模擬電路第九章

正弦波發(fā)生電路能產(chǎn)生正弦波輸出，它是在放大電路的基礎(chǔ)上加上正反饋而形成的，它是各類(lèi)波形發(fā)生器和信號(hào)源的核心電路。正弦波發(fā)生電路也稱(chēng)為正弦波振蕩電路或正弦波振蕩器。

9.1產(chǎn)生正弦波的條件9.2

RC正弦波振蕩電路9.3

LC正弦波振蕩電路9信號(hào)產(chǎn)生電路9.1產(chǎn)生正弦波的條件1正弦波發(fā)生電路的組成2產(chǎn)生正弦波的條件3起振條件1正弦波發(fā)生電路的組成

為了產(chǎn)生正弦波，必須在放大電路里加入正反饋，因此放大電路和正反饋網(wǎng)絡(luò)是振蕩電路的最主要部分。但是，這樣兩部分構(gòu)成的振蕩器一般得不到正弦波，這是由于很難控制正反饋的量。如果正反饋量大，則增幅，輸出幅度越來(lái)越大，最后由三極管的非線(xiàn)性限幅，這必然產(chǎn)生非線(xiàn)性失真。反之，如果正反饋量不足，則減幅（電路的損耗），可能停振，為此振蕩電路要有一個(gè)穩(wěn)幅電路。2產(chǎn)生正弦波的條件

產(chǎn)生正弦波的條件與負(fù)反饋放大電路產(chǎn)生自激的條件十分類(lèi)似。只不過(guò)負(fù)反饋放大電路中是由于負(fù)反饋引入不當(dāng)，從而使負(fù)反饋?zhàn)兂闪苏答仯ㄓ休斎胄盘?hào)），影響放大電路的正常工作。而在振蕩電路中加的就是正反饋，振蕩建立后只是一種頻率的信號(hào)（無(wú)輸入信號(hào)）。

振蕩條件

幅度平衡條件

相位平衡條件

AF=A+

F=2n動(dòng)畫(huà)9-1(a)負(fù)反饋放大電路

(b)正反饋振蕩電路

圖9.1振蕩器的方框圖

比較圖9.01(a)和(b)就可以明顯地看出負(fù)反饋放大電路和正反饋振蕩電路的區(qū)別了。由于振蕩電路的輸入信號(hào)，所以

。由于正、負(fù)號(hào)的改變

振蕩器在剛剛起振時(shí)，為了克服電路中的損耗，需要正反饋強(qiáng)一些，即要求這稱(chēng)為起振條件（通過(guò)參數(shù)調(diào)整）。3起振條件

振蕩電路開(kāi)始無(wú)需輸入就能振蕩起來(lái)，由直流電變?yōu)榻涣麟姟ｋ娐方油娫春?，電路出現(xiàn)一個(gè)電沖擊，從而激起一個(gè)微小的反饋信號(hào)加到輸入端，其頻譜分布很廣，只有滿(mǎn)足的信號(hào)才能振蕩起來(lái)。9.2

RC正弦波振蕩電路1RC網(wǎng)絡(luò)的頻率響應(yīng)2RC文氏橋振蕩器9.2

RC正弦波振蕩電路圖9.2RC文氏橋振蕩電路a=0（同相輸入）f=0（正反饋網(wǎng)絡(luò)呈純阻性質(zhì)）a

+f=0滿(mǎn)足相位平衡條件，就可能振蕩起來(lái)。RC具有選頻作用-----兼作選頻網(wǎng)絡(luò)。AF=A+

F

=2n振蕩條件:1RC網(wǎng)絡(luò)的頻率響應(yīng)

RC串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的電路如圖9.2(a)所示。RC串聯(lián)臂的阻抗用Z1表示，RC并聯(lián)臂的阻抗用Z2表示。其頻率響應(yīng)如下:圖9.3(a)RC串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)其中：諧振角頻率和諧振頻率分別為:或幅頻特性:相頻特性:正反饋網(wǎng)絡(luò)呈純阻性質(zhì)，F(xiàn)=1/3，且相位相同。

當(dāng)f=f0時(shí)的反饋系數(shù),且與頻率f0的大小無(wú)關(guān)。此時(shí)的相角F=0。電路發(fā)生串并聯(lián)諧振。有關(guān)曲線(xiàn)見(jiàn)圖9.3(b)。圖9.2(b)RC串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的頻率特性曲線(xiàn)2RC文氏橋振蕩電路

(1)

RC文氏橋振蕩電路的構(gòu)成

RC文氏橋振蕩電路如圖9.2所示，RC串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)是正反饋網(wǎng)絡(luò)，另外還增加了Rf和R1負(fù)反饋網(wǎng)絡(luò)，構(gòu)成串聯(lián)電壓負(fù)反饋。

C、R正反饋支路與Rf、R1負(fù)反饋支路正好構(gòu)成一個(gè)橋路，稱(chēng)為文氏橋。圖9.2RC文氏橋振蕩電路為滿(mǎn)足振蕩的幅度條件=1，所以A=3。為了滿(mǎn)足起振條件A3，達(dá)到穩(wěn)定的平衡狀態(tài)時(shí)，A=3

。f=0a+f=0當(dāng)時(shí):

(2)RC文氏橋振蕩電路的穩(wěn)幅過(guò)程

RC文氏橋振蕩電路的穩(wěn)幅作用是靠熱敏電阻R1實(shí)現(xiàn)的。若R1是正溫度系數(shù)熱敏電阻，當(dāng)輸出電壓升高，R1上所加的電壓升高，即溫度升高，R1的阻值增加，負(fù)反饋增強(qiáng)，輸出幅度下降。反之輸出幅度增加。若熱敏電阻是負(fù)溫度系數(shù)，應(yīng)放置在Rf的位置。動(dòng)畫(huà)9-2是D1，D2和R3并聯(lián)的等效電阻

(a)穩(wěn)幅電路(b)穩(wěn)幅原理圖圖9.4反并聯(lián)二極管的穩(wěn)幅電路采用反并聯(lián)二極管的穩(wěn)幅電路如圖9.4所示。

當(dāng)Vo大時(shí)，二極管支路的交流電流較大，RD較小，Avf較小，于是Vo下降。由圖(b)可看出二極管工作在C、D點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的等效電阻，小于工作在A、B點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的等效電阻，所以輸出幅度小。二極管工作在A、B點(diǎn)，電路的增益較大，引起增幅過(guò)程。當(dāng)輸出幅度大到一定程度，二極管工作在C、D點(diǎn)，增益下降，最后達(dá)到穩(wěn)定幅度的目的。根據(jù)選頻網(wǎng)絡(luò)RC振蕩電路：產(chǎn)生低頻信號(hào)，1HZ---1MHZLC振蕩電路：產(chǎn)生高頻信號(hào)，

1MHZ以上正弦波發(fā)生電路的組成：

放大電路正反饋網(wǎng)絡(luò)選頻網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)幅電路例題：P400-402習(xí)題集及書(shū)P4309.3

LC正弦波振蕩電路

LC正弦波振蕩電路的構(gòu)成與RC正弦波振蕩電路相似，包括有放大電路、正反饋網(wǎng)絡(luò)、選頻網(wǎng)絡(luò)和穩(wěn)幅電路。這里的選頻網(wǎng)絡(luò)是由LC并聯(lián)諧振電路構(gòu)成，正反饋網(wǎng)絡(luò)因不同類(lèi)型的LC正弦波振蕩電路而有所不同。

1.LC并聯(lián)諧振電路的頻率響應(yīng)

2.變壓器反饋LC振蕩器3.電感三點(diǎn)式LC振蕩器

4.電容三點(diǎn)式LC振蕩電路5.石英晶體LC振蕩電路

1.LC并聯(lián)諧振電路的頻率響應(yīng)

LC并聯(lián)諧振電路如圖9.5所示。圖9.5LC并聯(lián)諧振電路考慮電感支路的損耗，用R表示。諧振時(shí)諧振頻率圖9.5LC并聯(lián)諧振電路

諧振時(shí)回路呈純阻性:電感支路電流或電容支路電流與總電流之比，稱(chēng)為并聯(lián)諧振電路的品質(zhì)因數(shù)

對(duì)于圖9.6的諧振曲線(xiàn)，Q值大的曲線(xiàn)較陡較窄，選擇性越強(qiáng)，圖中Q1＞Q2。并聯(lián)諧振電路的諧振阻抗諧振時(shí)LC并聯(lián)諧振電路相當(dāng)一個(gè)電阻。圖9.6LC的諧振曲線(xiàn)2變壓器反饋LC振蕩電路圖9.7變壓器反饋LC振蕩電路變壓器反饋LC振蕩電路如圖9.7所示。

LC并聯(lián)諧振電路作為三極管的負(fù)載，反饋線(xiàn)圈L2與電感線(xiàn)圈Ｌ相耦合,將反饋信號(hào)送入三極管的輸入回路。調(diào)整L2和L匝數(shù)可以改變反饋信號(hào)的強(qiáng)度，滿(mǎn)足振幅平衡條件。a=180，f=180，a+f=360滿(mǎn)足相位平衡條件與同相有關(guān)同名端的極性請(qǐng)參閱圖9.8。

圖9.8同名端的極性

變壓器反饋LC振蕩電路的振蕩頻率與并聯(lián)LC諧振電路相同，為3電感三點(diǎn)式LC振蕩器圖9.9為電感三點(diǎn)式LC振蕩電路。電感線(xiàn)圈L1和L2是一個(gè)線(xiàn)圈，2點(diǎn)是中間抽頭。LC并聯(lián)諧振電路中，電感的首端1、中間抽頭2和尾端3，其交流通道分別與放大電路的B

、E和C相連，反饋信號(hào)取自L2的電壓，稱(chēng)之為電感三點(diǎn)式LC振蕩電路。圖9.10為另一種電感三點(diǎn)式LC振蕩電路。

圖9.9電感三點(diǎn)式LC振蕩器圖9.10電感三點(diǎn)式LC振蕩器，滿(mǎn)足相位平衡條件調(diào)整L2和L匝數(shù)可以改變反饋信號(hào)的強(qiáng)度，滿(mǎn)足振幅平衡條件。振蕩頻率：反饋信號(hào)取自L2的電壓與同相缺點(diǎn)：Vf取自L2，L2對(duì)高次諧波（相對(duì)f0而言）阻抗大，因而引起振蕩電路輸出波形中諧波分量增大，波形不理想。圖9.12電容三點(diǎn)式LC振蕩電路4電容三點(diǎn)式LC振蕩電路與電感三點(diǎn)式LC振蕩電路類(lèi)似的有電容三點(diǎn)式LC振蕩電路，見(jiàn)圖9.12。滿(mǎn)足相位平衡條件與同相,4電容三點(diǎn)式LC振蕩電路調(diào)整C2和C1可以改變反饋信號(hào)的強(qiáng)度，滿(mǎn)足振幅平衡條件。振蕩頻率：特點(diǎn)：Vf取自C2，C2對(duì)高次諧波（相對(duì)f0而言）阻抗小，因而可將高次諧波分量濾除，所以輸出波形好。例9.1：圖9.13為一個(gè)三點(diǎn)式振蕩電路試判斷是否滿(mǎn)足相位平衡條件。圖9.13例題9.1的電路圖5石英晶體LC振蕩電路在有些信號(hào)產(chǎn)生電路中，要求振蕩電路的振蕩頻率有一定的穩(wěn)定度。fO與L、C和R等參數(shù)有關(guān)。Q值越大，穩(wěn)定度越高，石英晶體的Q值很大，所以高精度的振蕩電路采用石英晶體振蕩電路。5石英晶體LC振蕩電路

利用石英晶體的高品質(zhì)因數(shù)的特點(diǎn)，構(gòu)成LC振蕩電路，如圖9.14所示。

(a)串聯(lián)型f0=fs

（b）并聯(lián)型fs<f0<fp

圖9.14石英晶體振蕩電路

石英晶體的阻抗頻率特性曲線(xiàn)見(jiàn)圖9.15,圖9.15石英晶體的電抗曲線(xiàn)它有一個(gè)串聯(lián)諧振頻率fs,一個(gè)并聯(lián)諧振頻率

fp，二者十分接近。

對(duì)于圖9.15(a)的電路與電感三點(diǎn)式振蕩電路相似。要使反饋信號(hào)能傳遞到發(fā)射極，為此石英晶體應(yīng)處于串聯(lián)諧振點(diǎn)串聯(lián)型f0=fs

，此時(shí)晶體的阻抗接近為零。

對(duì)于圖9.14(b)的電路，