第六章波形发生器课件.ppt
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- 第六 波形 发生器 课件
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1、第第6章章 波形发生器波形发生器6.1 正弦波振荡电路的基本概念正弦波振荡电路的基本概念单一频率单一频率振荡频率振荡频率f0可控可控正弦波振荡器实质上就是一个具正弦波振荡器实质上就是一个具有选频特性的正反馈放大器有选频特性的正反馈放大器.一、正弦波振荡器的振荡条件一、正弦波振荡器的振荡条件负反馈放大电路方框图负反馈放大电路方框图在在A的通频带内需要引的通频带内需要引入负反馈,即入负反馈,即0AF 1211FA)(:负负反反馈馈的的自自激激振振荡荡条条件件nFAFA 正弦波振荡电路方框图正弦波振荡电路方框图在在A的通频带内需要引入的通频带内需要引入正反馈正反馈,且,且振荡频率可控振荡频率可控正反
2、馈电路的振荡条件:正反馈电路的振荡条件:1FA 二、选频网络二、选频网络在一个稳定的频率在一个稳定的频率上振荡,环路中应上振荡,环路中应包含一个具有选频包含一个具有选频特性的网络特性的网络选频网络作用:选频网络作用:确保确保有且只有单一频率有且只有单一频率f0满足满足相位平衡条件相位平衡条件时时,形形成成正正反反馈馈,当当且且仅仅当当网网络络二二合合一一常常常常把把选选频频网网络络和和反反馈馈0)(ffjfF 放大电路中存在噪放大电路中存在噪声即瞬态扰动。这声即瞬态扰动。这些扰动可分解为各些扰动可分解为各种频率的分量。种频率的分量。三、起振和稳幅三、起振和稳幅11 FAFA平平衡衡时时的的幅幅
3、值值条条件件:起起振振时时的的幅幅值值条条件件:必须有非线性环节,即必须有非线性环节,即constFconstA 或或要从起振过渡到稳定要从起振过渡到稳定的振荡幅度,环路中的振荡幅度,环路中要有要有非线性非线性环节环节oX)X(XifooXF1A稳定的稳定的振幅振幅AF四、四、判断电路是否能产生正弦波振荡的方法判断电路是否能产生正弦波振荡的方法1、观察电路是否包含了四个组成部分:放大电路、观察电路是否包含了四个组成部分:放大电路、正反馈网络、选频网络、稳幅环节正反馈网络、选频网络、稳幅环节2、判断放大电路能够正常工作、判断放大电路能够正常工作3、是否满足、是否满足正弦波振荡的相位条件正弦波振荡
4、的相位条件?4、是否满足正弦波振荡的幅值条件?、是否满足正弦波振荡的幅值条件?五、分类五、分类常用选频网络所用元件分类。常用选频网络所用元件分类。1、RC正弦波振荡电路:几百正弦波振荡电路:几百kHz以下以下2、LC正弦波振荡电路:几百正弦波振荡电路:几百kHz几百几百MHz3、石英晶体正弦波振荡电路:振荡频率稳定石英晶体正弦波振荡电路:振荡频率稳定6.2 正弦波振荡电路正弦波振荡电路一、一、RCRC振荡电路振荡电路1 1、RCRC串并联选频网络串并联选频网络低频段低频段 900 0Ff,UfUo.Uf.I.高频段高频段 900U fFf,Uo.Uf.I.在频率从在频率从0中必有中必有一个频率
5、一个频率f0,F0。)ffff(j31FRC 21f000 ,则,则令令当当 f=f0时,不时,不但但=0,且,且 最大,为最大,为1/3。F一、一、RCRC振荡电路振荡电路1 1、RCRC串并联选频网络串并联选频网络在频率从在频率从0中有中有一个频率一个频率f0,F0。2 2、电路组成、电路组成1)是否可用共射放大电路?是否可用共射放大电路?2)是否可用共集放大电路?是否可用共集放大电路?3)是否可用共基放大电路?是否可用共基放大电路?4)是否可用两级共射放大电路?是否可用两级共射放大电路?应为应为RC 串并联网路配一个电压放大倍数略大于串并联网路配一个电压放大倍数略大于3、输入电阻趋于无穷
6、大、输出电阻趋于输入电阻趋于无穷大、输出电阻趋于0的放大电路。的放大电路。不符合相位条件不符合相位条件不符合幅值条件不符合幅值条件输入电阻小、输输入电阻小、输出电阻大,影响出电阻大,影响f0 可引入电压串联负反馈,可引入电压串联负反馈,使电压放大倍数大于使电压放大倍数大于3,且,且Ri大、大、Ro小,对小,对f0影响小影响小3 3、RCRC文氏电桥振荡电路文氏电桥振荡电路 桥桥+判断相位平衡条件判断相位平衡条件.+当当f=f0时,时,uf和和uo同相,满足相位平同相,满足相位平衡条件衡条件当当ff0时,时,uf和和uo不不同相,不满足相位同相,不满足相位平衡条件平衡条件+102 21RRRCf
7、F 频频率率:由由选选频频网网络络确确定定正正弦弦波波RC正弦波振荡电路正弦波振荡电路一般用于产生频率一般用于产生频率低于低于1MHz的正弦波的正弦波例例1 1:合理连接电路,组成文氏桥振荡电路:合理连接电路,组成文氏桥振荡电路例例2 2:判断图示电路有可能产生正弦波振荡吗?:判断图示电路有可能产生正弦波振荡吗?900F一阶高通:一阶高通:0180F二阶高通:二阶高通:如何判断相位平衡条件?如何判断相位平衡条件?断开反馈断开反馈在断开在断开处给放大电路加处给放大电路加 ff0的信号的信号Ui,且规定且规定其极性,然后其极性,然后判断各处极性判断各处极性 Ui的极性的极性 Uo的极性的极性 Uf
8、的极性的极性3)若若Uf与与Ui极性相同,则电路可能产生自激振荡;极性相同,则电路可能产生自激振荡;否则电路不可能产生自激振荡。否则电路不可能产生自激振荡。在多数正弦波振在多数正弦波振荡电路中,输出量、荡电路中,输出量、净输入量和反馈量净输入量和反馈量均为电压量。均为电压量。iU极性?极性?+ou oi 功功耗耗 RF 温度温度 RF 阻阻值值 RF3A 1AF A热敏电阻热敏电阻,负温负温度系数度系数R1或或RF可用热敏电可用热敏电阻,或加二极管作阻,或加二极管作为非线性环节。为非线性环节。电流越大,等电流越大,等效电阻越小效电阻越小 随着输出振幅的增随着输出振幅的增大,大,Rf/R1减小,
9、减小,系统增益降低系统增益降低R1 随着输出振幅随着输出振幅的增大,的增大,JFET的电的电阻也增大,阻也增大,R2/R1减减小,系统增益降低小,系统增益降低LC并联并联网络的选频特性网络的选频特性低频段:感性低频段:感性Z高频段:容性高频段:容性LC21f0 损损耗耗CLR1Q LC 21LC 21f0 Q112 品质品质因素因素Q1Q2品质因素越大,选频特性越品质因素越大,选频特性越好,谐振频率稳定性越高好,谐振频率稳定性越高CLCILIIUIQI,IQILC IICIIL LCII CL00QXQXZff 时,时,f0选频放大电路选频放大电路当当f=f0时,电压放大倍数的数时,电压放大倍
10、数的数值最大,且附加相移为值最大,且附加相移为0。当当f=f0时,时,LC为为阻性,且值最大阻性,且值最大放大电路放大电路反馈网络反馈网络Uo多用分立元件,多用分立元件,甚至共基甚至共基高频高频2 2、变压器反馈式、变压器反馈式振荡电路振荡电路)ff(U0i fUC1有有必要吗?必要吗?CL21f10 i222i222beRLRMRRMCRr 特点:特点:易振,波形较好;耦合不紧密,易振,波形较好;耦合不紧密,损耗大,频率稳定性不高。损耗大,频率稳定性不高。利用三极管利用三极管的非线性的非线性t ti ic cf f0 0t tu uo o例:例:欲使电路振荡,试标出变压器原,副边绕组的同铭端
11、欲使电路振荡,试标出变压器原,副边绕组的同铭端2 2、电容三点式(电容反馈式)、电容三点式(电容反馈式)振荡电路振荡电路考毕兹振荡器考毕兹振荡器011:21 CjLjCj 谐振时谐振时2121021:CCCCLf 振荡频率振荡频率212211)(CCLjCjCjfFo 反馈电压和输出电压反相反馈电压和输出电压反相满足相位平衡条件满足相位平衡条件212/:CCFFRRRrRAiCLbeL 振荡时振荡时LbeRrCC:12 起振条件起振条件特点:特点:波形好,振荡波形好,振荡频率调整范围小,适频率调整范围小,适于频率固定的场合。于频率固定的场合。振荡频率高,则振荡频率高,则L、C1、C2要小。当要
12、小。当电容电容减小到一定程度,晶减小到一定程度,晶体管的极间电容将并体管的极间电容将并联在联在C1和和C2上,影响上,影响振荡频率的稳定性。振荡频率的稳定性。改进的电容三点式振荡电路改进的电容三点式振荡电路取值远大于取值远大于极间电容极间电容o0LC21f 与放大电路参数无关与放大电路参数无关克拉泼振荡器克拉泼振荡器123223210:ZZZZZFZZZ 谐振时谐振时要使反馈系数为负要使反馈系数为负实数,实数,Z2与与Z1必必为同质阻抗为同质阻抗电感三点式电感三点式3 3、电感三点式(电感反馈式)、电感三点式(电感反馈式)振荡电路振荡电路哈脱莱振荡器哈脱莱振荡器 C)M2LL(21f210 M
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