信号产生电路自激振荡

第六章信号产生电路 正弦波振荡电路 自激振荡 RC振荡 LC振荡 石英晶体振荡 选频特性 稳幅措施 变压器反馈式 LC振荡 LC并联谐振回路 三点式 LC振荡 自激振荡 基本放大 电路 Ao dX oX 反馈电路 F fX iX + fid XXX 改成正反馈 正反馈电路才能 产生自激振荡 产生自激振荡的条件 如果： if XX k闭合 ,去掉 ,X i 仍有信号输出。 基本放大 电路 Ao dX oX 反馈电路 F fX iX + + k 基本放大 电路 Ao dX oX 反馈电路 F fX 反馈信号代替了放大电路的输入信号 df XX Of XFX 0 0 d A X X 1FA 0 自激振荡条件 自激振荡的正弦波频率必须一定，也就 是说在放大、反馈回路中应该有选频作用， 将不要的频率抑制。 所以将放大倍数和反馈系数写成： )(F)(A 、 自激振荡的条件： 1)(F)(A AA)(A FF)(F 自激振荡条件可以写成： （ 1）振幅条件： 1AF （ 2）相位条件： n2FA n是整数 相位条件 意味着振荡电路是正反馈， 振幅条件 可以通过调整放大电路的放大倍数达到。 起振条件和稳幅原理 起振条件： 结果：产生增幅振荡 1| FA （ 略大于） 稳幅过程： 起振时， 1| FA 稳定振荡时， 1| FA 1、被动：器件非线性 2、主动：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 稳幅措施： 起振过程 X d o f 基本放大器 A 反馈网络 F X X 1.放大电路 2.正反馈网络 3.选频网络 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。 常用的选频网络有 RC选频 和 LC选频 4.稳幅环节 使电路易于起振又能稳定振荡，波 形失真小。 正弦波振荡器的一般组成 _ + + RF uo R C R C R 1 RC振荡电路 RC选频网络 同相比例运算电路 2. RC振荡电路 用 RC 电路构成选频网络的振荡电路即所谓的 RC 振荡电路，可选用的 RC 选频网络有多种，这里 只介绍 文氏桥选频电路 。 R1 C1 R2 C2 i U o U 文氏桥选频电路 ) 1 ( ) 1 ( 1 1 2 2 1 1 2 2 1 C R C R j C C R R U U i o R1 C1 R2 C2 i U o U 时，相移为 0。 1 2 2 1 1 C R C R 当 如果： R1=R2=R， C1=C2=C，则： RC f 2 1 0 1 2 2 1 1 C R C R 2 1 2 1 1 C C R R 0 1 C R 0 ) 1 ( ) 1 ( 1 1 2 2 1 1 2 2 1 C R C R j C C R R U U i o 1 3 文氏桥选频电路 ) 1 ( 3 1 C R C R j o时 文氏桥选频电路 ) ( 3 1 0 0 f f f f j U U i o 传递函数： 2 0 0 2 ) ( 3 1 f f f f U U i o 幅频特性： )( 3 1 0 0 f f f fa r c t g 相频特性： 如果： R1=R2=R， C1=C2=C f i o U U 31 +90 90 f f0 0 U U i o ) 1 ( 3 1 C R C R j RC f 2 1 0 用运放组成的 RC振荡器： 0A 只有在 f0 处 ,0F 才满足相位条件： 因为： AF=1 3 1 F 1 f F R R A f F 2 R R uo _ + + RF R C R C Rf A=3 uo uo 3 A=3 同 相 放 大 器 文 氏 桥 选 频 电 路 输出正弦波频率： RC f 2 1 0 例题 :R=1k， C=0.1F， Rf=10k。 RF为多大时才 能起振？振荡频率 f0=？ Hz uo _ + + RF R C R C Rf AF=1， 3 1 F 1 f F R R A A=3 =210=20k RC f 2 1 0 =1592 Hz 起振条件： f F 2 R R 采用非线性元件 负温系数热敏元件 热敏电阻 起振时 ， 31 1 f R RA V 即 1VV FA 热敏电阻的作用 oV oI 功耗 fR 温度 fR 阻值 fR 3VA 1VV FA 稳幅 VA RC振荡电路 正弦波振荡电路 2. 稳幅措施 _ + + RT R C R C R f T uo 能自行启动的电路 2 RF1+RF2略大于 2Rf,随 着 uo的增加， RF2逐 渐被短接， A自动下 降，输出自动被稳定 于某一幅值。 将 RF分为二个： RF1 和 RF2 ， RF2 并联二极管 _ + + RF1 R C C R f RF2 D1 D2 R K：双联波段开关， 切换 R，用于 粗调振荡频率。 C： 双联可调电容，改变 C， 用于细调振荡频率。 振荡频率的调节： _ + + RF uo R C C R f K K R1 R1 R2 R2 R3 R3 振荡 频率： RC f 2 1 0 电子琴的振荡电路： _ + + RF1 uo R1 C C R f D1 D1 RF2 R28 R27 R26 R25 R24 R23 R22 R21 R2 2 1 1 2 C R R 0 f 2 1 2 1 R R F 1 2 3 4 5 1 7 6 功率放 大器 使 R2R1 2 1 F 1 f F2 R R A F1 R 2 AF1 可调 A2 RF1+RF2Rf RC振荡电路适用于低 频 LC振荡电路适用于高 频 LC振荡电路 LC振荡电路的选频电路由电感和电容构 成，可以产生高频振荡。由于高频运放价格 较高，所以一般用分 立 元件组成放大电路。 本节只对 LC振荡电路做一简单介绍，重点掌握相位条件的判别 。 一 . LC并联谐振回路的 选频特性 谐振时回路电流比总电流大的多， 电感与电容的 无功功率互相补偿，电路呈阻性。 R为电感和回路中的损耗电阻 LC 1 0 当 时， 并联谐振。 谐振时，电路呈阻性 - + L C R i Ci L i u Q为谐振回路的品质因数， Q值越大， 曲线越陡越窄，选频特性越好。 C L Q C Q LQ RC L Z 0 00 谐振时 LC并联谐振电路 相当一个电阻。 幅频特性曲线 LC 振荡电路 1.LC并联谐振回路 正弦波振荡电路 Z0为并联谐 振阻抗 Exit 1 2 3 4 初级线圈 次级线圈 同名端 1 2 3 4 + + 在 LC振荡器中，反馈信号通 过 互感线圈引出 - + u i LC f u 二 . 互感线圈的极性判别 判断是否是满足 相位条件 正 反馈 + ccV R b1 R b2 e R U f C b o 1 L 2 L C U 断开反馈到放大 器的输入端点，假设 在输入端加入一正极 性的信号，用瞬时极 性法判定反馈信号的 极性。若反馈信号与 输入信号同相，则满 足相位条件；否则不 满足。 (+) (-) (+) (+) F Au +UCC C C1 L RL RB1 RB2 Li RE CE u i + - uf - + ib 返回 + + + 正反馈 振荡频率 : +UCC C C1 L LC f 2 1 0 uo 满足相位平衡条件 LC正弦波振荡器举例 2. 变压器反馈式 LC振荡电路 LC 振荡电路 正弦波振荡电路 Exit 返回 LC并联谐振电路构成选频网络 A. 若中间点交流接地 ， 则首端与 尾端相位相反 。 原理： C 1 C 2 首端 尾端 中间端 L 电容三点式 C 首端 尾端 中间端 L 1 L 2 电感三点式 中间端的瞬时电位一定在首 、 尾端电位之间 。 三点的相位关系 B. 若首端或尾端交流接地 ， 则其 他两 端相位相同 。 3. 三点式 LC振荡电路 LC 振荡电路 正弦波振荡电路 Exit 返回 3. 三点式 LC振荡器 (1) 电感三点式 LC振荡电路 振荡频率： CMLLLCf )2(2 1 2 1 21 0 LC 振荡电路 正弦波振荡电路 Exit 返回 (2) 电容三点式 LC振荡电路 振荡频率： 21 21 0 212 1 CC CCL LCf 3. 三点式 LC振荡器 LC 振荡电路 正弦波振荡电路 Exit 返回 例 ：试判断下图所示三点式振荡电路是否满足 相位平衡条件。 (a) (b) 3. 三点式 LC振荡器 LC 振荡电路 正弦波振荡电路 Exit +UCC C1 C2 + ube ube增加 正反馈 + + 3 正弦波振荡电路主要有 RC振荡电路和 LC振荡电路两种 。 RC振荡电路主要用于中低频场合 ， LC振荡电路主要用于高 频场合 。 1 正弦波振荡的条件： AF= 1 （ 振幅条件 ） （ 相位条件 ） n2FA 2.正弦波振荡电路由放大器 、 反馈网络 、 选频网络和稳幅 环节构成 。 1. 内容小结 不满足 满足 试判断以下各图所示是否满足自激振荡的相位条件 （ +） （ +） （ ） （ +） （ ） V R R e b1 cc L C C e C 2 R c C 1 R b2 满足 V 2 1 C C L + A + R R u o 1 R f （ +） （ +） （ -） 满足 例 2:R=1k， C=0.1F， R1=10k。 Rf为多大时才能 起振？振荡频率 f0=？ AF=1， 3 1 F 1 1 f R R A A=3 Rf=2R1=210=20k RC f 2 1 0 =1592 Hz 解 :起振条件 u R f 1R R R C C u f A + + o