第7章信號(hào)產(chǎn)生電路

7.1正弦波振蕩的基本原理7.2RC正弦波振蕩電路7.3LC正弦波振蕩電路本章小結(jié)7.4非正弦信號(hào)產(chǎn)生電路第7章

信號(hào)產(chǎn)生電路1定義：

無需外加輸入信號(hào)，只靠電路本身就能產(chǎn)生并輸出一定頻率和幅度的正弦交流信號(hào)的裝置，稱為正弦波振蕩器，亦稱正弦波發(fā)生器。這種現(xiàn)象稱為自激振蕩。輸出波形如圖1（a)所示。

注意：

在第9章（觸發(fā)器與時(shí)序邏輯電路）中我們講到的多諧振蕩器（無穩(wěn)態(tài)電路）亦稱矩形波發(fā)生器，輸出波形為矩形波，如圖1（b)所示。圖1(a)正弦波圖1(b)矩形波2

應(yīng)用

正弦波振蕩器能產(chǎn)生頻率范圍寬（1Hz-1GHz）、輸出功率大(幾mW-幾十kW)的正弦波信號(hào)，廣泛應(yīng)用于通信、遙控遙感、航空航天、無線電廣播、檢測技術(shù)、熱處理、電加工等領(lǐng)域。

常用的正弦波振蕩器有RC和LC兩種振蕩器。前者輸出頻率低、輸出功率較??；而后者輸出頻率高、輸出功率也較大。工業(yè)上的高頻感應(yīng)爐、超聲波發(fā)生器、正弦波信號(hào)發(fā)生器、半導(dǎo)體接近開關(guān)等，都是振蕩電路的應(yīng)用。3一.產(chǎn)生自激振蕩的條件改成正反饋負(fù)反饋放大器不希望出現(xiàn)自激振蕩，因?yàn)樗鼤?huì)破壞放大器的正常工作。下面只討論正反饋放大器產(chǎn)生自激振蕩的條件。7.1正弦波振蕩器的基本原理Xi–f基本放大器A反饋網(wǎng)絡(luò)FX+doXXfidXXX-=+4反饋信號(hào)代替了放大電路的輸入信號(hào)。如果：XfXi=則去掉,Xi仍有信號(hào)輸出。Xi基本放大器AX+doXXdof基本放大器A反饋網(wǎng)絡(luò)FXX+反饋網(wǎng)絡(luò)FXf5所以，穩(wěn)定的自激振蕩條件也可以寫成：（1）幅值條件：因?yàn)椋篨dof基本放大器A反饋網(wǎng)絡(luò)FXX則穩(wěn)定的自激振蕩條件是：即必須是正反饋（2）相位條件：n取0,1,2…6二.起振條件和穩(wěn)幅原理起振條件：以便產(chǎn)生增幅振蕩（略大于）1、被動(dòng)：器件非線性；2、主動(dòng)：在反饋網(wǎng)絡(luò)中加入非線性穩(wěn)幅環(huán)節(jié)，用以調(diào)節(jié)放大電路的增益。穩(wěn)幅過程：起振時(shí)，穩(wěn)定振蕩時(shí)，穩(wěn)幅措施：起振過程Xdof基本放大器A反饋網(wǎng)絡(luò)FXX71.一個(gè)完善的放大電路2.正反饋網(wǎng)絡(luò)3.選頻網(wǎng)絡(luò)——只對(duì)一個(gè)頻率滿足振蕩條件，從而獲得單一頻率的正弦波輸出。常用的選頻網(wǎng)絡(luò)有RC

選頻和LC選頻4.穩(wěn)幅環(huán)節(jié)——使電路易于起振又能穩(wěn)定振蕩幅度，波形失真小。三.正弦波振蕩器的一般組成8R1C1串聯(lián)阻抗：R2C2并聯(lián)阻抗：頻率特性：7.2RC正弦波振蕩電路一.RC串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的選頻特性9通常，取R1＝R2＝R，C1＝C2＝C，則有：式中：可見：當(dāng)時(shí)，│F│最大，且=0°

│F│max=1/310RC串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)完整的頻率特性曲線：當(dāng)時(shí)，│F│=│F│max=1/3φF+90°|F|11二.RC橋式振蕩器的工作原理在f0處滿足相位條件：因?yàn)椋篈F=131=F11f+=RRA1f2RR=只需：A=3輸出正弦波頻率：穩(wěn)定的振幅條件：Rf引入負(fù)反饋：選：12例題:R=1k，C=0.1F，R1=10k。Rf為多大時(shí)才能起振？振蕩頻率f0=？AF1，31=F11f+RRAA

3Rf

2R1=210=20k=1592Hz起振條件：13能自動(dòng)穩(wěn)幅的振蕩電路半導(dǎo)體熱敏電阻(負(fù)溫度系數(shù)）起振時(shí)Rt較大使A>3,易于起振。當(dāng)uo幅度自激增長時(shí)，Rt減小，A減小。

當(dāng)uo幅度達(dá)某一值時(shí),A=3,穩(wěn)定。受擾動(dòng)，當(dāng)uo增大時(shí)，Rt再減小,使A<3，反之亦然

因此uo幅度自動(dòng)穩(wěn)定于某一幅值。14另一種自動(dòng)穩(wěn)幅的振蕩電路

起振時(shí)D1、D2不導(dǎo)通，Rf1+Rf2略大于2R1。隨著uo的增加，D1、D2逐漸導(dǎo)通，Rf2被短接，A自動(dòng)下降，起到穩(wěn)幅作用。將Rf分為Rf1

和Rf2，

Rf2并聯(lián)二極管15三.RC移相式振蕩電路

1.RC移相電路

（1）RC超前移相電路

（2）RC滯后移相電路

φF+90°+180°+270°φF-90°-180°-270°162.RC超前移相式振蕩電路

在f0或0處滿足相位條件：17一.LC并聯(lián)諧振回路的選頻特性(阻性)LC并聯(lián)諧振特點(diǎn)：諧振時(shí)，當(dāng)電壓u一定的情況下，總電流最小，支路電流是總電流的Q倍，電感與電容的無功功率互相補(bǔ)償，電路呈阻性。R為線圈的等效電阻7.3LC正弦波振蕩器當(dāng)時(shí)，并聯(lián)諧振。諧振時(shí)，電路呈阻性：18

Q為諧振回路的品質(zhì)因數(shù)，Q值越大，曲線越陡越窄，選頻特性越好。LC并聯(lián)電路發(fā)生諧振時(shí)相當(dāng)于一個(gè)大電阻。LC并聯(lián)諧振回路的阻抗幅頻特性曲線|Z|Q小Q大19互感線圈的極性判別1234初級(jí)線圈次級(jí)線圈同名端1234+–+–

在LC振蕩器中，反饋信號(hào)通過互感線圈（即磁耦合的線圈）引出。同名（極性）端：20二.變壓器反饋式LC振蕩電路

工作原理：三極管共射放大器。利用互感線圈的同名端：

滿足相位條件。振蕩頻率:21判斷是否滿足相位條件——瞬時(shí)極性法斷開反饋到放大器的輸入端點(diǎn)，假設(shè)在輸入端加入一正極性的信號(hào)，用瞬時(shí)極性法判斷反饋信號(hào)的極性。若反饋信號(hào)與輸入信號(hào)極性同相(正反饋），則滿足相位條件，能夠起振。+-+(+)22LC正弦波振蕩器舉例滿足相位平衡條件++(+)+(+)23++–（+）

LC正弦波振蕩器舉例振蕩頻率:–滿足相位平衡條件24

1.電感三點(diǎn)式LC振蕩電路振蕩頻率：++-++三.三點(diǎn)式LC振蕩電路+252.電容三點(diǎn)式LC振蕩電路振蕩頻率：+-++26例：試判斷下圖所示三點(diǎn)式振蕩電路是否滿足振蕩的相位條件。+-滿足相位條件277.4非正弦信號(hào)產(chǎn)生電路7.4.1矩形波產(chǎn)生電路

R1RfR3R2DZCu0-++uNuPuR1uCUZ工作原理：設(shè)通電瞬間，電容初始電壓為零；輸出電壓初值：u0=-UZ，則此時(shí)uC反向充電，uC由零變負(fù)。當(dāng)后，u0從-UZ跳變到+UZ。與此同時(shí)，uP變?yōu)椋弘娙蒉D(zhuǎn)而正向充電28當(dāng)后，u0從+UZ跳變到-UZ，電容轉(zhuǎn)而反向充電。如此循環(huán)，產(chǎn)生振蕩，輸出矩形波形。振蕩周期：uct0Up+Up-u0t0+UZ-UZT占空比：矩形波高電平持續(xù)時(shí)間與振蕩周期之比稱為占空比。方波的占空比為50%。若要改變振蕩周期，可調(diào)節(jié)Rf改變電容C的正、反向充電時(shí)間常數(shù)。297.4.2鋸齒波發(fā)生電路

R4R2R3DZ-++A1uN1uP1UZu01R1R7R5-++A2u0R6DCF（波形如下頁所示）uiui=u0翻轉(zhuǎn)條件門限電壓30u01t0UZu0t0-UZT2T1可以證明：若忽略二極管的正向電阻，鋸齒波的振蕩周期為當(dāng)R5、D支路斷開時(shí)（即為三角波產(chǎn)生電路），電容C的正、反向充電時(shí)間常數(shù)相等。此時(shí)，u01變?yōu)榉讲?，u0變?yōu)槿遣?，其振蕩周期為?1本章小結(jié)1.正弦波振蕩的條件：（幅值條件）

（相位條件）3．正弦波振蕩電路主要有RC

振蕩電路和LC振蕩電路兩種。RC振蕩電