正弦波发生电路(第21讲)2010.ppt

* 第六章 波形产生与整形电路 §6.1 正弦波振荡电路的基本概念 6.1.1 正弦波振荡器的振荡条件 6.1.2 正弦波振荡器的组成及分类 § 6.2 正弦波振荡电路 6.2.1 RC文氏电桥振荡电路 6.2.2 LC三点式振荡电路 6.2.3 变压器反馈式振荡电路 6.2.4 石英晶体振荡电路 第六章 波形产生与整形电路 § 6.3 波形整形电路 6.3.1 电压比较器 6.3.2 555集成定时器 6.3.3 施密特触发器电路 6.3.4 单稳态触发器电路 §6.4 非正弦波振荡电路 6.4.1 矩形波振荡电路 6.4.2 三角波振荡电路 波形产生电路包括正弦波和非正弦波产生电路。波形整形电路包括施密特触发器、单稳态触发器电路。 本章首先讨论产生正弦波的振荡器基本组成和振荡条件、然后介绍RC、LC、石英晶体3种类型的正弦波振荡电路。 非正弦波包括矩形波、三角波、锯齿波3种波形产生电路。 非正弦产生及波形整形时常用电压比较器、555集成定时器。 §6.1 正弦波振荡电路的基本概念 正弦波振荡电路常常作为信号源被广泛地应用于通信、测量、自动控制等系统中，其功能是产生单一频率的、稳定的正弦波信号。它是一种基本的模拟电子电路，按电路中选频元件分类，可有RC、LC等类型的振荡器。 6.1.1 正弦波振荡器的振荡条件 改成正反馈 只有正反馈电路才能产生自激振荡。 基本放大 电路Ao 反馈电路 F + – 1. 振荡条件的平衡条件 如果： 则去掉 仍有信号输出。 基本放大 电路Ao 反馈电路 F 反馈信号代替了放大 电路的输入信号。 基本放大 电路Ao 反馈电路 F ? + + 自激振荡条件的推导 基本放大 电路Ao 反馈电路 F ? + + FAo=1 自激振荡的条件 基本放大 电路Ao 反馈电路 F 自激振荡的条件： 因为： 所以，自激振荡条件也可以写成： （1）振幅条件： （2）相位条件： n是整数 相位条件 意味着振荡电路必须是正反馈； 振幅条件 可以通过调整放大电路的放大倍数达到。 1. 启振过程 Uo 是振荡器的电压输出幅度，B是要求输出的幅度。起振时Uo=0，达到稳定振荡时Uo=B。 放大电路中存在噪声即瞬态扰动，这些扰动可分解为各种频率的分量。振荡器在刚刚起振时，为了克服电路中的损耗，需要正反馈强一些，即要求 |AF|1。 |AF|1，且?A+ ?F =2n?，即可起振。 2. 稳幅过程 起振后，输出将逐渐增大，若不采取稳幅，这时若|AF|仍大于1，则输出将会饱和失真。 达到需要的幅值后，将参数调整为AF =1，即可稳幅。 具体方法将在后面具体电路中介绍。 起振并能稳定振荡的条件： 如果： (1) 正反馈足够强,输入信号为 0 时仍有信号输出，这就是产生了自激振荡。 (2) 要获得非正弦自激振荡,反馈回路中必须有RC 积分电路。如后面将介绍的方波发生器、三角波发生器等。 (3) 要获得正弦自激振荡,电路中必须有选频电路和稳幅环节。前者是为获得单一频率的正弦波振荡信号，后者是为了达到稳幅振荡。 6.1.2 正弦波振荡器的组成与分类 正弦波发生电路是由放大电路、正反馈网络、选频网络和稳幅电路四部分组成的。 正弦波振荡器的选频网络由R、C和L、C等电抗性元件组成。正弦波振荡器的名称一般由选频网络来命名。 §6.2 正弦波振荡电路 §6.2.1 RC文氏电桥振荡电路 用RC 电路构成选频网络的振荡电路即所谓的 RC 振荡电路，可选用的 RC 选频网络有多种，这里只介绍文氏电桥选频电路。 R1 C1 R2 C2 1、选频电路 时，相移为0。 R1 C1 R2 C2 如果：R1=R2=R，C1=C2=C，则： 传递函数： 相频特性： 幅频特性： ωo ω +90? –90? ω 2、用运放组成的RC 振荡器 所以，要满足相位条件，只有在fo 处 因为： uo _ + ? + ? R2 R C R C R1 能自行启动的电路（1） uo t Rt A 半导体 热敏电阻 起振时，RT略大于2R1，使|AF|1，以便起振； _ + ? + ? RT R C R C R1 t ? uo 起振后，uo逐渐增大则RT逐渐减小，使得输出uo为某值时，|AF|=1，从而稳幅。 负温度系数 能自行启动的电路（2） R22为一小电阻，使(R21+R22)略大于2R1，|AF|1，以便起振； _ + ? + ? R21 R C C R1 R22 D1 D2 随着uo的增加，R22逐渐被短接，A自动下降到使|AF|=1，使得输出uo稳定在某值。 C1的作用是使JFET工作在可变电阻