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[信息与通信]模拟电路第8章波形发生和信号转换
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。 8.1 产生自激和正弦波的条件 8.2 RC正弦波振荡电路 8.3 LC正弦波振荡电路 8.1 产生自激和正弦波的条件 8.1.1 产生自激振荡的平衡条件 8.1.2 产生自激振荡的起振条件 8.1.3 产生正弦振荡的条件 8.1.1产生自激振荡的平衡条件 1、基本概念: 自激振荡——在没有外加输入信号的条件下,电路内部自发的产生某些频率和幅度的震荡信号的现象。 正弦振荡器——自激振荡产生单一频率的正弦信号的电路。 2、自激振荡的平衡条件 设想: 在电源接通的一瞬间,有很小的电扰动信号(电冲击信号),由于这种电扰动的不规则性,它包含着频率范围很宽的各次谐波。 自激振荡建立过程可用下面的特性曲线来说明 若F不同时 8.2 RC正弦波振荡电路 8.2.1 RC网络的频率响应 8.2.2 RC文氏桥振荡器 8.2.1 RC网络的频率响应 RC串并联网络的电路如图所示。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: 当 f=f0 时的反馈系数F=1/3时,且与频率f0的大小无关。此时的相角 ?F=0?。即改变频率不会影响反馈系数和相角,在调节谐振频率的过程中,不会停振,也不会使输出幅度改变。 结论: 固有频率: f=f0时, f=f0时, 即:vf和vo同相 1 对放大器的要求 1 对放大器的要求 由起振条件知: 幅值条件: 又因为f=f0时, 所以: 相位条件: vf与vi同相,因为vf与vo同相,所 以放大器的vi必须与vo同相 分立元件RC文氏桥振荡电路 RC文氏桥振荡电路如图所示,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。 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。 例:电路如图,已知R4=10KΩ,求R3。若R3≥20K Ω,UO无波形,为什么?如何调才能输出振荡波形?若vO的波形为(B)图,为什么?求vO 的频率的表达式。 8.3 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,正反馈网络因不同类型的LC正弦波振荡电路而有所不同。 8.3.1 LC并联谐振电路的频率响应 8.3.2 变压器反馈LC振荡器 8.3.3 电感三点式LC振荡器 8.3.4 电容三点式LC振荡器 8.3.1 LC并联谐振电路的选频特性 结论: 固有频率: f=f0时, f=f0时, 网络呈纯电阻性 LC参数不同,频率特性不同,与Q有关 8.3.2 变压器反馈LC振荡电路 改进思路: 1 去掉变压器 2 通过增大电感L来增大Q值 8.3.3 电感反馈的LC振荡器—— 电感三点式LC振荡器 1 组成 三部分都有2 判断能否起振 通过调L1可调F,保证使|AvMF|13 振荡频率: 4 存在的问题:对高次谐波分量的抑制差。5 电路特点:(1) 调节频率方便:用可变电容可获得较宽的 频率调节范围。(2)一般用于产生10MHZ以下的信号(3)因为反馈电压取自电感,而电感对高次谐波的阻抗大,不能将高次谐波滤掉,输出波形差(4)因为输出波形差,频率稳定度不高,故多用于要求不高的设备中。如:高频加热器,接收机的本振。 1 组成:三部分都有 2 能否起振:通过调整C2使F满足幅值条件 2 振荡频率: 电路特点: 反馈取自电容,电容对高次谐波分量阻抗很小,所以反馈电压中高次谐波分量小,输出波形好。 C1、C2容量可选得较小,谐振频率高,可达100MHZ 要改变振荡频率可调C1、C2,但影响起振条件,所以该电路适合产生固定频率的信号,要改变频率,通常并联一个小的可变电容。 多用于高频电路,如:调频立体声广播和电视机的本机振荡电路 8.3.4 电容反馈的LC振荡电路——电容三点式 与电感三点式LC振荡电路类似的有电容三点式LC振荡电路,见图11.12。 (a)CB组态 (b)CE组态 图11.12 电容三点式LC振荡电路 例11.1:图11.
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