《模拟电子技术》课件ch6信号发生器.ppt

1、模块六模块六6.1.1 正弦波振荡器的基本概念正弦波振荡器的基本概念图图6-1负反馈放大电路和正反馈振荡电路框图比较负反馈放大电路和正反馈振荡电路框图比较(a)负反馈放大电路负反馈放大电路 (b)正反馈振荡电路正反馈振荡电路 正弦波产生电路的目的就是使电路产生一定频率和幅度的正弦波，我们一般是在放大电路中引入正反馈，并创造条件，使其产生稳定可靠的振荡。它按选频网络的元件类型，又可以分为RC振荡电路、LC振荡电路、石英晶体振荡电路等，它们是各类波形发生器和信号源的核心电路。（1）振荡的平衡条件）振荡的平衡条件 1.产生正弦波振荡的条件产生正弦波振荡的条件 借助于反馈的概念，在图6-1（b）中，设

2、有放大电路A和反馈网络F，我们设想把放大电路A的输出信号 通过反馈网络F到放大电路的输入端。如果把电路人为地接成正反馈，而且反馈信号 能完全代替原来的净输入信号 ，则可达到没有输入（）而有输出的情况。这种现象我们也称为自激振荡。如图6-1，比较负反馈放大电路和正反馈振荡电路框图，可明显看出两个电路的区别。正反馈一般表达式的分母项变成负号，而且振荡电路的输入信号 ，所以 。也有 。维持输出信号 所需的完全由反馈信号 提供，无需外加输入信号 。由图6-1(b)可得 ,又因为由此可得到人为引入正反馈的放大电路中能维持等幅自激振荡的平衡条件为 (6-1)1FAoXfXiX0iXfXXi0iXoXoXi

3、XiXiXFXoofXFXifXAFX oXiX 式中，表示输出信号 与放大电路净输入信号 之间的相位差；表示反馈信号 与输出信号 之间的相位差。式(6-2)表明，放大电路的相移与反馈网络的相移之和等于 ，即反馈信号 要与输入信号 相位相同。AFfXoX2nfXiX 相位平衡条件 由 得1FA 因为A、F为复数，所以式(6-1)包含正弦波振荡电路维持振荡的两个必要条件：相位平衡条件和幅值平衡条件。幅值平衡条件 指自激振荡已经建立且电路已经进入稳态时所必须满足的幅值条件。该式说明，放大器A和反馈网络F组成的闭合环路中，环路的总传输系数等于1，即反馈信号 幅值与净输入信号 幅值相等。1FAfXiX

4、 (n=1,2,3,)2FAnAF(6-2)（2）振荡的起振条件振荡的起振条件 值得注意的是：式（6-1）（6-2）是指振荡电路已经进入稳态振荡而言的。如果一个波形发生电路仅仅满足幅值平衡条件 ，那么，它虽然可以使已经建立起来的振荡进入稳态并持续下去，却无法达到使振荡从无到有的建立效果。要建立振荡即“起振”，在电路满足了电路的相位平衡条件时 ，还必须满足使反馈信号 大于净输入信号 ，即 ，因此振荡的起振条件也包括相位条件和振幅条件两个方面，即：振幅起振条件为 (6-3)相位起振条件为 (n=1,2,3,)(6-4)2.正弦波发生电路的组成部分正弦波发生电路的组成部分 正弦波产生电路的基本结构有

5、两部分：引入正反馈的反馈网络和放大电路。但是，这样两部分构成的振荡器一般得不到正弦波，这是由于我们很难控制正反馈的量。如果正反馈量大，则增幅，输出幅度越来越大，最后由三极管的非线性限幅，这必然产生非线性失真。反之，如果正反馈量不足，则减幅，可能停振，为此振荡电路要有一个稳幅电路。为了获得单一频率的正弦波输出，应该在振荡环路中应包含一个具有选频特性的网络即选频网络，选频网络往往和正反馈网络或放大电路合二为一。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。因此,正弦波振荡电路一般由放大电路、反馈网络、选频网络、稳幅电路等四个部分组成，其中，放大电路和正反馈网络是

6、振荡电路的主要组成部分。RC正弦波振荡器结构简单,性能可靠,用来产生几兆赫兹以下的低频信号,常用的RC振荡器有RC桥式振荡器和移相式振荡器。本节重点介绍由RC串并联选频网络构成的RC桥式振荡器。6.1.2 RC正弦波振荡器正弦波振荡器（1）RC串并联选频网络串并联选频网络 RC串并联网络由R2和C2并联后与R1和C1串联组成。其串联臂的阻抗用Z1表示，并联臂的阻抗用Z2表示。如图6-2所示。图图6-2 RC桥式振荡电路桥式振荡电路 1 RC桥式振荡电路（文氏桥正弦波振荡电路）桥式振荡电路（文氏桥正弦波振荡电路）其频率响应如下:1U输出电压 与输入电压之比为RC串并联网络传输系数,记为F，则 2

7、U频率特性：频率特性：，其中 (6-5)2002)(31nFRC10相频特性表达式:3arctg11arctg0012211221FCCRRCRCR(6-6)幅频特性表达式:频率特性曲线如图6-3 图图6-3 RC串并联网络频率特性曲线串并联网络频率特性曲线(a)幅频特性曲线幅频特性曲线 (b)相频特性相频特性 当振荡频率为 时，幅频值最大为1/3，相位F=0，因此该网络有选频特性。RCff210 （2）RC桥式振荡电路桥式振荡电路 如图6-4 将RC串并联选频网络和放大器结合起来即可构成RC振荡电路。图图6-4 RC桥式正弦波振荡电路桥式正弦波振荡电路 (a)RC桥式正弦波振荡电路桥式正弦波

8、振荡电路 (b)桥式画法桥式画法 又因为当ffo时，F=1/3，所以放大电路的放大倍数A3，起振时A3，即 ,即 ,振荡电路就能满足自激振荡的振幅和相位起振条件，产生自激振荡，由于起振后若只依靠晶体管的非线性来稳幅，波形顶部容易失真。为了改善输出波形，通常引入负反馈电路。其振荡频率为3)(11RRAF12RRFRCf21o(6-7)注意，不能过大，过大会使正弦波变换成方波。图6-4（b）为RC桥式振荡电路的桥式画法。RC串并联网络及负反馈电路中的 、正好构成电桥四臂，这就是桥式振荡器名称的由来。fRFR1R R C 桥 式 振 荡 电 路 如 图 6-4（a）所 示。根 据 自 激 振 荡 的

9、 条件，其中RC串并联网络作为反馈电路，当ffo时，=0，所以放大器的相移应为 =0，即可用一个同相输入的运算放大器组成。2FAnAFA RC电路具有超前移相或滞后移相两种，如图6-5所示。在移相电路中，若用其中一种移相电路作为反馈网络，至少需三节RC超前或滞后电路串接，才能相移180，因为一节RC电路最大相移不超过90。2RC移相式振荡器移相式振荡器 图图6-5 RC移相电路移相电路 (a)超前移相超前移相 (b)滞后移相滞后移相 图图 6-6 RC超前型移相式振荡电路超前型移相式振荡电路 如图6-6中反馈网络由三节RC移相电路构成。由于集成运算放大器的相移为180,为满足振荡的相位平衡条件

10、,要求反馈网络对某一频率的信号再移相180。如图6-6中RC构成超前相移网络。正如所知,一节RC电路的最大相移为90，不能满足振荡的相位条件;二节RC电路的最大相移可以达到180,但当相移等于180时,输出电压已接近于零,故不能满足起振的幅度条件。振幅起振条件为 为此,在图6-6所示的电路中,采用三节RC超前相移网络,三节相移网络对不同频率的信号所产生的相移是不同的,但其中总有某一个频率的信号,通过此相移网络产生的相移刚好为180,满足相位平衡条件而产生振荡。该频率即为振荡频率：(6-8)RCf6210 RC移相式振荡电路具有结构简单、经济方便等优点。其缺点是选频性能较差,频率调节不方便,由于

11、输出幅度不够稳定,输出波形较差,一般只用于振荡频率固定、稳定性要求不高的场合。29uA (6-9)6.1.3 LC正弦波振荡器正弦波振荡器 LC正弦波振荡器的构成与RC正弦波振荡器相似，包括有放大电路、正反馈网络、选频网络和稳幅电路。这里的选频网络是由LC并联谐振电路构成，是一种高频振荡电路。它能产生几十千赫兹到几百兆赫兹以上的正弦波信号。正反馈网络因不同类型的LC正弦波振荡电路而有所不同。图图6-7 LC并联电路及频率特性并联电路及频率特性(a)LC并联电路并联电路 (b)频率特性频率特性 输入信号频率过高，电容的旁路作用加强，输出减小；反之频率太低，电感将短路输出。并联谐振曲线如图所示图6

12、-7(a)所示为LC并联电路，R为回路的等效损耗电阻。输入信号频率过高，电容的旁路作用加强，输出减小；反之频率太低，电感将短路输出。并联谐振曲线在图6-7(a)电路中，有LC并联谐振电路如图所示。显然输出电压是频率的函数：1.LC并联谐振电路的频率响应并联谐振电路的频率响应 LjRCjLjRCjLjRCjZ1)(1)/(1一般情况下，RL，所以)1(CLjRCLZ当 时，LC/1o(6-10)CQLQRCLZooo 式中，Q为品质因数，Q=或 。Q值越大，R值越小，谐振时阻抗值越大，相角随频率变化的程度越急剧，说明选频效果越好。LC并联电路的频率特性如图6-7(b)所示。CR01RLQ0(1)

13、电路组成电路组成 变压器反馈LC振荡电路如图6-8所示。变压器反馈式振荡电路由放大电路、反馈网络和选频网络三部分组成。电图中，L1、L3组成变压器，其中L1为一次侧线圈电感，L3是反馈线圈。L、C组成并联回路，构成选频放大器。Rb1、R b2和Re为放大器的直流偏置电阻。Cb为耦合电容，Ce为发射极旁路电容，对振荡频率来说，Cb、Ce容抗小可堪称短路。图图6-8 变压器反馈式变压器反馈式LC振荡电路振荡电路 2.变压器反馈式变压器反馈式LC振荡电路振荡电路(2)振荡条件及振荡频率振荡条件及振荡频率相位平衡条件 为了满足相位平衡条件,变压器初次级之间的同名端必须正确连接。路振荡时,=,LC回路的

14、谐振阻抗是纯电阻性,由图中L1及L2同名端可知,反馈信号与输出电压极性相反,即F=180。于是A+F=360,保证了电路的正反馈,满足振荡的相位平衡条件。由此可见,LC振荡电路只有在 =这个频率上,才有可能振荡。f0ff0f幅度条件 交换反馈线圈的两个线头，可使反馈极性发生变化。调整反馈线圈的匝数可以改变反馈信号的强度，以使正反馈的幅度条件得以满足。变压器反馈LC振荡电路的振荡频率与并联LC谐振电路相同，为 (6-11)LCfO21易起振,输出电压较大。由于采用变压器耦合,易满足阻抗匹配的要求。调频方便。一般在LC回路中采用接入可变电容器的方法来实现,调频范围较宽,工作频率通常在几兆赫左右。输

15、出波形不理想。由于反馈电压取自电感两端,它对高次谐波的阻抗大,反馈也强,因此在输出波形中含有较多高次谐波成分。（3）电路特点）电路特点 图图6-9 电感三点式电感三点式LC振荡器振荡器(a)放大部分为晶体管放大部分为晶体管 (b)放大部分为运算放大器放大部分为运算放大器 把并联LC回路中的C或L分成两个，则LC回路就有三个端点。把这三个端点分别与三极管的三个极（或集成运放的两个输入端和一个输出端）相连，就形成了LC三点式正弦波发生电路。它们常分为电感三点式和电容三点式，见图6-9（b）、6-10（b）。3.三点式三点式LC振荡器振荡器（1）电感三点式振荡电路）电感三点式振荡电路 如图6-9（a

16、）所示是电感反馈式LC振荡电路,又称哈特莱振荡电路。电感三点式振荡电路起振要具备以下条件：相位条件 设基极瞬时极性为正,由于放大器的倒相作用,集电极电位为负,与基极相位相反,则电感的1端为负,2端为公共端,3端为正,各瞬时极性如图6-9（a）所示。反馈电压由3端引至三极管的基极,故为正反馈,满足相位平衡条件。电路优缺点a.由于L1和L2之间耦合很紧,故电路易起振,输出幅度大。b.调频方便,电容C若采用可变电容器,就能获得较大的频率调节范围。c.由于反馈电压取自电感L1两端,它对高次谐波的阻抗大,反馈也强,因此在输出波形中含有较多高次谐波成分,输出波形不理想。(6-12)振荡频率 上式中,回路的

17、总电感L=L1+L2+2M。,M为L1与L2间的互感耦合系数。幅度条件 从图6-9（a）可以看出反馈电压是取自电感L1两端,加到晶体管b、e间的。所以改变线圈抽头的位置,即改变L1的大小,就可调节反馈电压的大小。当满足 的条件时,电路便可起振。1|FA（2）电容三点式）电容三点式LC振荡器振荡器 电容反馈式LC振荡电路又称为考毕兹振荡电路，如图6-10（a）所示。电容三点式振荡电路起振要具备以下条件：相位条件 设相输入端为正极性信号，LC网络的1端点产生负极性信号；3端点相应为正极性信号，从而构成正反馈形式，满足相位条件。图图6-10 电容三点式电容三点式LC振荡器振荡器(a)放大部分为晶体管

18、放大部分为晶体管 (b)放大部分为运算放大器放大部分为运算放大器幅度条件 由图6-10（a）的电路可看出,反馈电压取自电容C1两端,所以适当地选择C1、C2的数值,并使放大器有足够的放大量,电路便可起振。(6-13)振荡频率 上式中，C=C1C2/(C1+C2)。是谐振回路的总电容。LCf21o电路优缺点此振荡电路容易起振,振荡频率高,可达100 MHz以上。输出波形较好,这是由于C1对高次谐波的阻抗小,反馈电压中的谐波成分少,故振荡波形较好。但当改变C1或C2时会影响反馈系数,从而影响反馈电压的大小,造成电路工作性能不稳定。这是因为C1、C2的大小既与振荡频率有关,也与反馈量有关。所与调节这

19、种振荡电路的振荡频率不方便。有些电路要求振荡频率的稳定性非常高（如无线电通信的发射机频率）。采用石英晶体振荡器，则可以满足这样高的稳定性。1.石英晶体的特性及等效电路石英晶体的特性及等效电路 6.1.4 石英晶体振荡电路石英晶体振荡电路 图图6-11 石英晶体谐振电路石英晶体谐振电路(a)符号符号 (b)等效电路等效电路 (c)频率特性频率特性从电路上分析,石英晶体可以等效为一个LC电路,把它接到振荡器上便可作为选频环节应用。图6-11（a）为石英晶体在电路中的符号。（1）当）当L、C、R支路串联谐振时，等效电路的阻抗最小，串联谐振频支路串联谐振时，等效电路的阻抗最小，串联谐振频率为率为 石英

20、晶体之所以能做成谐振器是基于它的压电效应。若在晶片两面施加机械力，则沿受力方向产生电场，晶片两侧产生异性电荷。若在晶片两面加一交变电场，晶片就会产生机械振动。当外加电场的频率等于晶体的固有频率时，机械振动幅值明显加大，这种现象称为“压电效应”。由于石英晶体的这种特性，可以把它的内部结构等效成如图6-11（b）所示的等效电路。图6-11（c）为石英晶体谐振器的电抗-频率特性。石英晶体振荡器可以归结为两类,一类称为并联型,另一类称为串联型。由图6-11（c）可知,它的两个谐振频率,一个是L、C、R支路发生串联谐振时的串联谐振频率fs,另一个是L、C、R支路与C0支路发生并联谐振时的并联谐振频率fp

21、,由图6-11（b）等效电路得（6-14）LCf21s (2)L、C、R支路并联谐振时，等效电路的阻抗较小，并联谐振频率为支路并联谐振时，等效电路的阻抗较小，并联谐振频率为（6-15）0s00p121CCfCCCCLf由于由于CC0，因此，因此fs和和fp两个频率基本相同。两个频率基本相同。2.石英晶体振荡电路应用石英晶体振荡电路应用-并联型石英晶体振荡电路并联型石英晶体振荡电路 图图6-12 并联型石英晶体振荡电路并联型石英晶体振荡电路 (a)电路图电路图 (b)等效电路等效电路故振荡回路的谐振频率为 00o）（21CCCCCLCfLL（6-16）如图6-12(a)所示为并联型石英晶体振荡器

22、。当f0在fs fp的窄小的频率范围内时,晶体在电路中起一个电感作用,它与C1、C2组成电容反馈式振荡电路。其等效电路如图6-12(b)。由于回路电容是C1和C2串联后与C0并联，再与C串联，则回路电容为 。）C）00CCCCCLL（由于CC0+CL，则谐振频率近似为（6-17）so21fLCf可见，振荡频率f基本只取决于石英晶体的固有频率fs，故其频率稳定度极高。图图6-13 串联晶体振荡电路串联晶体振荡电路 3.石英晶体振荡电路应用石英晶体振荡电路应用串联型石英晶体振荡电路串联型石英晶体振荡电路如图6-13所示，当f=fs时，晶体振荡器产生串联谐振，晶体与电阻R串联构成正反馈电路，晶体阻抗

23、最小且为纯电阻，电路满足自激振荡条件而振荡，其振荡频率为fo=fs。当ffo时，晶体呈现较大阻抗，且相移不为零，不能产生谐振，所以该电路的振荡频率只能是fo=fs。第六章第六章（1）单值电压比较器工作原理）单值电压比较器工作原理 开环工作的运算放大器是最基本的单值比较器，电路如图6-14（a）所示。用来对输入电压信号（被测信号）与另一个电压信号（或基准电压信号）进行比较，并根据结果输出高电平或低电平的一种电子电路，是模拟电路与数字电路之间联系的桥梁，主要用于自动控制、测量、波形产生和波形变换方面。图图6-14 单值电压比较器及传输特性单值电压比较器及传输特性 (a)电路图电路图 (b)传输特性

24、传输特性 1.电压比较器电压比较器 6.2.1 RC正比较器正比较器 当uiUREF时，Uo=-Uom；当ui=UREF时，Uo发生跳变。该电路理想传输特性如图6-14（b）所示。若UREF=0，组成过零比较器即每当输入信号过零点时，输出信号就发生跳变。过零比较器可将正弦波转换成方波，波形图如图6-14（b）所示。电压比较器的阈值电压是指比较器输出电压发生跳变(即u+=u-)时，所对应的输入电压值称为阈值电压或门限电压UT。图6-15所示电路的UT=UREF,过零比较器的UT=0。因为仅一个阈值电压，故称为单值电压比较器。图图6-15 过零比较器过零比较器(a)电路图电路图 (b)正弦波转换成

25、方波波形图正弦波转换成方波波形图（2）迟滞比较器）迟滞比较器单限比较器有一缺点就是抗干扰能力弱。为了提高比较器的抗干扰能力，人们研制了如图6-16（a）所示电路的具有迟滞比较器。将待比较电压uI加到反相输入端，参考电压UREF通过R2接到同相输入端，构成正反馈。图图6-16 迟滞比较器迟滞比较器(a)电路电路 (b)传输特性传输特性当uI足够小，UOH=+UZ时:REFOHTURRRURRRU212211 （6-18）当uI不断增大，uI时，UOL将由+Uom跳变到-Uom，即UOL=UZREFOLTURRRRRURU212211_（6-19）当uI减少，使uI时，UOL将再次跳变到UOH。其

26、传输特性曲线如图6-16(b)所示。由以上分析可知，迟滞比较器有两个不同的门限电压，称为上限门限电压，称为下限门限电压，它们的差值称为门限宽度，又称回差电压或迟滞宽度，用U表示:TUTUTTUUU（6-20）迟滞比较器常用来组成整形、波形产生等电路。迟滞比较器的特点：有两个不同的门限电压；只要门限宽度大于干扰电压的变化幅度，就能有效的抑制干扰信号；U越大，比较器抗干扰能力越强，但分辩率越差。（3）迟滞比较器的特点及应用）迟滞比较器的特点及应用 例6.2.1图示6-17（a）所示电压比较器，双向稳压管的稳定电压为6V，请画出它的传输特性。当输入一个幅度为4V的正弦信号时，画出输出电压波形。解：这

27、是一个迟滞比较器，迟滞比较器有两个门限电压，应先根据反馈电阻与输出电压的状态求上、下限门限电压。输入电压信号从反相输入端输入，假设初始状态时输出正电压。即当uo=Uom=6V时，求得V2211TOHURRRU当uo=-Uom=-6V时求得V2211TRRURUOL电路传输特性如图6-17（b）所示，当输入正弦信号时，输出波形如图6-17（c）所示。图图6-17 迟滞比较器迟滞比较器(a)电压比较器电压比较器 (b)电路传输特性电路传输特性 (c)输出波形图输出波形图6.2.2方波发生器方波发生器 1.方波信号发生器的组成及工作原理方波信号发生器的组成及工作原理 图6-18(a)是简单的方波发生

28、电路。它由滞回比较器和RC电路两部分组成。R和C组成有延迟的反馈网络，电容元件C上的电压UC就是反馈电压；稳压管起输出电压的限幅作用；R0是集成运放输出端的限流电阻。该滞回比较器是反相输入方式，参考电压UREF为零，是具有限幅输出的过零滞回比较器。图图6-18 方波信号发生器及其波形方波信号发生器及其波形 (a)电路图电路图 (b)波形图波形图输出被钳制在UZ，其上门限电压U T+和下门限电压U T分别为：Zf21ff1TURRRU（6-21）Zf21ff1TURRRU（6-22）可见比较器输出状态何时发生翻转，与Uf1和Uf2取值有关。当电路的振荡达到稳定后，电容C就交替充电和放电。当uO=

29、UZ，集成运放同相端电压uP=UT+。随着uC的不断增大，当uC UT+时，uO 发生翻转，此时UZ翻转为UZ，即uO=UZ。这时集成运放同相端电压uP变为UT。于是在uO=UZ作用下，电容C通过R开始放电，uN随之降低。当降低到小于UT时，uO 再次发生翻转，又由UZ翻转为+UZ。如此周而复始，便产生了振荡。可以证明，振荡周期和频率分别为：（6-23）输出电压uO的波形及电容C两端电压uC的波形如图6-18(b)所示。由于电容C充、放电回路等效电阻相等，充、放电时间常数相同，且充、放电量相等，因而充电时间和放电时间相等，T1=T2，所以输出电压uO的波形为方波。从电容C两端输出的电压uC的波

30、形近似为三角波。6.2.3方波三角波发生器方波三角波发生器 图图6-19 三角波信号发生器及其波形三角波信号发生器及其波形 (a)电路图电路图 (b)波形图波形图 方波发生器中电容C两端输出的波形近似为三角波和锯齿波，但是电容C的充、放电是按指数规律变化的，因而其线性度较差，只能应用于要求不高的场合。下面介绍一种线性度较好的三角波发生器。积分电路能将方波信号变换为线性度较高的三角波，但其缺点是随着方波信号频率的变化，三角波的幅度跟着变化。基于对上述缺点的改进，组成了图6-19所示的三角波信号发生器。该电路由同相输入滞回比较器和反相输入积分器两部分组成，它能够同时产生方波uO1和三角波信号uO。

31、2.uO1翻转为UZ后，电容恒流放电，uO线性上升。这时N1同相输入端电位Of2f1f2Zf2f1f1PuRRRURRRu（6-24）因此uP也随uO而下降。当uP下降到略低于uN=0时，uO1由+UZ翻转为UZ。1.假设通电瞬间比较器的输出为+UZ，则电容C恒流充电，uO自零按线性规律下降。这时N1同相输入端电位Of2f1f2Zf2f1f1PuRRRURRRu（6-25）也随uO上升而上升。当uP上升到略大于uN=0时，uO1又由UZ翻转为+UZ，再次对电容充电。如此周而复始，产生了振荡，输出的方波和三角波信号波形如图6-19(b)所示。振荡周期为T=4RCRf1Rf2，三角波电压峰值为Uo

32、m=UZ Rf1Rf2。输出信号频率与输入控制电压成正比的波形产生电路称为压控振荡器。若用直流电压作为控制电压，压控振荡器可制成频率调节十分方便的信号源；若用正弦波电压作为控制电压，压控振荡器就构成了调频波振荡器；当振荡受锯齿波电压控制时，就构成了扫频振荡器等。6.2.4压控振荡器压控振荡器 1.积分积分-施密特触发器型压控振荡器施密特触发器型压控振荡器 图图6-20 积分积分-施密特触发器型压控振荡器施密特触发器型压控振荡器 (a)原理框图原理框图 (b)输出信号波形输出信号波形 积分-施密特触发器型压控振荡器由恒流源、积分器和施密特触发器组成，恒流源的电流I0由控制电压ud控制。通过电容器

33、的充放电的作用，结果得到u0波形如图6-20（b）所示。由于充放电电流相等，所以输出方波的占空比为50%，其振荡频率正比于控制电压ud而与电容C的容量成反比。2.集成函数发生器集成函数发生器8038简介简介 图图 6-21 8038的内部原理电路框图的内部原理电路框图 集成函数发生器8038是一种多用途的波形发生器,可以产生正弦波、方波、三角波和锯齿波,其频率可以通过外加的直流电压进行调节,使用方便,性能可靠。8038由两个恒流源、两个电压比较器和触发器等组成。其内部原理电路框图如图6-21所示。在图6-21中,电压比较器、的门限电压分别为两个电源电压之和（VCC+VEE）的 2/3 和 1/

34、3,电流源I1和I2的大小可通过外接电阻调节,其中I2必须大于I1。（1）8038的工作原理的工作原理 当触发器的输出端为低电平时,它控制开关S使电流源I2断开。而电流源I1则向外接电容C充电,使电容两端电压随时间线性上升,当uC上升到uC=2（VCC+VEE）/3时,比较器A的输出电压发生跳变,使触发器输出端由低电平变为高电平,这时,控制开关S使电流源I2接通。由于I2 I1,因此外接电容C放电,uC随时间线性下降。当uC下降到uC（VCC+VEE）/3 时,比较器输出发生跳变,使触发器输出端又由高电平变为低电平,I2再次断开,I1再次向C充电,uC又随时间线性上升。如此周而复始,产生振荡。

35、外接电容C交替地从一个电流源充电后向另一个电流源放电,就会在电容C的两端产生三角波并输出到脚3。该三角波经电压跟随器缓冲后,一路经正弦波变换器变成正弦波后由脚2输出,另一路通过比较器和触发器,并经过反向器缓冲,由脚9输出方波。图 6-22 为 8038的外部引脚排列图。图图 6-22 8038的外部引脚排列图的外部引脚排列图（2）8038 的典型应用的典型应用图图6-23 8038 的典型应用的典型应用 利用8038构成的函数发生器如图6-23所示,其振荡频率由电位器RP1滑动触点的位置、C的容量、RA和RB的阻值决定,图中C1为高频旁路电容,用以消除 8 脚的寄生交流电压,RP2为方波占空比

36、和正弦波失真度调节电位器,当RP2位于中间时,可输出方波。本章小结本章小结1.放大器与振荡器本质不同在于放大器与振荡器本质不同在于：前者有输入信号，是将输入的小信号按照原来的模样加强幅度，过程中尽量不产生新的频率分量（否则非线性失真）；后者无任何输入信号，只要加上直流电能就会自主产生一定频率分量的交流波形信号，而作为一般的信号源。2.振荡分为振荡分为RC振荡电路和振荡电路和LC振荡电路振荡电路。振荡的条件分为幅度条件和相位条件，其中相位平衡条件要比振幅平衡条件严格，故判断能否产生振荡主要靠是否符合相位平衡条件，即是否是正反馈。振幅平衡条件：振幅平衡条件：；相位平衡条件：相位平衡条件：(n=1,

37、2,3,)。3.RC振荡器频率较低，常采用的是RC桥式振荡器桥式振荡器，当R1R2，C1C2=C时，其振荡频率振荡频率为 。4.LC正弦波振荡器可产生很高的振荡频率，常采用的是LC变压器反馈式、电感三点式、电容三点式振荡器变压器反馈式、电感三点式、电容三点式振荡器，其振荡频率由LC谐振回路决定，。5.石英晶体正弦波振荡器的振荡频率稳定性相当高，常用在振荡频率不常改变且频率稳定度要求高的场合。串联型串联型:f=fs，晶体呈纯阻;并联型并联型:fs f fp，晶体呈感性。1FA2fanRCf21oLCf21o 6.电压比较器电压比较器处于大信号运用状态，受非线性特性的限制，输出只有高电平和低电平两种状态。其值接近于直流供电电源电压。电压其可用来对两个输入典雅进行比较，并根据比较输出高或低电平，它广泛运用于信号产生、信号处理和检测电路中。电压比较器的工作状态在门限电压处翻转，此时u+=u-。7常用的非正弦信号发生器常用的非正弦信号发生器有方波发生电路、三角波发生电路、压控振荡器等。非正弦波产生电路中没有选频网络，它通常由比较器、积分电路和反馈电路等组成，其状态的翻转依靠电路中定时电容能量的变化，改变定时电容的充放电流的大小，就可以调节振荡周期。