率特性 谐振回路具有选频特性 1 由相频特性可知，当ω ω0时，由于ωL1/ωC，回路等效电抗呈感性；反之，回路等效电抗呈容性。 ω = ω0时阻抗虚部为零，所以相