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在實(shí)踐中，廣泛采用各種類型的信號產(chǎn)生電路，就其波形來說，可能是正弦波或非正弦波。在通信、廣播、電視系統(tǒng)中，都需要射頻(高頻)發(fā)射，這里的射頻波就是載波，把音頻(低頻)、視頻信號或脈沖信號運(yùn)載出去，這就需要能產(chǎn)生高頻信號的振蕩器。在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域內(nèi)，如高頻感應(yīng)加熱、熔煉，超聲波焊接，超聲診斷，核磁共振成像等，都需要功率或大或小、頻率或高或低的振蕩器?？梢?，正弦波振蕩電路在各個(gè)科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用是十分廣泛的。非正弦信號(方波、鋸齒波等)發(fā)生器在測量設(shè)備、數(shù)字系統(tǒng)及自動控制系統(tǒng)中的應(yīng)用也日益廣泛。學(xué)習(xí)指導(dǎo)2021/10/10星期日1

電壓比較器不僅是波形產(chǎn)生電路中常用的基本單元，也廣泛用于測量電路、自動控制系統(tǒng)和信號處理電路中。因此要予以足夠重視。主要內(nèi)容：(1)正弦波振蕩電路的振蕩條件(2)RC、LC正弦波振蕩電路(3)非正弦信號產(chǎn)生電路基本要求及學(xué)習(xí)目標(biāo):(1)掌握正弦波振蕩的相位平衡條件、幅值平衡條件。(2)掌握RC串并聯(lián)式正弦波振蕩電路的工作原理、起振條件、穩(wěn)幅原理及振蕩頻率的計(jì)算。(3)了解LC正弦波振蕩電路的工作原理、組成原則、振蕩頻率的計(jì)算。(4)掌握單門限電壓比較器和遲滯比較器的工作原理，理解方波、矩形波、三角波、鋸齒波發(fā)生器的工作原理。2021/10/10星期日29.5

正弦波振蕩電路的振蕩條件1.

振蕩條件2.

起振和穩(wěn)幅3.

振蕩電路基本組成部分2021/10/10星期日3

正反饋放大電路如圖示。（注意與負(fù)反饋方框圖的差別）1.

振蕩條件若環(huán)路增益則去掉仍有穩(wěn)定的輸出又所以振蕩條件為振幅平衡條件相位平衡條件說明同相位或引入的反饋為正反饋。2021/10/10星期日4負(fù)反饋放大電路的自激條件自激振蕩反饋深度即又得自激振蕩條件幅值條件相位條件（附加相移）閉環(huán)增益2021/10/10星期日5起振條件2.

起振和穩(wěn)幅

#振蕩電路是單口網(wǎng)絡(luò)，無須輸入信號就能起振，起振的信號源來自何處？電路器件內(nèi)部噪聲

當(dāng)輸出信號幅值增加到一定程度時(shí)，就要限制它繼續(xù)增加，否則波形將出現(xiàn)失真。

噪聲中，滿足相位平衡條件的某一頻率

0的噪聲信號被放大，成為振蕩電路的輸出信號。

穩(wěn)幅的作用就是，當(dāng)輸出信號幅值增加到一定程度時(shí)，使振幅平衡條件從回到平衡點(diǎn)2021/10/10星期日6

一個(gè)反饋放大電路若能同時(shí)滿足自激振蕩的幅度和相位平衡條件，就一定能產(chǎn)生自激振蕩，但并不見得一定能產(chǎn)生正弦波自激振蕩，即輸出信號不一定是正弦波。3.

基本組成部分

這是因?yàn)?，若同時(shí)有多種頻率的正弦波信號都滿足自激振蕩條件，則反饋放大電路就能夠在多種頻率下產(chǎn)生振蕩。它的輸出信號就是一個(gè)由多種頻率的正弦波信號合成的非正弦波信號。

為了獲得單一頻率的正弦波振蕩，可在反饋放大電路中引入選頻網(wǎng)絡(luò)（選擇滿足相位平衡條件的一個(gè)頻率），使反饋放大電路對不同頻率的正弦波信號產(chǎn)生不同的相位移和放大倍數(shù)，使電路只讓某一特定頻率的正弦波信號滿足自激振蕩條件，保證電路輸出正弦波信號。2021/10/10星期日7放大電路（包括負(fù)反饋放大電路）3.

正弦波振蕩電路的基本組成部分反饋網(wǎng)絡(luò)（構(gòu)成正反饋）選頻網(wǎng)絡(luò)（選擇滿足相位平衡條件的一個(gè)頻率，經(jīng)常與反饋網(wǎng)絡(luò)合二為一。）穩(wěn)幅環(huán)節(jié)RC振蕩器低頻<1MHZLC振蕩器高頻>1MHZ2021/10/10星期日89.6

RC正弦波振蕩電路1.

電路組成2.

RC串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò)的選頻特性3.

振蕩電路工作原理4.

振蕩的建立與穩(wěn)定6.

穩(wěn)幅措施5.

振蕩頻率與振蕩波形2021/10/10星期日91.

電路組成反饋網(wǎng)絡(luò)兼做選頻網(wǎng)絡(luò)

RC振蕩電路有很多種：橋式的、移相式、雙T型的，但最常用的是橋式振蕩電路。放大電路：運(yùn)放、R1、Rf組成同相比例運(yùn)算電路反饋網(wǎng)絡(luò)選頻網(wǎng)絡(luò)RC串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)電壓串聯(lián)負(fù)反饋2021/10/10星期日10由選頻網(wǎng)絡(luò)可知2.

RC串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò)的選頻特性則反饋系數(shù)為：2021/10/10星期日11反饋系數(shù)2.

RC串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò)的選頻特性幅頻響應(yīng)又且令則相頻響應(yīng)2021/10/10星期日122.

RC串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò)的選頻特性當(dāng)幅頻響應(yīng)有最大值相頻響應(yīng)2021/10/10星期日133.

振蕩電路工作原理1、會找出三個(gè)組成部分；2、用瞬時(shí)極性法判斷電路是否滿足相位平衡條件(+)(+)(+)(+)分析方法：

首先找出反饋線，在A處斷開反饋線，假設(shè)在放大電路的輸入端加一個(gè)輸入電壓Vi，Vi的頻率正好是選頻網(wǎng)絡(luò)的固有頻率f0，即f=f0=1/2πRC，假定某一瞬時(shí)Vi對地極性為（+），Vo在同一瞬時(shí)對地極性為（+），由于f=f0=1/2πRC，根據(jù)相頻特性來判斷，若Vo的頻率也為f0，A點(diǎn)在同一瞬時(shí)對地的極性也為（+）。再接上反饋線，看Vf和Vi的相位是否相同，若同相，則說明此電路滿足相位平衡條件。A3、振幅平衡條件：AvFv=1；Av=1+Rf/R1、Fv=1/3Rf=2R12021/10/10星期日143.

振蕩電路工作原理此時(shí)若放大電路的電壓增益為

用瞬時(shí)極性法判斷可知，電路滿足相位平衡條件則振蕩電路滿足振幅平衡條件當(dāng)時(shí)，(+)(+)(+)(+)Av電路可以輸出頻率為的正弦波RC正弦波振蕩電路一般用于產(chǎn)生頻率低于1MHz的正弦波2021/10/10星期日154.

振蕩的建立與穩(wěn)定

就是要使電路自激，從而產(chǎn)生持續(xù)的振蕩，由直流電變?yōu)榻涣麟?。振蕩建立?/p>

當(dāng)電路一接上直流電源，由于電沖擊或噪聲或干擾等信號的存在，它們都含有豐富的諧波，總有與振蕩頻率f0相同的諧波，這個(gè)信號雖然很微弱，但經(jīng)過放大電路和反饋網(wǎng)絡(luò)的作用，使輸出信號的幅值越來越大，正弦波振蕩由小到大地建立起來。穩(wěn)定：

輸入諧波經(jīng)過放大反饋再放大的循環(huán)，使輸出幅度不斷增加，但由于幅度增大到一定程度時(shí)，運(yùn)算放大器工作在非線性區(qū)，或三極管工作在非放大區(qū)，所以輸出幅度就會下降并趨于穩(wěn)定。平衡點(diǎn)2021/10/10星期日165.

振蕩頻率與振蕩波形

因?yàn)橹挥性趂=f0=1/2πRC時(shí)才滿足相位平衡條件，所以振蕩頻率即為選頻網(wǎng)絡(luò)的固有頻率f=1/2πRC。振蕩頻率：

振蕩波形：當(dāng)AvFv稍大于1時(shí)，Vo接近于正弦波；當(dāng)AvFv遠(yuǎn)大于1時(shí)，Vo波形會嚴(yán)重失真。2021/10/10星期日17采用非線性元件6.

穩(wěn)幅措施熱敏元件熱敏電阻起振時(shí)，即熱敏電阻的作用穩(wěn)幅2021/10/10星期日18采用非線性元件6.

穩(wěn)幅措施場效應(yīng)管（JFET）穩(wěn)幅原理穩(wěn)幅整流濾波T壓控電阻可變電阻區(qū)，斜率隨vGS不同而變化2021/10/10星期日19采用非線性元件6.

穩(wěn)幅措施二極管

當(dāng)輸出幅值很小時(shí)，二極管D1、D2接近開路，由D1、D2和R3組成的并聯(lián)支路的等效電阻近似為2.7千歐，A約3.3，>3，有利于起振。

當(dāng)輸出幅值較大時(shí)，二極管D1或D2導(dǎo)通，由D1、D2和R3組成的并聯(lián)支路的等效電阻減小，A隨之下降，輸出幅值趨于穩(wěn)定。2021/10/10星期日209.7

LC正弦波振蕩電路9.7.1

LC并聯(lián)諧振回路選頻特性9.7.2

變壓器反饋式LC振蕩電路9.7.3

三點(diǎn)式LC振蕩電路9.7.4

石英晶體振蕩電路

LC振蕩電路主要用來產(chǎn)生高頻正弦信號，一般在1MHz以上。它與RC振蕩電路的不同之處是它由電感和電容組成，所以命名為LC正弦波振蕩電路。2021/10/10星期日211.等效阻抗9.7.1

LC并聯(lián)諧振回路選頻特性等效損耗電阻一般有則即時(shí)，電路發(fā)生諧振。為諧振頻率諧振時(shí)阻抗最大且為純阻性其中為品質(zhì)因數(shù)，同時(shí)有即用來評價(jià)回路損耗大小的指標(biāo)2021/10/10星期日222.頻率響應(yīng)9.7.1

LC并聯(lián)諧振回路選頻特性諧振回路具有選頻特性1

由相頻特性可知，當(dāng)ω<ω0時(shí)，由于ωL<1/ωC，回路的等效電抗呈感性；反之，回路的等效電抗呈容性。2021/10/10星期日23

雖然波形出現(xiàn)了失真，但由于LC諧振電路的Q值很高，選頻特性好，所以仍能選出

0的正弦波信號。9.7.2

變壓器反饋式LC振蕩電路1.電路結(jié)構(gòu)2.相位平衡條件3.幅值平衡條件4.穩(wěn)幅5.選頻

通過選擇高

值的BJT和調(diào)整變壓器的匝數(shù)比，可以滿足，電路可以起振。BJT進(jìn)入非線性區(qū)，波形出現(xiàn)失真，從而幅值不再增加，達(dá)到穩(wěn)幅目的。（定性分析）(+)(－)同名端(+)2021/10/10星期日24(+)(-)(+)(+)(+)(+)(+)(+)9.7.2

變壓器反饋式LC振蕩電路反饋滿足相位平衡條件，可能振蕩滿足相位平衡條件，可能振蕩反饋2021/10/10星期日25仍然由LC并聯(lián)諧振電路構(gòu)成選頻網(wǎng)絡(luò)9.7.3

三點(diǎn)式LC振蕩電路1.三點(diǎn)式LC并聯(lián)電路電容三點(diǎn)式電感三點(diǎn)式諧振回路的三個(gè)引出端與三極管的三個(gè)電極相連(指交流連接),其中兩個(gè)同性質(zhì)電抗的公共點(diǎn)與發(fā)射極相連,而另一個(gè)異性電抗則連在集電極與基極間。方法12021/10/10星期日26仍然由LC并聯(lián)諧振電路構(gòu)成選頻網(wǎng)絡(luò)9.7.3

三點(diǎn)式LC振蕩電路1.三點(diǎn)式LC并聯(lián)電路電容三點(diǎn)式電感三點(diǎn)式諧振回路的三個(gè)引出端點(diǎn)與場效應(yīng)管的三個(gè)電極相連（指交流連接），其中兩個(gè)同性質(zhì)電抗的公共點(diǎn)與源極相連，而另一個(gè)異性電抗則連在柵極與漏極之間。方法12021/10/10星期日27仍然由LC并聯(lián)諧振電路構(gòu)成選頻網(wǎng)絡(luò)9.7.3

三點(diǎn)式LC振蕩電路1.三點(diǎn)式LC并聯(lián)電路電容三點(diǎn)式電感三點(diǎn)式諧振回路的三個(gè)引出端與集成運(yùn)放的三個(gè)端子(同相端、反相端、輸出端)相連(指交流連接),其中兩個(gè)同性質(zhì)電抗的公共點(diǎn)與同相端相連，而另一個(gè)異性電抗則連在反相端與輸出端之間。方法12021/10/10星期日28仍然由LC并聯(lián)諧振電路構(gòu)成選頻網(wǎng)絡(luò)A.若中間點(diǎn)交流接地,則首端與尾端相位相反。9.7.3

三點(diǎn)式LC振蕩電路1.三點(diǎn)式LC并聯(lián)電路電容三點(diǎn)式電感三點(diǎn)式

中間端的瞬時(shí)電位一定在首、尾端電位之間。三點(diǎn)的相位關(guān)系B.若首端或尾端交流接地,則其他兩端相位相同。方法22021/10/10星期日299.7.3

三點(diǎn)式LC振蕩電路2.電感三點(diǎn)式振蕩電路2021/10/10星期日309.7.3

三點(diǎn)式LC振蕩電路3.電容三點(diǎn)式振蕩電路2021/10/10星期日31Q值越高，選頻特性越好，頻率越穩(wěn)定。9.7.4

石英晶體振蕩電路1.頻率穩(wěn)定問題頻率穩(wěn)定度一般由來衡量——頻率偏移量?！袷庮l率。LC振蕩電路Q——數(shù)百石英晶體振蕩電路Q——10000

5000002021/10/10星期日329.7.4

石英晶體振蕩電路2.石英晶體的基本特性與等效電路結(jié)構(gòu)極板間加電場極板間加機(jī)械力晶體機(jī)械變形晶體產(chǎn)生電場壓電效應(yīng)交變電壓機(jī)械振動交變電壓機(jī)械振動的固有頻率與晶片尺寸有關(guān)，穩(wěn)定性高當(dāng)交變電壓頻率=固有頻率時(shí)，振幅最大。壓電諧振2021/10/10星期日339.7.4

石英晶體振蕩電路2.石英晶體的基本特性與等效電路等效電路A.串聯(lián)諧