振荡电路分析及应用.ppt

是谐振回路的总电容。电路优缺点容易起振,振荡频率高,可达100MHz以上。输出波形较好,这是由于C2对高次谐波的阻抗小,反馈电压中的谐波成分少,故振荡波形较好。但调节频率不方便。因为C1、C2的大小既与振荡频率有关,也与反馈量有关。改变C1（或C2）时会影响反馈系数,从而影响反馈电压的大小,造成电路工作性能不稳定。其中４.串联改进型电容反馈式LC振荡电路串联改进型电容反馈式LC振荡电路又称克拉泼振荡电路,如图7.11所示。其中CΣ表示回路总电容（7.11）（7.12）当C３?C1,C3?C2时,CΣ≈C3。图7.11克拉泼振荡电路7.1.4晶体振荡电路石英晶体的谐振特性与等效电路石英晶体谐振器是晶振电路的核心元件,其结构和外形如图7.12所示。石英晶体谐振器是从一块石英晶体上按确定的方位角切下的薄片,这种晶片可以是正方形、矩形或圆形、音叉形的,然后将晶片的两个对应表面上涂敷银层,并装上一对金属板,接出引线,封装于金属壳内。为什么石英晶体能作为一个谐振回路,而且具有极高的频率稳定度呢？这要从石英晶体的固有特性来进行分析。物理学的研究表明,当石英晶体受到交变电场作用时,即在两极板上加以交流电压,石英晶体便会产生机械振动。反过来,若对石英晶体施加周期性机械力,使其发生振动,则又会在晶体表面出现相应的交变电场和电荷,即在极板上有交变电压。当外加电场的频率等于晶体的固有频率时,便会产生“机—电共振”,振幅明显加大,这种现象称为压电谐振。它与LC回路的谐振现象十分相似。?图7.12石英晶体谐振器石英晶体振荡器；(b)外形图压电谐振的固有频率与石英晶体的外形尺寸及切割方式有关。从电路上分析,石英晶体可以等效为一个LC电路,把它接到振荡器上便可作为选频环节应用。图7.13为石英晶体在电路中的符号和等效电路。图7.13石英晶体的符号和等效电路符号；(b)等效电路图7.14为石英晶体谐振器的电抗-频率特性。图7.14可知,它具有两个谐振频率,一个是L、C、R支路发生串联谐振时的串联谐振频率fs,另一个是L、C、R支路与C0支路发生并联谐振时的并联谐振频率fp,由图7.13等效电路得1（7.13）2（7.14）3图7.14石英晶体的电抗—频率特性石英晶体振荡电路石英晶体振荡器可以归结为两类,一类称为并联型,另一类称为串联型。前者的振荡频率接近于fp,后者的振荡频率接近于fs,分别介绍如下。图7.15所示为并联型石英晶体振荡器。当f0在fs~fp的窄小的频率范围内时,晶体在电路中起一个电感作用,它与C1、C2组成电容反馈式振荡电路。图7.15并联型石英晶体振荡电路可见,电路的谐振频率f0应略高于fs,C1、C2对f0的影响很小,电路的振荡频率由石英晶体决定,改变C1、C2的值可以在很小的范围内微调f0。图7.16所示为串联型石英晶体振荡电路。7.16串联型石英晶体振荡电路7.2.1矩形波发生器图7.17(a)是一种能产生矩形波的基本电路,也称为方波振荡器。由图可见,它是在滞回比较器的基础上,增加一条RC充、放电负反馈支路构成的。工作原理在图7.17（a）中,电容Ｃ上的电压加在集成运放的反相端,集成运放工作在非线性区,输出只有两个值:+Uz和-Uz。设在刚接通电源时,电容Ｃ上的电压为零,输出为正饱和电压+Uz,同相端的电压为7.2非正弦信号发生器01电容C在输出电压+Uz的作用下开始充电,充电电流03当充电电压uC升至05电压由+Uz值翻至－Uz,同相端电压变为02iＣ经过电阻Rf,如图7.17（a）的实线所示。04值时,由于运放输入端u－u＋,于是电路翻转,输出图7.17矩形波发生电路及其波形电容C开始放电,uC开始下降,放电电流iC如图（a）中虚线所示。当电容电压uC降至值时,由于u－u＋,于是输出电压又翻转到uo=+Uz值。如此周而复始,在集成运放的输出端便得到了如图7.17（b）所示的输出电压的波形。01振荡频率及其调节电路输出的矩形波电压的周期T取决于充、放电的RC时间常数。可以证明其周期为02则振荡频率为03（7.15）04改变RC值就可以调节矩形波的频率。7.2.2三角波发生器角波发生器的基本电路如图7.18(a)所示。集成运放A1