模電部分第9章(潘)信號(hào)發(fā)生器課件

第九章信號(hào)產(chǎn)生電路概述1正弦波振蕩器的振蕩條件2RC正弦波振蕩電路3LC正弦波振蕩電路RC串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò)的選頻特性電路的構(gòu)成振蕩的建立與穩(wěn)定、振蕩頻率與調(diào)整LC選頻放大電路變壓器反饋LC振蕩器三點(diǎn)式LC振蕩電路石英晶體振蕩電路4非正弦信號(hào)產(chǎn)生電路比較器方波產(chǎn)生電路信號(hào)產(chǎn)生電路概述常用的正弦波振蕩器：LC振蕩電路:輸出功率大、頻率高。RC振蕩電路:輸出功率小、頻率低。石英晶體振蕩電路：頻率穩(wěn)定度高。

應(yīng)用：無(wú)線(xiàn)電通訊、廣播電視，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(kāi)關(guān)等。

放大電路在無(wú)輸入信號(hào)的情況下，就能輸出一定頻率和幅值的交流信號(hào)（又稱(chēng)振蕩器）。輸出的交流電能是從電源的直流電能轉(zhuǎn)換而來(lái)的。

正弦波振蕩電路就是一個(gè)沒(méi)有輸入信號(hào)的帶選頻網(wǎng)絡(luò)的正反饋放大電路。

信號(hào)發(fā)生器從波形上分為正弦波振蕩器和非正弦波振蕩器（方波、鋸齒波、三角波等）。信號(hào)發(fā)生器：振蕩波形：正弦波振蕩器：§9、1正弦波振蕩器的振蕩條件AF=a+f=2n振蕩條件幅度平衡條件

相位平衡條件n=0,1,2．．．

仍有穩(wěn)定的輸出。反饋信號(hào)代替了放大電路的輸入信號(hào)?！?.2RC正弦波振蕩電路電路原理(1)

電路的構(gòu)成

RC串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)是正反饋網(wǎng)絡(luò)，Rf和R1為負(fù)反饋網(wǎng)絡(luò)。

RC串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)與Rf、R1負(fù)反饋支路正好構(gòu)成一個(gè)橋路，稱(chēng)為橋式。（2）RC串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò)的選頻特性令ω0=1/RC反饋系數(shù)ω=ω0=1/RC或f=f0=1/2πRCFVmax=1/3RC串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的頻率特性曲線(xiàn)

當(dāng)f=f0時(shí)的反饋系數(shù)FVmax=1/3。此時(shí)的相角f=0。改變RC可調(diào)節(jié)諧振頻率(4)振蕩頻率與振蕩波形

因?yàn)锳

=

0，而僅在f

0處F=

0，滿(mǎn)足相位平衡條件，所以振蕩頻率f

0=12RC。改變R、C可改變振蕩頻率RC振蕩電路的振蕩頻率一般在200KHz以下。振蕩頻率由相位平衡條件決定。振蕩頻率為單一頻率f

0，故振蕩波形是正弦波(5)

穩(wěn)幅措施

振蕩電路的穩(wěn)幅作用是靠熱敏電阻R1實(shí)現(xiàn)的。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。++∞RFRCC–uO–+SSR1R2R3R3R2R1改變開(kāi)關(guān)K的位置可改變選頻網(wǎng)絡(luò)的電阻，實(shí)現(xiàn)頻率粗調(diào)；改變電容C的大小可實(shí)現(xiàn)頻率的細(xì)調(diào)。振蕩頻率振蕩頻率的調(diào)整：⑵.估算輸出電壓V0m(設(shè)VD=0.6V)II1⑶.若R2短路時(shí)(4).若R2開(kāi)路時(shí)，輸出電壓V0的波形AV<3，電路停振，輸出電壓V0的波形為9.3LC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。1.LC并聯(lián)諧振電路通常R?ωL諧振時(shí)：諧振頻率：9.3.1LC選頻放大電路2.選頻放大電路：9.3.2變壓器反饋LC振蕩器

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。若交換反饋線(xiàn)圈的兩個(gè)線(xiàn)頭，可使反饋極性發(fā)生變化。若調(diào)整反饋線(xiàn)圈的匝數(shù)可以改變反饋信號(hào)的強(qiáng)度，使正反饋的幅度條件得以滿(mǎn)足。9.3.3三點(diǎn)式LC振蕩電路1.電感三點(diǎn)式振蕩電路放大電路選頻電路反饋網(wǎng)絡(luò)+UCCC1RB1RB2RECEL1CL2RC反饋電壓取自L2電路構(gòu)成：UoUf選頻電路：L1、L2、C產(chǎn)生諧振1.電感三點(diǎn)式振蕩電路分析正反饋+UCCC1RB1RB2RECEL1CL2RC－－振蕩頻率：

通常改變電容C來(lái)調(diào)節(jié)振蕩頻率。振蕩頻率一般在幾十MHz以下。相位條件的滿(mǎn)足：幅值條件的滿(mǎn)足：因AV較大，適當(dāng)選擇L1和L2即可反相2.電容三點(diǎn)式振蕩電路正反饋放大電路反饋網(wǎng)絡(luò)－－振蕩頻率

通常再與線(xiàn)圈串聯(lián)一個(gè)較小的可變電容來(lái)調(diào)節(jié)振蕩頻率。反饋電壓取自C2+UCCC1RB1RB2RECEC1LC2RC反相振蕩頻率可達(dá)100MHz以上。選頻電路與前面分析相同，C1和C2的電壓反相例：試判斷三點(diǎn)式振蕩電路是否滿(mǎn)足相位平衡條件。兩個(gè)電路都滿(mǎn)足相位平衡條件。②符號(hào)及等效電路等效電路符號(hào)石英晶體的品質(zhì)因數(shù)很高靜態(tài)電容:C0機(jī)械振蕩慣性：L晶片彈性：C品質(zhì)因數(shù)損耗：R數(shù)百歐?、凼⒕w諧振頻率（固有頻率）

電抗-頻率響應(yīng)特性等效電路1.當(dāng)R、L、C支路發(fā)生串聯(lián)諧振時(shí)，串聯(lián)諧振頻率為：2.當(dāng)R、L、C支路與C0發(fā)生并聯(lián)諧振時(shí)，并聯(lián)諧振頻率為：石英晶體的振蕩頻率的微調(diào)加入微調(diào)電容CS，微調(diào)串聯(lián)諧振頻率§9.4非正弦信號(hào)產(chǎn)生電路集成運(yùn)放的非線(xiàn)性應(yīng)用運(yùn)算放大器開(kāi)環(huán)應(yīng)用時(shí)的分析方法：當(dāng)uP>UN時(shí),uo=+Uom當(dāng)uP<UN時(shí),uo=-Uom

++uouiURuoui0+Uom-UomURUR為參考電壓當(dāng)ui>UR時(shí),uo=+Uom當(dāng)ui<UR時(shí),uo=-Uom

特點(diǎn):運(yùn)放處于開(kāi)環(huán)狀態(tài)9.4.1比較器一、單門(mén)限電壓比較器++uouiURuoui0+Uom-UomUR當(dāng)ui<UR時(shí),uo=+Uom當(dāng)ui>UR時(shí),uo=-Uom

若ui從反相端輸入uoui0+UOM-UOM++uoui過(guò)零比較器:當(dāng)UR=0時(shí)++uouiuoui0+UOM-UOM++uouituituo+Uom-Uom例題：利用電壓比較器將正弦波變?yōu)榉讲?。電壓比較器應(yīng)用舉例：vivovo1⑴電路分析：⑵傳輸特性：⑶輸入輸出波形1.遲滯比較器(下行)特點(diǎn):電路中使用正反饋,運(yùn)放處于非線(xiàn)性狀態(tài)1、因?yàn)橛姓答仯暂敵鲲柡汀?、當(dāng)uo正飽和時(shí)(uo=+UOM)：+om211PUURRRUT=+=3、當(dāng)uo負(fù)飽和時(shí)(uo=-UOM)：-om211PUURRRUT=+-=－++uoRR2R1uiU+二、遲滯比較器－++uoRR2R1uiU+遲滯比較器(續(xù))uoui0+Uom-UomUT+UT-設(shè)ui,當(dāng)ui=<UT-,

uo從-UOM+UOM這時(shí),uo=-UOM,U+=U+L設(shè)初始值:

uo=+UOM,UP=UT+設(shè)ui,當(dāng)ui=>UT+,

uo從+UOM-UOM傳輸特性u(píng)oui0+Uom-UomUT+UT-UT+上門(mén)限電壓UT-下門(mén)限電壓UT+-UT-稱(chēng)為回差om211URRR+=+UTom211URRR+=--UTtuiUT+UT-tuoUom-Uom例:設(shè)輸入為正弦波,畫(huà)出輸出的波形。－++uoRR2R1uiUP加上參考電壓后的遲滯比較器(下行)：－++uoRR2R1uiUR上下限：uoui0UT+UT-傳輸特性+UOM-UOM例題：R1=10k，R2=20k，UOM=12V，UR=9V當(dāng)輸入ui為如圖所示的波形時(shí)，畫(huà)出輸出uo的波形。uoui0UT+UT-－++uoRR2R1uiUR傳輸特性上下限：=10V=2V2V10Vuiuo+UOM-UOMuoui0102傳輸特性+UOM-UOM－++uoRR2R1uiUR－++uoRR2R1uiURuoui0UT+UT-－++uoRR2R1uiU+uoui0+Uom-UomUT+UT-遲滯比較器兩種電路傳輸特性的比較:1.電路結(jié)構(gòu)遲滯比較器，輸出經(jīng)積分電路再輸入到此比較器的輸入端。上下限:－++RfR2R1Cucuo9.4.2方波發(fā)生器2.工作原理：(1)設(shè)uo

=

+UOM,此時(shí)，輸出給C充電,uc

則：u+=U+H－++RR1R2C+ucuo0tuoUOM-UOMucU+H0t一旦uc>U+H

,就有u->u+,在uc<U+H時(shí)，u-

<u+,uo

立即由＋UOM

變成－UOM

,設(shè)uC初始值uC(0+)=0方波發(fā)生器uo保持+UOM不變UOM此時(shí)，C

經(jīng)輸出端放電,再反向充電(2)當(dāng)uo

=

-UOM時(shí)，u+=U+Luc達(dá)到U+L時(shí)，uo上翻－++RR1R2C+ucuoU+HuctU+L當(dāng)uo

重新回到＋UOM

以后，電路又進(jìn)入另一個(gè)周期性的變化。-UOM0U+HuctU+LUOMuo0t-UOMT周期與頻率的計(jì)算：－++RR1R2C+ucuof=1/T此期間是分析問(wèn)題時(shí)的假設(shè),實(shí)際上用示波器觀察波形時(shí)看不到這段波形.周期與頻率的計(jì)算：－++RR1R2C+ucuo0U+HuctU+L+UOM-UOMT1T2TT=T1+T2=2T2，因正反向充電條件一樣T1=T2。uc(t)=UC()+UC(0+)-UC()e,=RC-tT2階段uc(t)的過(guò)渡過(guò)程方程為:0U+HuctU+L+UOM-UOMT1T2Tuc(t)=UC()+UC(0+)-UC()e,=RC-tUC(0+)=UC()=+UOMt=T2時(shí),uc(t=T2)=周期與頻率的計(jì)算：)21ln(21RRRCT2+=思考題：點(diǎn)b是電位器RW

的中點(diǎn)，點(diǎn)a和點(diǎn)c是b的上方和下方的某點(diǎn)。