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第四章：信号产生电路 软件学院 孔祥杰 信号产生电路 信号产生电路通常称为振荡电路，用于产生一定频率和幅度的电信号。 按输出信号波形的不同，可将信号产生电路分为两大类：正弦波振荡电路和非正弦波振荡电路。 正弦波振荡电路按电路形式又可分为RC振荡电路和LC振荡电路。 非正弦波振荡电路按信号形式又可分为方波、三角波和锯齿波振荡电路。 主要内容 4.1 正弦波振荡电路 4.2 非正弦波信号产生电路 4.1 正弦波振荡电路 正弦波振荡器在测量、自动控制及无线电通信等许多技术领域中有着广泛用途。 调试放大器时，就要用到正弦波发生器，由它产生一个频率和幅度都可调节的正弦信号，作为被调试放大器的输入信号，以便测试放大倍数、频率特性及失真度等性能指标。 4.1 正弦波振荡电路 4.1.1 振荡产生的基本原理 如果Uf和原来的输入信号Ui大小相等且相位相同，假 如这时除去外加信号并将开关S接至2端，由放大器和反馈 网络组成一闭环系统，在没有外加输入信号的情况下，输出 端可维持一定频率和幅度的信号Uo输出，从而实现了自激 振荡。 4.1 正弦波振荡电路 4.1.2 振荡的平衡条件和起振条件 Uf=Ui称为振荡的平衡条件，两者相等是指大小相等而且相位也相同。 由此可得振荡的平衡条件为 振荡的平衡条件应当包括振幅平衡条件和相位平衡条件： 振幅平衡条件 相位平衡条件 1、振荡的平衡条件 4.1.2 振荡的平衡条件和起振条件 2、振荡的起振条件 为使振荡电路在接通直流电源后能够自动起振，则在相位上要求反馈电压与输入电压同相，在幅度上要UfUi。 振幅起振条件 相位起振条件 |AuFu|1 4.1.2 振荡的平衡条件和起振条件 3、正弦振荡电路的组成 放大电路：静态工作点合适，以保证正的放大作用。 正反馈网络：使放大电路输入信号等于反馈信号。 选频网络：确定电路的振荡频率，使电路产生单一频率的正弦振荡。 稳幅环节：使振荡幅值稳定且保证波形完好。 4.1.3 RC振荡电路 定义：采用RC选频网络构成的振荡电路称为RC振荡电路。 适用于低频振荡，一般用于产生1Hz~1MHz的低频信号。 常用的RC振荡电路有RC桥式振荡电路和RC移相式振荡电路。 4.1.3 RC振荡电路 1、RC桥式振荡电路 (1) RC串并联选频网络： Z1 为RC串联电路； Z2 为RC并联电路； RC串并联选频网络的传递函数: 式中 4.1.3 RC振荡电路 RC串并联选频网络的幅频特性和相频特性分别为： 4.1.3 RC振荡电路 RC串并联选频网络幅频特性和相频特性 4.1.3 RC振荡电路 (2) RC桥式振荡电路：将RC串并联选频网络和放大器结合起来即可构成RC振荡电路，放大器件可采用集成运算放大器，也可采用分立元件的放大电路。 RC串并联选频网络接在运算放大器的输出和同相输入端之间，构成正反馈； Rf和R1接在运算放大器的输出端和反相输入端之间，构成负反馈。 正反馈和负反馈电路构成文式桥电路。 4.1.3 RC振荡电路 振荡信号由同相端输入，故构成同相放大器。 输出电压Uo与输入电压Ui同相，其闭环电压放大倍数等于 而RC串并联网络在 ，振荡电路就能满足自激振荡的振幅和相位起振条件，产生自激振荡频率 4.1.3 RC振荡电路 (3) 稳幅措施(书) Rf采用负温度系数热敏电阻 R1可用正温度系数热敏电阻 RC桥式正弦波振荡电路具有振荡频率稳定，带负载能力强，输出电压失真小振荡频率易调节等优点，因此获得相当广泛的应用。 4.1.3 RC振荡电路 例题讲解：书[例4-1] 4.1.3 RC振荡电路 2、振荡频率可调的RC桥式正弦波振荡电路 为了使得振荡频率连续可调，常在RC串并联网络中，用双层波段开关接不同的电容，作为振荡频率f0的粗调；用同轴电位器实现f0的微调。振荡频率的可调范围能够从几赫兹到几百千赫兹。 例题讲解：[例4-2] 4.1.3 RC振荡电路 2、RC移相式振荡电路 由于集成运算放大器的相移为180°，要求反馈网络对某一频率的信号再移相180°。 由于一节RC电路的最大相移为90°但当相移等于90°时，输出电压已接近于零，故两节RC不能满足起振的幅度条件，所以采用三节RC超前相移网络 。 移相式振荡电路的振荡频率为 4.2 非正弦波信号产生电路 4.2.1 电压比较器 电压比较器的基本功能是对两个输入电压进行比较，并根据比较结果输出高电平或低电平电压。电压比较器除广泛应用于信号产生电路外，还广泛应用于信号处理和检测电路等。 1、单门限电压比较器(板书讲解)