中職電子線路第六章-正弦波振蕩器教學(xué)課件

1、正版可修改PPT課件(中職）電子線路第六章_正弦波振蕩器教學(xué)課件第六章 正弦波振蕩器教學(xué)目標(biāo)第一節(jié) 自激振蕩器的基本原理第二節(jié) LC正弦波振蕩器第三節(jié) 石英晶體振蕩器第四節(jié) RC振蕩器和壓控振蕩器教學(xué)目標(biāo)1.理解自激振蕩的原理，掌握自激振蕩的條件，了解自激振蕩的建立過(guò)程。2.理解變壓器耦合式LC振蕩電路的構(gòu)成和工作原理。3.理解石英晶體振蕩電路的構(gòu)成和工作原理，了解石英晶體在不同類型的振蕩電路中的作用。4.了解反饋式LC振蕩器的分類，會(huì)分析其工作原理，理解反饋式振蕩器的特點(diǎn)。5.了解石英晶體的基本特性、符號(hào)、等效電路及諧振頻率的基本知識(shí)。返回第一節(jié) 自激振蕩器的基本原理一、振蕩器的組成圖6-1

2、所示是正反饋放大器方框圖，圖6 -2所示是自激振蕩器方框圖，振蕩器是由一個(gè)基本放大電路和一個(gè)正反饋網(wǎng)絡(luò)組成二、自激振蕩過(guò)程當(dāng)振蕩器接通電源的瞬間，電路受到擾動(dòng)，這個(gè)擾動(dòng)就是一個(gè)初始信號(hào)，這個(gè)微弱的電壓經(jīng)過(guò)“放大-選頻-正反饋-再放大”的過(guò)程，使輸出信號(hào)的幅度逐漸增大，振蕩便由小到大地建立起來(lái)。日常生活中遇到的自激振蕩現(xiàn)象如圖6-3所示下一頁(yè)返回第一節(jié) 自激振蕩器的基本原理三、自激振蕩的形成條件1.平衡條件：就是振蕩電路維持等幅振蕩的條件。(1)振幅平衡條件要求在振蕩剛開(kāi)始時(shí) 使得頻率為f0的信號(hào)幅值逐漸增大，當(dāng)信號(hào)的幅值達(dá)到要求后，再通過(guò)一定的方法使反饋環(huán)路滿足 ，從而將振蕩電壓的幅值穩(wěn)定下來(lái)

3、。下一頁(yè)返回上一頁(yè)第一節(jié) 自激振蕩器的基本原理(2)相位平衡條件判斷放大器是否滿足自激振蕩的相位條件，可采用瞬時(shí)極性法，先判斷此電路是否是正反饋電路，若是正反饋電路，則只要滿足振幅平衡條件，即可產(chǎn)生振蕩;否則一定不會(huì)產(chǎn)生振蕩。 一個(gè)放大器必須同時(shí)滿足上述兩個(gè)平衡條件，才能夠產(chǎn)生自激振蕩。下一頁(yè)返回上一頁(yè)第一節(jié) 自激振蕩器的基本原理2.振蕩器的起振條件在振蕩電路開(kāi)始工作時(shí)，如果能滿足 通過(guò)振蕩電路的放大與選頻作用，就能將與選頻網(wǎng)絡(luò)頻率相同的正弦波信號(hào)放大并反饋到放大電路的輸入端，而其他頻率的信號(hào)則被選頻網(wǎng)絡(luò)抑制掉。這樣就能使振蕩電路在接通電源后，從小到大地建立起振蕩，直至 時(shí)，振蕩幅度穩(wěn)定下來(lái)。

4、 所以通常把 稱為自激振蕩的起振條件。 返回上一頁(yè)第二節(jié) LC正弦波振蕩器LC振蕩器由放大器、 LC選頻網(wǎng)絡(luò)和反饋網(wǎng)絡(luò)三部分組成。 LC振蕩器多采用分立元件，它主要分成變壓器耦合式振蕩器和三點(diǎn)式振蕩器兩大類。一、LC并聯(lián)諧振回路的選頻特性圖6-4所示為L(zhǎng)C并聯(lián)諧振回路1. LC并聯(lián)諧振回路的固有頻率當(dāng)LC諧振回路的參數(shù)確定之后，它的諧振頻率可表示為:下一頁(yè)返回第二節(jié) LC正弦波振蕩器2.Z的性質(zhì)與外加頻率f的關(guān)系當(dāng)外加信號(hào)頻率滿足 ,Z為容性;當(dāng)外加信號(hào)頻率滿足 ,Z為感性;當(dāng)外加信號(hào)頻率滿足 ,Z為電阻性下一頁(yè)返回上一頁(yè)第二節(jié) LC正弦波振蕩器二、諧振及其特點(diǎn)1. LC并聯(lián)諧振的條件對(duì)于LC

5、并聯(lián)諧振回路來(lái)說(shuō)，當(dāng)滿足f =fo，時(shí)，回路呈純電阻性。此時(shí)回路中的電壓與電流相位相同，就稱回路出現(xiàn)了并聯(lián)諧振2. LC并聯(lián)諧振的特點(diǎn) 并聯(lián)諧振時(shí)，電路具有電壓與電流相位相同、總阻抗呈純電阻性且阻值為最大的特點(diǎn)。并聯(lián)諧振時(shí)，總阻抗Z可用下式計(jì)算:下一頁(yè)返回上一頁(yè)第二節(jié) LC正弦波振蕩器3.諧振曲線幅頻特性曲線：反映總阻抗大小與外加信號(hào)頻率變化規(guī)律相頻特性曲線：反映vAB與iAB之間的相位差隨外加信號(hào)頻率變化規(guī)律如圖6-5所示損耗電阻R的大小與回路性能的好壞有直接關(guān)系。這一關(guān)系通常用品質(zhì)因數(shù)Q來(lái)表示下一頁(yè)返回上一頁(yè)第二節(jié) LC正弦波振蕩器三、變壓器耦合式LC振蕩器變壓器耦合式LC振蕩器是通過(guò)變壓

6、器耦合將反饋信號(hào)送到放大器的輸入端。1.共射變壓器耦合式LC振蕩器(1)電路元件的作用:圖6 -6所示電路為共射變壓器耦合式LC振蕩器電路。圖6-7所示為其幅頻特性曲線(2)振蕩過(guò)程下一頁(yè)返回上一頁(yè)第二節(jié) LC正弦波振蕩器2.共基變壓器耦合式L(振蕩器(1)電路元件的作用:圖6 -8所示電路為共基變壓器耦合式LC振蕩器電路。(2)原理分析該電路的反饋是通過(guò)變壓器L2和L之間的互感作用產(chǎn)生的，L2在L上產(chǎn)生感生電動(dòng)勢(shì)，L C選頻網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行選頻。正反饋量的大小可以通過(guò)調(diào)節(jié)L的匝數(shù)或L,L2兩個(gè)線圈之間的距離來(lái)改變。調(diào)整可變電容器 C 可調(diào)節(jié)振蕩頻率。下一頁(yè)返回上一頁(yè)第二節(jié) LC正弦波振蕩器四、三點(diǎn)式

7、LC振蕩器三點(diǎn)式LC振蕩器分電感三點(diǎn)式和電容三點(diǎn)式兩種。如圖6-9所示1.電感三點(diǎn)式振蕩器圖6-10所示是電感三點(diǎn)式振蕩器的電路原理圖和交流通路。該電路的振蕩頻率為：下一頁(yè)返回上一頁(yè)第二節(jié) LC正弦波振蕩器2.電容三點(diǎn)式振蕩器圖6-11所示是電容三點(diǎn)式振蕩器的電路原理圖和交流通路。其工作原理與電感三點(diǎn)式振蕩器相似，振蕩頻率可用以下公式計(jì)算:3.改進(jìn)型電容三點(diǎn)式振蕩器為了減小極間電容的影響，提高振蕩頻率的穩(wěn)定性，常采用圖6 -12所示改進(jìn)型電容三點(diǎn)式振蕩電路。返回上一頁(yè)第三節(jié) 石英晶體振蕩器一、石英晶體天然石英晶體的主要成分是二氧化硅石英晶體諧振器，簡(jiǎn)稱石英晶體，其結(jié)構(gòu)、符號(hào)與外形如圖6-13所

8、示。若在石英晶體兩電極間加上電壓，晶片將產(chǎn)生機(jī)械形變;反之，如在晶片上施加機(jī)械壓力，晶片表面會(huì)產(chǎn)生電荷，這種物理現(xiàn)象稱為壓電效應(yīng)。如果外加交變電壓的頻率與晶體固有頻率相等時(shí)，振幅將達(dá)到最大，這就是晶體的壓電諧振。產(chǎn)生壓電諧振的頻率稱為石英晶體的諧振頻率。下一頁(yè)返回第三節(jié) 石英晶體振蕩器石英晶體諧振器的等效電路如圖6-14（a）所示。分析石英晶體諧振器等效電路，得出這個(gè)電路有兩個(gè)諧振頻率。如圖6-14(b)所示(1)當(dāng)RLC支路發(fā)生串聯(lián)諧振時(shí)，等效為純電阻R，阻抗最小，且其串聯(lián)諧振頻率為(2)當(dāng)外加信號(hào)頻率高于f時(shí)，RLC支路呈電感特性，它與Co支路發(fā)生并聯(lián)諧振，諧振頻率為下一頁(yè)返回上一頁(yè)第三節(jié)

9、 石英晶體振蕩器二、石英晶體的基本特性及其等效電路1.壓電效應(yīng)石英晶體諧振器的電路符號(hào)如圖6-15所示在切得的石英晶片上加壓力時(shí)，晶片表面會(huì)產(chǎn)生電荷，電荷的多少基本上與壓力所引起的形變成正比，電荷的正負(fù)將取決于所加機(jī)械力是拉力還是壓力。反之，如果把電壓加到晶片上，則晶片產(chǎn)生機(jī)械壓力。以上現(xiàn)象叫做石英晶片的壓電效應(yīng)。石英晶片和其他物體一樣存在著固有振動(dòng)頻率，當(dāng)外加信號(hào)的頻率與晶片的固有振動(dòng)頻率相等時(shí)，將產(chǎn)生諧振，此頻率稱為晶體諧振器的諧振頻率。下一頁(yè)返回上一頁(yè)第三節(jié) 石英晶體振蕩器2.石英晶體的等效電路如圖6-16所示，其中L1, C1, R1分別為石英晶體的模擬動(dòng)態(tài)等效電感、等效電容和損耗電阻

10、，Co為靜態(tài)電容，是晶體不振動(dòng)時(shí)的近似電容。一般的參數(shù)范圍約為下一頁(yè)返回上一頁(yè)第三節(jié) 石英晶體振蕩器從石英晶體諧振器的等效電路可知，這個(gè)電路有兩個(gè)諧振頻率，當(dāng)支路串聯(lián)諧振時(shí)，串聯(lián)諧振頻率為:當(dāng)?shù)刃щ娐凡⒙?lián)諧振時(shí)，并聯(lián)諧振頻率為:因?yàn)镃1遠(yuǎn)小于C0,故上式可近似為:下一頁(yè)返回上一頁(yè)第三節(jié) 石英晶體振蕩器三、石英晶體振蕩器的基本電路1.并聯(lián)型石英晶體振蕩器圖6-17(a)所示為并聯(lián)型石英晶體振蕩器電路原理圖，圖6-17(b)是它的交流通路。2.串聯(lián)型石英晶體振蕩器圖6-18所示電路為串聯(lián)型石英晶體振蕩器。返回上一頁(yè)第四節(jié) RC振蕩器和壓控振蕩器常用的RC振蕩器有RC橋式和RC移相式兩種一、RC橋式

11、振蕩器1.RC串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò)選頻網(wǎng)絡(luò)電路如圖6- 19 (a)所示，其幅頻特性和相頻特性如圖6-19 (b)所示。當(dāng)R1=R2=R,C1=C2=C時(shí)，文氏電橋振蕩器的振蕩頻率只要放大器的開(kāi)環(huán)電壓放大倍數(shù)大于3，就能滿足振幅平衡條件，且RC串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的輸出電壓和輸入電壓是同相的。下一頁(yè)返回第四節(jié) RC振蕩器和壓控振蕩器2. RC橋式振蕩器RC橋式振蕩器如圖6-20所示，它由RC選頻反饋網(wǎng)絡(luò)和兩級(jí)共射放大器組成。放大部分引入了負(fù)反饋:提高放大倍數(shù)的穩(wěn)定性;提高放大器的輸入電阻，減小輸出電阻集成RC橋式振蕩器，如圖6 -21所示電路。下一頁(yè)返回上一頁(yè)第四節(jié) RC振蕩器和壓控振蕩器二、壓控振蕩器當(dāng)振蕩

12、頻率發(fā)生變化時(shí)，壓控振蕩器可以自動(dòng)進(jìn)行調(diào)節(jié)，使頻率恢復(fù)正常，因此廣泛地運(yùn)用在彩色電視、手機(jī)等高頻振蕩電路中。1.壓控振蕩器的電路構(gòu)成圖6 -22所示為一個(gè)典型的壓控振蕩器的樞圖，它由基本振蕩器、比較器和基準(zhǔn)頻率發(fā)生器等組成2.工作原理返回上一頁(yè)圖6-1 正反饋放大器方框圖返回圖6-2 自激振蕩器方框圖返回圖6-3 傳聲器的自激振蕩過(guò)程返回圖6-4 LC并聯(lián)諧振回路返回圖6-5 并聯(lián)諧振回路的頻率特性曲線返回圖6-6 共射變壓器耦合式LC振蕩器返回圖6-7 LC并聯(lián)的幅頻特性曲線返回圖6-8 共基變壓器耦合式LC振蕩器返回圖6-9 電感三點(diǎn)式和電容三點(diǎn)式連接方式返回圖6-10 電感三點(diǎn)式振蕩器電路圖返回圖6-11 電容三點(diǎn)式振蕩器返回 圖6-12 改進(jìn)