华工模电课件chapter+8

模拟电子技术基础Fundamentals of Analog Electronics

讲授：曾军 电力学院 Email:Zengjun@http://www.77cn.com.cn QQ: 747676440

模拟电子技术

South China University of Technology

讲授：曾军

第8章 波形的发生与信号的转换8.1 正弦波振荡电路 8.2 电压比较器 8.3 非正弦波发生电路2010.1.30

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8.1 正弦波振荡电路1. 正弦波振荡的条件 无外加信号，输出一定频率一定幅值的信号。 与负反馈放大电路的振荡的不同之处：在正弦波振荡电 路中引入的是正反馈，且振荡频率可控。

Xi +

–

Xd

基本放大器

Xo

A反馈网络

Xf

改成正反馈

Xd = Xi - X f2010.1.30

+

F

只有正反馈电路才能产生自激振荡。上页 首页 下页

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Xi +

+Xd

Xd

基本放大器

Xo

A反馈网络

Xf F

如果：X = X , f i 则去掉 X , 仍有信号输出。 i

基本放大器 A

Xo

反馈信号代替了放大 电路的输入信号。上页 首页 下页

Xf2010.1.30

反馈网络 F

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Xd Xf

基本放大器 A

Xo

X0 A= XdXd=Xf.

F=

Xf X0

反馈网络 F

FA=1

自激振荡的条件： . 因为： A = | A | j A

AF = 1 .

.

F = | F | j F

所以，自激振荡条件也可以写成： 1、振幅条件： 2、相位条件：2010.1.30

| AF | = 1

j A + j F = 2 np

n是整数上页 首页 下页

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2.起振条件和稳幅原理 起振条件： | A F | 1 (略大于)结果：产生增幅振荡

XdXf

基本放大器 A

Xo

稳幅过程： 起振时， | A F | 1 稳定振荡时， | A F |=1

反馈网络 F

稳幅措施：

起振过程

1、被动稳幅：器件非线性 2、主动稳幅：在反馈网络中加入非线性稳幅环节，用以 调节放大电路的增益。2010.1.30

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由于半导体器件的非线性特性及供电电源的限制， 最终达到动态平衡，稳定在一定的幅值。。Xo Xo稳定的 振幅

F

A

A F

非线性环节 的必要性！

A F

o

Xf (Xi )

要产生正弦波振荡，必须有满足相位条件的f0,且在合 闸通电时对于f= f0信号有从小到大直至稳幅的过程，即满 足起振条件。2010.1.30

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3. 基本组成部分1) 放大电路：放大作用 2) 正反馈网络：满足相位条件 3) 选频网络：确定f0,保证电路产生正弦波振荡 4) 非线性环节(稳幅环节):稳幅

常合二为一

4、分析方法1) 是否存在主要组成部分； 2) 放大电路能否正常工作，即

是否有合适的Q点，信号是 否可能正常传递，没有被短路或断路； 3) 是否满足相位条件，即是否存在 f0,是否可能振荡 ； 4) 是否满足幅值条件，即是否一定振荡。2010.1.30

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5. 分类常用选频网络所用元件分类。 1) RC正弦波振荡电路：几百千赫以下 2) LC正弦波振荡电路：几百千赫~几百兆赫 3) 石英晶体正弦波振荡电路：振荡频率稳定

2010.1.30

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8.1.2 RC正弦波振荡电路一. RC 串并联网络的选频特性R1C1 串联阻抗：

Z1 = R1 + (1 / j C1 )R2C2 并联阻抗：

Z 2 = R2 //(1 / j C2 ) R2 = 1 + j R2C2选频特性：2010.1.30

= Uf = Z2 F U o Z1 + Z 2上页 首页 下页

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定量分析R1C1 串联阻抗：

Z1 = R1 + (1 / j C1 )R2C2 并联阻抗：

Z 2 = R2 //(1 / j C 2 ) R2 = 1 + j R2C 2

R2 1 1 + j R2C 2 F= = 1 R2 C R 1 R1 + + (1 + 2 + 1 ) + j( R1C 2 ) j C1 1 + j R2C 2 C1 R2 R2C12010.1.30

= Uf = Z2 F U o Z1 + Z 2

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R2 1 1 + j R2C 2 F= = 1 R2 C 2 R1 1 R1 + + (1 + + ) + j( R1C 2 ) j C1 1 + j R2C 2 C1 R2 R2C1

通常，取R1=R2=R,C1=C2=C,则有：

F=

1

1 式中： 0 = RC 1 可见：当 = 0 = 时， │F│最大，且 RC

0 3 + j( - ) 0

j F=0°

│F│max=1/32010.1.30

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RC串并联网络完整的频率特性曲线：

1 0 = RC1 f0 = 2pRC

|F|1/3

oφF +90°

1 当 = 0 = 时， RC│F│= │F│max=1/3

jF = 02010.1.30

o

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二.RC桥式振荡器的工作原理

=0 在 f0 处 j F = 0 ,满足相位条件：

因为： j A

jA + jF = 0振幅条件： 输出正弦波频率：

1 AF=1 F= 3 只需：A=3 Rf 引入负反馈： A = 1 + R1选： Rf

1 f0 = 2pRC2010.1.30

= 2R1

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