第9章信号发生电路(2)
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1、Xian Jiaotong UniversityXian Jiaotong UniversityXian Jiaotong University9.1 9.1 正弦波信号发生器正弦波信号发生器9.3 9.3 集成函数发生器集成函数发生器9.2 9.2 非正弦信号发生器非正弦信号发生器Xian Jiaotong UniversityXian Jiaotong UniversityXian Jiaotong University9.1 9.1 正弦波信号发生器正弦波信号发生器9.1.1 正弦波自激振荡的原理正弦波自激振荡的原理9.1.2 RC正弦波振荡电路正弦波振荡电路9.1.3 LC正弦波振荡电
2、路正弦波振荡电路9.1.4 晶体振荡电路晶体振荡电路Xian Jiaotong UniversityXian Jiaotong UniversityXian Jiaotong University 对放大电路的基本要求：输入对放大电路的基本要求：输入ui=0时，输出时，输出uo=0。 已经知道有些现象不满足这一要求，即可以已经知道有些现象不满足这一要求，即可以 “无中生有无中生有”： 零点漂移零点漂移:放大电路前级工作点的变化被后级传递并逐放大电路前级工作点的变化被后级传递并逐级放大，使得输出端产生较大的漂移电压；级放大，使得输出端产生较大的漂移电压； 负反馈放大电路中由于信号频率达到了通频带
3、的两端，负反馈放大电路中由于信号频率达到了通频带的两端，产生了足够的附加相移，使负反馈变成了正反馈。产生了足够的附加相移，使负反馈变成了正反馈。difxxx负反馈负反馈9.1.1 正弦波自激振荡的原理正弦波自激振荡的原理1 正弦波振荡电路的振荡条件正弦波振荡电路的振荡条件9.1.19.1.1正弦波自激振荡的原理正弦波自激振荡的原理Xian Jiaotong UniversityXian Jiaotong UniversityXian Jiaotong University xi = 0 xd = + xf 反馈信号取代输入信号，电路维持与开环时一样的输出信反馈信号取代输入信号，电路维持与开环时
4、一样的输出信号，这就是说电路已号，这就是说电路已自激自激。从结构上来看，正弦波振荡电路。从结构上来看，正弦波振荡电路是一个没有输入信号的是一个没有输入信号的正反馈放大器正反馈放大器。 要实现要实现“无中生有无中生有”，必，必须须difxxx因为因为9.1.19.1.1正弦波自激振荡的原理正弦波自激振荡的原理Xian Jiaotong UniversityXian Jiaotong UniversityXian Jiaotong University因为因为xo = Axdxf = Fxo = AFxdxd = xf所以，自激振荡的平衡条件为所以，自激振荡的平衡条件为 a+ f = 2n ，n
5、= 0,1,2 幅度平衡条件幅度平衡条件 相位平衡条件相位平衡条件 AF = 1 AF 1 9.1.19.1.1正弦波自激振荡的原理正弦波自激振荡的原理Xian Jiaotong UniversityXian Jiaotong UniversityXian Jiaotong University 所谓建立振荡，就是要使电路自激，从而产生振荡。所谓建立振荡，就是要使电路自激，从而产生振荡。由于电路的噪声和干扰中有分布很广的频谱，则其中满足由于电路的噪声和干扰中有分布很广的频谱，则其中满足振荡平衡条件的信号就为振荡的建立提供了振荡平衡条件的信号就为振荡的建立提供了初始信号初始信号。 微弱的噪声微弱
6、的噪声(或干扰或干扰)激励信号，经过放大电路和正反馈网络激励信号，经过放大电路和正反馈网络形成闭环。在起振过程中每次循环后信号的幅度都有所增大，形成闭环。在起振过程中每次循环后信号的幅度都有所增大，最终达到所要求的输出幅度。因此，在振荡建立时应有最终达到所要求的输出幅度。因此，在振荡建立时应有AF 1 。 若满足上式，将出现若满足上式，将出现增幅振荡增幅振荡过程。因电路存在过程。因电路存在非线性非线性环节环节，则随着其幅度的增大会减小，则随着其幅度的增大会减小A或或F。初期时振荡幅度较。初期时振荡幅度较小，小，AF 1，振幅将增大；振幅大到一定值后，振幅将增大；振幅大到一定值后，AF=1，幅度
7、，幅度将将自动稳定自动稳定下来。下来。 2 振荡的建立与稳定振荡的建立与稳定9.1.19.1.1正弦波自激振荡的原理正弦波自激振荡的原理Xian Jiaotong UniversityXian Jiaotong UniversityXian Jiaotong University选频网络的作用：选出单一频率选频网络的作用：选出单一频率正弦波。正弦波。 RC振荡电路振荡电路:几几Hz到几百到几百kHz的低频信号。的低频信号。 LC振荡电路振荡电路:几几百百kHz以上的高频信号以上的高频信号. .小结：电路的组成和起振的判断小结：电路的组成和起振的判断1. 放大电路放大电路 A2. 正反馈网络正反
8、馈网络 F3. 选频网络选频网络实现单一频率的振荡实现单一频率的振荡4. 稳幅环节稳幅环节使振荡稳定、波形好使振荡稳定、波形好满足振荡满足振荡条件条件 组成组成: :判断判断: :1. 检查电路组成检查电路组成2. “Q”是否合适是否合适3. 是否满足起振条件是否满足起振条件3 正弦波振荡电路的分类与选频网络正弦波振荡电路的分类与选频网络9.1.19.1.1正弦波自激振荡的原理正弦波自激振荡的原理Xian Jiaotong UniversityXian Jiaotong UniversityXian Jiaotong University1 RC桥式正弦波振荡电路桥式正弦波振荡电路主要特点：主
9、要特点： RC串并联选频网络的频率特性串并联选频网络的频率特性 电路组成电路组成 振荡频率与振荡波形振荡频率与振荡波形 稳幅措施稳幅措施 采用采用RC串、并联网络作为选串、并联网络作为选频和反馈网络。频和反馈网络。 Z1、Z2和和R3、R4形成一个四臂电桥，称为文氏电桥振荡电路。形成一个四臂电桥，称为文氏电桥振荡电路。CCRR111ZZ222o.RR34tU.fU+9.1.2 RC正弦波振荡电路正弦波振荡电路9.1.2 RC9.1.2 RC正弦波振荡电路正弦波振荡电路Xian Jiaotong UniversityXian Jiaotong UniversityXian Jiaotong Un
10、iversity低频时：低频时：(1/ C1) R1，(1/ C2) R2，选频网络可近似地看成，选频网络可近似地看成RC高通电路。高通电路。（1）RC串并联选频网络的频率特性串并联选频网络的频率特性高频时：高频时：(1/ C1) R1，(1/ C2)1(A3)。满足相位平衡条件满足相位平衡条件, a+ f = 0，有可能振荡。，有可能振荡。时时即即当当RCfRC21 100 （3）振荡频率与振荡波形）振荡频率与振荡波形（2）电路组成）电路组成9.1.2 RC9.1.2 RC正弦波振荡电路正弦波振荡电路Xian Jiaotong UniversityXian Jiaotong Universi
11、tyXian Jiaotong University 温度、电源电压或元件参数温度、电源电压或元件参数的变化会破坏的变化会破坏AF=1的条件。的条件。 当当AF增加时：增加时：将使输出电压将使输出电压产生非线性失真；产生非线性失真； 当当AF减小时：减小时：将使输出波形将使输出波形消失消失(即停振即停振)。 因此，必须采取稳幅措施。因此，必须采取稳幅措施。实现稳幅的一个方案实现稳幅的一个方案 ：R4 正温度系数的热敏电阻。正温度系数的热敏电阻。 电阻的电阻的温度温度 431RRACCRR111ZZ222o.RR34tU.fU+UOIfR4UO（4）稳幅措施）稳幅措施9.1.2 RC9.1.2
