第5章 信号发生电路.ppt

第五章 信号发生电路 5.1 正弦波振荡电路 5.1.1 自激条件 1. 自激振荡 图5-1所示为自激振荡电路的方框图，是基本放大器，是反馈电路，是基本放大器的输入信号，是反馈电路的反馈信号，是放大电路的输出信号。 如图5-1可看出， ， 。如果 ，则 ，即电路中的反馈信号与输入信号无论在幅值上还是在相位上都完全相等，此时电路可维持稳定的信号输出。由此可见，自激振荡的条件为 （1）相位平衡条件 （2）幅值平衡条件 2. 起振和稳幅 振荡电路要激励起振荡，必须要求反馈信号大于输入信号，即必须满足下面的条件： 电路起振后，随着输入信号的幅度增大，受电路中非线性元件的限制， 值会逐渐下降，最后达到 的平衡条件。此后，电路的信号幅度就稳定下来，这个过程称为振荡的稳幅。 5.1.2 正反馈使放大电路自激 振荡电路的组成一般包括 1.??? 基本放大电路 基本放大电路的功能是放大信号，将直流电源的能量转化为交流能量。 2.??? 选频电路 选频网络的功能是实现单一频率信号的振荡。在构成上，选频网络与反馈网络可以单独构成，也可以合二为一。 1.?电路组成 图5-2是RC文氏电桥式正弦波振荡电路的原理图，其中集成运放接成同相比例放大电路；RF和R3构成负反馈支路，起稳幅作用；R1C1和R2C2组成RC串并联网络，它们构成正反馈环节和选频环节。上述两个反馈支路正好形成四臂电桥，故称之为文氏桥式振荡电路。 2.RC串并联网络的频率特性 从图中可以看出：RC串并联网络具有选频特性。当f处于f0之外的其它频率时，传输系数的模较小，且存在相位差。当时，网络的输出电压与输入电压同相，即 （5.8） 3．电路的振荡频率 当 时，网络的输出电压与输入电压同相，满足相位平衡条件。当f处于其它频率时，输出电压与输入电压不同相，不满足相位平衡条件，不可能产生自激振荡。所以，振荡频率只能是 4．起振条件 电路起振必须满足起振条件 。当时，传输系数的模最大， =1/3。因此，可以求出电路放大倍数应满足 。因为同相比例放大电路的电压放大倍数 ，所以Rf应略大于2R3。 5．稳幅方法 在电路图5-2中，R3和Rf构成负反馈支路，调整R3和Rf的值可以改变电路放大倍数，使电路工作在线性区，减小波形失真，实现电路的稳幅。电路有时选用具有负温度系数的热敏电阻作反馈电阻Rf，当起振刚开始时，信号幅度较小，Rf上的功耗较小，Rf的阻值较大，电压放大倍数较大，电路可以起振。当信号幅度增大后，Rf上的功耗增加，其温度随之上升，Rf的阻值减小，电压放大倍数Af下降。当Af下降到3时，输出信号的幅度就会稳定下来，实现了稳幅的作用。 5.1.4 LC正弦波发生器 1．LC并联谐振回路的选频特性 （1）LC并联谐振回路的谐振频率 由图5-6可得， LC谐振回路的等效阻抗为 当 时，Z虚部为零，LC回路呈纯电阻性。此时，端电压与总电流同相，回路发生并联谐振。所以由式（5.11）可推出并联谐振频率为 （2）谐振时的阻抗 由式（5.11）可推出谐振时回路阻抗达到最大，即 定义回路的品质因数Q为 图5-7 RC串并联网络的幅频特性和相频特性 (a) 幅频特性；(b) 相频特性。 由上面的分析，可以得出如下结论： ①LC并联回路具有选频特性。当 时，回路总阻抗为纯电阻，阻值最大。当 时，回路总阻抗呈感性，阻抗值 随 降低而减小，相角为正值；当时，回路总阻抗呈容性，阻抗值 随 提高而减小，相角为负值。 ②LC并联回路的谐振频率与回路参数有关，当回路品质因数Q较高时， ③LC并联谐振回路品质因数Q值越大，则曲线越陡峭，选频特性越好。 2．变压器反馈式LC振荡电路 （1）电路基本组成 （2）幅值平衡条件 （3）相位平衡条件 根据变压器绕组间同名端极性相同的规定，变压器二次测引出的反馈电压与集电极电压的相位相反，即的瞬时极性为正。也即反馈信号与输入信号相位相同，电路为正反馈，满足振荡的相位平衡条件，电路可以起振。 （4）谐振频率 由以上分析可知，电路的谐振频率取决于LC回路的振荡频率，当回路品质因数Q较高时 3. 电感三点式LC振荡电路 （1）电路组成 电感三