第七章 波形发生电路(1)
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1、目目 录录8.1 正弦波发生器的基本原理8.1.1振荡器的方框图8.1.2振荡条件8.1.3起振和稳定8.2 RC桥式正弦波振荡电路8.1.4正弦波振荡电路的分类8.2.1RC串并联选频网络8.2.2RC桥式振荡电路的振荡频率和起振条件8.3 LC正弦波振荡电路8.3.1LC并联回路的频率特性8.3.2LC正弦振荡器的基本形式第第8章章 波形产生电路波形产生电路8.4 石英晶体振荡器8.4.1石英晶体的基本特性8.4.2石英晶体振荡电路的基本形式8.5 非正弦波信号发生器8.5.1矩形波发生器8.5.2三角波发生器8.5.3锯齿波发生器8.5.4555时基电路8.5.5压控振荡器8.5.6集成
2、函数发生器8038目目 录录本章重点本章重点: 1. 正弦波发生器的组成、振荡条件和工作原理正弦波发生器的组成、振荡条件和工作原理 2. 正弦波发生器的类型正弦波发生器的类型 3. 非正弦波发生器的组成、工作原理和类型非正弦波发生器的组成、工作原理和类型 4. 集成型波形发生器的工作原理和应用集成型波形发生器的工作原理和应用第第8章章 波形产生电路波形产生电路本章难点本章难点: 1. 理想运放非线性特性的应用理想运放非线性特性的应用 本章重点介绍两类波形产生电路，一类是输出正弦波形本章重点介绍两类波形产生电路，一类是输出正弦波形的正弦波发生器，另一类是输出非正弦波形的非正弦波发生的正弦波发生器
3、，另一类是输出非正弦波形的非正弦波发生器。器。 在正弦波发生器电路中，主要介绍发生器的组成、振荡在正弦波发生器电路中，主要介绍发生器的组成、振荡条件和各种类型振荡器；在非正弦波发生器电路中，主要条件和各种类型振荡器；在非正弦波发生器电路中，主要介绍非正弦波发生器的组成和工作原理。介绍非正弦波发生器的组成和工作原理。 第第8章章 波形产生电路波形产生电路8.1 正弦波发生器的基本原理正弦波发生器的基本原理 正弦波发生器是无需输入信号，能自动输出一定幅度、正弦波发生器是无需输入信号，能自动输出一定幅度、一定频率正弦信号的电路，从能量的角度来看，它是把直流一定频率正弦信号的电路，从能量的角度来看，它
4、是把直流能量转变为交流能量的电路。它在通信、无线电等诸多领域能量转变为交流能量的电路。它在通信、无线电等诸多领域得到广泛应用。得到广泛应用。 oUiSUUoU 8.1.1振荡器的方框图振荡器的方框图放大器反馈12SUUUUisfo. 正弦波振荡器结构框图 从结构上分析，正弦波振荡器是由正反馈网络和放大器组成的，从结构上分析，正弦波振荡器是由正反馈网络和放大器组成的，其结构框图如图所示。其结构框图如图所示。 为正弦交流电压源，当开关为正弦交流电压源，当开关S处在处在位置位置1时，时， 正弦信号作为放大器的正弦信号作为放大器的输入信号，经放大器放大后产生输出信输入信号，经放大器放大后产生输出信号号
5、 。 作为反馈网络的输入信号，在作为反馈网络的输入信号，在反馈网络输出端产生一个反馈信号反馈网络输出端产生一个反馈信号 此此时，假设开关时，假设开关S拨向位置拨向位置2，如果，如果 即大小相等，极性相同，那么该电路就即大小相等，极性相同，那么该电路就能维持稳定的输出电压能维持稳定的输出电压 sUiSUUoUoUoUfUfiUU. 振荡条件振荡条件fidXXX-只有正反馈电路才能产生自激振荡。只有正反馈电路才能产生自激振荡。+Xi f基本放大器基本放大器A反馈网络反馈网络FX+doXX改成正反馈改成正反馈+如果：如果：,dfXX则去掉则去掉,iX仍有信号输出。仍有信号输出。反馈信号代替了放大反馈
6、信号代替了放大电路的输入信号。电路的输入信号。Xi +f基本放大器基本放大器A反馈网络反馈网络FX+doXXXdof基本放大器基本放大器A反馈网络反馈网络FXXfidXXX+FA=1Xd=Xf所以，自激振荡条件也可以写成：所以，自激振荡条件也可以写成：自激振荡的条件：自激振荡的条件：（1）振幅条件：）振幅条件：1|AF（2）相位条件：）相位条件：pjjnFA2+n是整数是整数1.FAAAAj|因为：因为：FFFj|.Xdof基本放大器基本放大器A反馈网络反馈网络FXX8.1.3 起振条件和稳幅原理起振条件和稳幅原理起振条件：起振条件：结果：产生增幅振荡结果：产生增幅振荡1|FA（略大于）（略大
7、于）1 1、被动：器件非线性、被动：器件非线性2 2、主动：在反馈网络中加入非线性稳幅环节，用以、主动：在反馈网络中加入非线性稳幅环节，用以调节调节放大电路的放大电路的增益增益稳幅过程：稳幅过程：起振时，起振时，1|FA稳定振荡时，稳定振荡时，1|FA稳幅措施：稳幅措施：起振过程起振过程Xdof基本放大器基本放大器A反馈网络反馈网络FXX1.1.放大电路放大电路2.2.正反馈网络正反馈网络3.3.选频网络选频网络只对一个频率满足振荡条件只对一个频率满足振荡条件，从而获得单一频率的正弦波输出。，从而获得单一频率的正弦波输出。 常用的选频网络有常用的选频网络有RC选频选频和和LC选频选频4.4.稳
8、幅环节稳幅环节使电路易于起振又能稳定振使电路易于起振又能稳定振荡，波形失真小。荡，波形失真小。正弦波振荡器的一般组成正弦波振荡器的一般组成 8.1.4正弦波振荡电路的分类正弦波振荡电路的分类 根据选频网络元件的不同，正弦波振荡器可分为根据选频网络元件的不同，正弦波振荡器可分为RC振荡器、振荡器、LC振荡器、石英晶体振荡器三种。振荡器、石英晶体振荡器三种。RC振振荡器一般输出数百千赫以下的低频信号，荡器一般输出数百千赫以下的低频信号，LC振荡器主振荡器主要输出数百千赫的高频信号，石英晶体振荡器主要产要输出数百千赫的高频信号，石英晶体振荡器主要产生高稳定度高频率信号。生高稳定度高频率信号。8.2
9、RC桥式正弦波振荡电路桥式正弦波振荡电路 RC桥式正弦波振荡电路原理如图桥式正弦波振荡电路原理如图8-2所示，图中集成运放所示，图中集成运放A作作为放大器，为放大器，RC串并联网络组成选频网络，同时也作为振荡器的正串并联网络组成选频网络，同时也作为振荡器的正反馈网络，反馈网络，R1、Rf组成电压负反馈以起到稳定和改善输出波形的作组成电压负反馈以起到稳定和改善输出波形的作用。用。 从图中可以看出，从图中可以看出，RC串联支路，串联支路，RC并联支路，并联支路，R1支路，支路，Rf支路，刚好构成一支路，刚好构成一个文氏电桥的四个臂，如图个文氏电桥的四个臂，如图8-3所示，因所示，因此把该振荡器称为
10、此把该振荡器称为RC桥式正弦波振荡器。桥式正弦波振荡器。R1R2R3C1C2RFUfUidUoA. RC桥式正弦波振荡电路桥式正弦波振荡电路 UUidod.文氏电桥文氏电桥 8.2.1RC串并联选频网络串并联选频网络 在在RC桥式正弦波振荡电路中，桥式正弦波振荡电路中，RC串并联电路既作为选频网络，串并联电路既作为选频网络，又作为正反馈网络，该电路的频率特性十分重要。又作为正反馈网络，该电路的频率特性十分重要。 如图如图8-4所示，设电路输入电压为所示，设电路输入电压为 ，输出电压为，输出电压为 ，则反，则反馈系数馈系数 1U2U21UFU22211/1jj1111/3+jjjjjRRUCCF
11、URRRRCRCCRCCC+(8-8) 令 01RC(8-9) 8.2.1RC串并联选频网络串并联选频网络则则0013jF+-(8-10) 根据上式得到反馈系数的幅频特根据上式得到反馈系数的幅频特性和相频特性分别为性和相频特性分别为 220013 +-F(8-11) 00Farctan3j- -(8-12) R1R2C1C2.UU12图图8-4 RC串并联电路串并联电路 幅频特性曲线和相频特性曲线幅频特性曲线和相频特性曲线0|F|F0j当当 时时,反馈系数的幅值反馈系数的幅值 最大等于最大等于1/3，相位移，相位移 0|F|F0j当当 时，时， 明显减小而且明显减小而且 因此因此RC串并联网络
