模拟电路基础简明教程 (9).ppt

* 第八章　波形发生器 8.1　正弦波振荡电路的分析方法 8.2　RC 正弦波振荡电路 8.3　LC 正弦波振荡电路 8.4　石英晶体振荡器 8.5　非正弦波发生电路 8.1　正弦波振荡电路的分析方法 8.1.1　产生正弦波振荡的条件 ~ 放大电路 反馈网络 　　如果反馈电压 uf 与原输入信号 ui 完全相等，则即使无外输入信号，放大电路输出端也有一个正弦波信号——自激振荡。 图 8.1.1　反馈放大电路产生自激振荡的条件 由此知放大电路产生自激振荡的条件是： 即： 所以产生正弦波振荡的条件是： ——幅度平衡条件 ——相位平衡条件 8.1.2　正弦波振荡电路的组成和分析步骤 　　组成：放大电路、反馈网络、选频网络和稳幅环节。 　　分析步骤： 　　一、判断能否产生正弦波振荡 　　1. 检查电路是否具备正弦波振荡的组成部分； 　　2. 检查放大电路的静态工作点是否能保证放大电路正常工作； 　　3. 分析电路是否满足自激振荡的相位平衡条件和振幅平衡条件。 　　判断相位平衡条件的方法是：瞬时极性法。 　　二、估算振荡频率和起振条件 8.2　RC 正弦波振荡电路 8.2.1　RC 串并联网络振荡电路 电路组成： 放大电路 —— 集成运放 A ； 选频与正反馈网络 —— R、C 串并联电路； 稳幅环节 —— RF 与 R? 组成的负反馈电路。 图 8.2.1 图 8.2.2 一、RC 串并联网络的选频特性 Z1 Z2 取 R1 = R2 = R ， C1 = C2 = C ，令 则： 　　得 RC 串并联电路的幅频特性为： 相频特性为： 最大，?F = 0。 0 ?F 0 1/3 +90o -90o 图 8.2.3 二、振荡频率与起振条件 1. 振荡频率 2. 起振条件 f = f0 时， 由振荡条件知： 所以起振条件为： 同相比例运放的电压放大倍数为 即要求： 三、振荡电路中的负反馈 　　引入电压串联负反馈，可以提高放大倍数的稳定性，改善振荡电路的输出波形，提高带负载能力。 反馈系数 　　改变 RF，可改变反馈深度。增加负反馈深度，并且满足 　　则电路可以起振，并产生比较稳定而失真较小的正弦波信号。 　　采用具有负温度系数的热敏电阻 RT 代替反馈电阻 RF ，可实现自动稳幅。 RT 图 8.2.4 8.2.2　其他形式的 RC 振荡电路 一、移相式振荡电路 　　集成运放产生的相位移 ?A = 180o，如果反馈网络再相移 180o，即可满足产生正弦波振荡的相位平衡条件。 振荡频率为： 0 ? 270o 180o 90o 　　当 f = f0 时，相移 180o，满足正弦波振荡的相位条件。 起振条件：RF 12 R 图 8.2.6 二、双 T 选频网络振荡电路 振荡频率约为： 　　当 f = f0 时，双 T 网络的相移为 ?F = 180o；反相比例运放的相移 ?A = 180o，因此满足产生正弦波振荡的相位平衡条件。 　　如果放大电路的放大倍数足够大，同时满足振幅平衡条件，即可产生正弦波振荡。 图 8.2.8 表 8 - 1　三种 RC 振荡电路的比较 　　选频特性好，适用于产生单一频率的振荡波形。 　　电路简单，经济方便，适用于波形要求不高的轻便测试设备中。 　　可方便地连续调节振荡频率，便于加负反馈稳幅电路，容易得到良好的振荡波形。 电路特点及应用场合 起振条件 振荡频率 电路形式 双 T 网络选频振荡电路 移相式振荡电路 RC 串并联网络振荡电路 名称 8.3　LC 正弦波振荡电路 8.3.1　LC 并联电路的特性 　　当频率变化时，并联电路阻抗的大小和性质都发生变化。 并联电路的导纳： 当 电路发生并联谐振。 图 8.3.1 并联谐振角频率 令： ——谐振回路的品质因数 当 Q 1 时 谐振频率： 回路等效阻抗： LC 并联回路的阻抗： 发生并联谐振时， 在谐振频率附近， 可见，Q 值不同，回路的阻抗不同。 　　不同 Q 值时，LC 并联电路的幅频特性： Z01 Z02 Q1 Q2 Q1 Q2 相频特性： ?F +90o -90o Q1 Q2 Q1 Q2 感性 纯阻 容性 结论： 　　1. 当 f = f0 时，电路为纯电阻性，等效阻抗最大；当 f f0 时，电路为感性；当 f f0 时，电路为容性。所以 LC 并联电路具有选频特性。 　　2. 电路的品质因数 Q 愈大，选频特性愈好。 图 8.3.2 谐振时 LC 回路中的电流 电容支路的电流： 并联回路的输入电流： 所以： 当 Q 1 时， 　　结论：谐振时，电容支路的电流与电感支路的电流大小近似相等，而谐振回路的输入电流极小。 8.3.2　变压器反馈式振荡电路 一、电路组成 　　用瞬时极性判断为正反馈，所