《模拟电子技术基础》教案 第八章 波形的发生与信号的转换高教版.doc

第八章 波形的发生与信号的转换（6学时） 主要内容: 8.1 正弦波振荡电路的振荡条件 8.2 RC正弦波振荡电路 8.3 LC正弦波振荡电路 基本要求: 8.1 掌握正弦波振荡的相位平衡条件、幅度平衡条件 8.2 掌握RC正弦波振荡电路的工作原理、起振条件、稳幅原理及振荡频率的计算 8.3 掌握LC正弦波振荡电路的工作原理、起振条件、稳幅原理及振荡频率的计算 教学要点： 介绍正弦波振荡电路的振荡条件，重点介绍RC、LC正弦波振荡电路 讲义摘要： 8.1正弦波振荡电路的振荡条件 引 言 正弦波发生电路能产生正弦波输出，它是在放大电路的基础上加上正反馈而形成的，它是各类波形发生器和信号源的核心电路。正弦波发生电路也称为正弦波振荡电路或正弦波振荡器。 一、正弦波产生条件 1. 正弦波振荡电路 为了产生正弦波，必须在放大电路里加入正反馈，因此放大电路和正反馈网络是振荡电路的最主要部分。但是，这样两部分构成的振荡器一般得不到正弦波，这是由于很难控制正反馈的量。 如果正反馈量大，则增幅，输出幅度越来越大，最后由三极管的非线性限幅，这必然产生非线性失真。反之，如果正反馈量不足，则减幅，可能停振，为此振荡电路要有一个稳幅电路。 为了获得单一频率的正弦波输出，应该有选频网络，选频网络往往和正反馈网络或放大电路合而为一。选频网络由R、C和L、C等电抗性元件组成。正弦波振荡器的名称一般由选频网络来命名。 因此,正弦波振荡电路由放大电路、正反馈网络、选频网络、稳幅电路组成。 2. 振荡平衡条件 产生正弦波的条件与负反馈放大电路产生自激的条件十分类似。只不过负反馈放大电路中是由于信号频率达到了通频带的两端，产生了足够的附加相移，从而使负反馈变成了正反馈。在振荡电路中加的就是正反馈，振荡建立后只是一种频率的信号，无所谓附加相移。 (a) 负反馈放大电路 (b) 正反馈振荡电路 图8.1.1负反馈放大电路和正反馈振荡电路框图比较 正反馈一般表达式： 振荡条件为： 包括振幅平衡条件： ，相位平衡条件：( AF = (A+( F= (2n( 3. 起振条件和稳幅原理 振荡器在刚刚起振时，为了克服电路中的损耗，需要正反馈强一些，即要求 。既然 ，起振后就要产生增幅振荡，需要靠三极管大信号运用时的非线性特性去限制幅度的增加，这样电路必然产生失真。这就要靠选频网络的作用，选出失真波形的基波分量作为输出信号，以获得正弦波输出。 也可以在反馈网络中加入非线性稳幅环节，用以调节放大电路的增益，从而达到稳幅的目的。这在下面具体的振荡电路中加以介绍。 二、RC正弦波振荡电路 1. RC网络的频率响应 1） RC串并联网络的电路 如图8.2.1 所示。RC串联臂的阻抗用Z1表示，RC并联臂的阻抗用Z2表示。 其频率响应如下: 图8.2.1 RC串并联网络 2）频率特性 (1) 幅频特性表达式: （2）: 频率特性曲线如图图8.2.2 (a) 幅频特性曲线 (b) 相频特性曲线 图8.2.2 频率特性曲线 振荡频率为 时 ，幅频值最大为1/3，相位(F=0( 因此该网络有选频特性。 2. RC文氏桥振荡器 (1) RC文氏桥振荡电路的构成 RC文氏桥振荡电路如图8.2.3所示，RC 串并联网络是正反馈网络，另外还增加了R3和R4负反馈网络。C1、R1和C2、R2正反馈支路与R3、R4负反馈支路 正好构成一个桥路，称为文氏桥。 如下图8.2.3 文氏桥式振荡电路 图8.2.3 图8.2.3 可导出： 图8.2.3 文氏桥式振荡电路 为满足振荡的幅度条件 ( (=1，所以Af≥3。加入R3、R4支路，构成串联电压负反馈。 (2) RC文氏桥振荡电路的稳幅过程 RC文氏桥振荡电路的稳幅作用是靠热敏电阻R4实现的。R4是正温度系数热敏电阻，当输出电压升高，R4上所加的电压升高，即温度升高，R4的阻值增加，负反馈增强，输出幅度下降。反之输出幅度增加。若热敏电阻是负温度系数，应放置在R3的位置。 采用反并联二极管的稳幅电路如图8.2.4所示：二极管工作在A、B点，电路的增益较大，引起增幅过程。当输出幅度大到一定程度，增益下降，最后达到稳定幅度的目的。 图8.2.4 反并联二极管的稳幅电路 三、LC正弦波振荡电路 LC正弦波振荡电路的构成与RC正弦波振荡电路相似，包括有放大电路、正反馈网络、选频网络和稳幅电路。这里的选频网络是由LC并联谐振电路构成，正