电工第二十五讲课件

不需要任何输入信号；不需要任何输入信号；必须在电路中引入足够强的正反馈。必须在电路中引入足够强的正反馈。波形产生电路包括正弦和非正弦波形产生电路包括正弦和非正弦(如如方波、三角波方波、三角波)波形产生电路。波形产生电路。波形产生电路的共同特点：波形产生电路的共同特点：第6章上页下页返回第6章上页下页返回6.1.1 6.1.1 正弦波振荡电路的基本原理正弦波振荡电路的基本原理 6.1.26.1.2 RCRC正弦波振荡电路正弦波振荡电路6161 正弦波振荡电路正弦波振荡电路正弦波振荡电路正弦波振荡电路 *6.1.3 6.1.3 LCLC正弦波振荡电路正弦波振荡电路*6.1.46.1.4 石英晶体正弦波振荡电路石英晶体正弦波振荡电路Ud126.1.1 6.1.1 6.1.1 6.1.1 正弦波振荡电路的基本原理正弦波振荡电路的基本原理正弦波振荡电路的基本原理正弦波振荡电路的基本原理1 1、自激振荡的条件、自激振荡的条件S S 在在 2:2:令令F=Uf/Uo.所以产生自激振荡的条件为所以产生自激振荡的条件为:.AF=.UoUd.UoUf=1S上页下页第6章返回+Uf+-A=Uo/Ud.S S 在在 1:1:Ud=Ui .-.Ui.Uo.因为因为:Uf=Ud，.Uf=UiU=d d则输出电压保持不变。则输出电压保持不变。AF自激振荡的条件自激振荡的条件:AF=1 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 A+F=2n （n=0,1,2）反馈信号与输入信号的大小相等反馈信号与输入信号的大小相等,在放大倍数在放大倍数一定时应有足够强的反馈量。一定时应有足够强的反馈量。反馈信号与输入信号同相，必须引入正反馈。反馈信号与输入信号同相，必须引入正反馈。上页下页第6章返回2 2、振荡的建立与稳定振荡的建立与稳定振荡电路的起振振荡电路的起振:选择电路（一般和反馈选择电路（一般和反馈电路在一起）选择某一电路在一起）选择某一频率的信号增幅振荡频率的信号增幅振荡电路由电路由电路变为等幅振荡电路变为等幅振荡|AF|=1|AF|1上页下页第6章返回Ud12S+Uf+-.Ui.Uo.AF 通过不断地通过不断地放大放大正反馈正反馈再再放大放大再反馈，再反馈，使使Uom m不断增大，不断增大，一直到达某一点一直到达某一点时，才稳定下来。时，才稳定下来。自激振荡的建立过程自激振荡的建立过程A反馈特性反馈特性Ufm=|F|Uom幅度特性幅度特性Uom=f(Ufm)Ufm1Ufm2Uom2Uom1UfmOUom上页下页返回Ud12S+Uf+-.Ui.Uo.AF初始值由哪来由上述讨论可知：由上述讨论可知：正弦波振荡电路应由以下部分组成：正弦波振荡电路应由以下部分组成：放大电路放大电路正反馈电路正反馈电路选频电路选频电路稳幅电路稳幅电路上页下页第6章返回 6.1.26.1.2 RCRC正弦波振荡电路正弦波振荡电路正弦波振荡电路正弦波振荡电路 1.1.电路组成电路组成RCCRRfR1负反馈网络负反馈网络（稳幅环节）（稳幅环节）文氏电桥正弦波振荡电路文氏电桥正弦波振荡电路上页下页第6章返回uO+正反馈选频网络正反馈选频网络A Ao o 2 2、RC串并联网络的选频特性串并联网络的选频特性Z1=R+1jC1Z2=R(jC)R+1jC=R1+jRC.UfUO=.IZ2I(Z1+Z2).Z2Z1+Z2=R1+jRCR+1jC+R1+jRC=13+j(RC-RCRC1).I+RCU0.Uf.CRZ1Z2=11+jRC1+1jRC+11+jRC.UfUo.=11RC3+j(RC-)当当:1RCRC-=0即即,或或R C=0 0=122RC=0 0=1时时结论：.Uf fUo.与与 同相位同相位,Uf fUo o.=1/3，Uf f达到最大值达到最大值。.第6章RC串并联选频网络串并联选频网络+RCU0.Uf.CRZ1Z2.I=F=Uf_Uo13_ f =0,3 3、如何满足自激振荡条件如何满足自激振荡条件f0=12 RC起振时应满足起振时应满足:Rf2R1RfR1）,A=（1+A =0为了满足为了满足AF=1,=1,A=3RfR1）=3,（1+Rf=2R1即即 A3第6章ui u o1fCC+uf Z1Z2A Ao o4 4、稳幅措施稳幅措施 特点特点：利用二极管的非线性利用二极管的非线性自动调节反馈的强弱来维自动调节反馈的强弱来维持输出电压的恒定。持输出电压的恒定。UOrU|A|缺点缺点输出波形失真较大输出波形失真较大上页下页第6章返回 二极管稳幅电路二极管稳幅电路u o1f2CCf1D2D1A Ao oUOTRT|A|U O O 由于热敏电阻温度特性敏感，因此可获得失真较小的输出电压。特点：特点：利用半导体热敏电阻的非利用半导体热敏电阻的非线性实现稳幅。线性实现稳幅。上页下页第6章返回 热敏电阻稳幅电路热敏电阻稳幅电路uo1TCCA Ao o 1.1.电感三点式振荡电路电感三点式振荡电路第6章(a)(a)基本电基本电基本电基本电路路路路(b)(b)交流通路交流通路交流通路交流通路谐振回路谐振回路RECRCRB1RB2CBCEL2T132+UCCL1CRB1 RB2T+uiuo+132L1L2 *6.1.36.1.3 LCLC正弦波振荡电路正弦波振荡电路正弦波振荡电路正弦波振荡电路上页下页第6章返回 电感电感L1、L2 和电容和电容C构成了谐振回路，构成了谐振回路，+UCC通过通过L1 到集电极形成集电极电流的直流通路到集电极形成集电极电流的直流通路，故可省略，故可省略R C 。电感电感L2两端的电压作为反馈信两端的电压作为反馈信号，在放大器的输入端引入了正反馈。号，在放大器的输入端引入了正反馈。若若L1、L2线圈之间的互感为线圈之间的互感为M，则线圈的则线圈的总电感为：总电感为：L=L1+L2+2M 。电路的振荡频率电路的振荡频率近似等于近似等于LC谐振回路的振荡频率：谐振回路的振荡频率：fo=（L L1 1+L L2 2+2+2M）C 21 2.2.电容三点式振荡电路电容三点式振荡电路第6章(a)(a)基本电基本电基本电基本电路路路路(b)(b)交流通路交流通路交流通路交流通路谐振回路谐振回路LC1C2RCRB1 RB2T+uiuo+132REC2C1RCRB1RB2CBCELT132+UCC上页下页第6章返回 电感电感L和电容和电容C1、C2构成的谐振回路成为放大构成的谐振回路成为放大电路的负载，电容电路的负载，电容C2两端的电压作为反馈信号，两端的电压作为反馈信号，在放大器的输入端引入了正反馈。在放大器的输入端引入了正反馈。选取适当的静态值和元件参数，使得谐振回路选取适当的静态值和元件参数，使得谐振回路谐振时，谐振时，AF1。电路自激振荡电路自激振荡AF=1时，振荡稳定。时，振荡稳定。振荡频率近似等于振荡频率近似等于LC谐振回路的振荡频率：谐振回路的振荡频率：C1 C2C1+C2L21fo o =改进型电容三点式振荡电路改进型电容三点式振荡电路改进型电容三点式振荡电路改进型电容三点式振荡电路上页下页第6章返回在在电感支路中串联电感支路中串联一个电容一个电容C3，且取且取C3远远小于小于C1和和C2。故故谐振回路的振荡谐振回路的振荡频率主要由频率主要由L L和和C3 3来来决定：决定：fo 2 2 LCLC3 31 1改变改变C3，即可改变即可改变fo REC2C1RCRB1RB2CBLT+UCCC3例例1：如何判断电路可否振荡如何判断电路可否振荡REC2C1RB2CBLT+UCCC3RC该电路无合该电路无合适的静态工适的静态工作点，三极作点，三极管未处在放管未处在放大状态，不大状态，不满足构成振满足构成振荡器的基本荡器的基本条件。条件。交流通路交流通路LC1C2RCRB1 RB2T+uiuo+132C3例例2REC2C1RB1RB2CBLT+UCCC3该电路是否可以振荡，若可以，确定振荡频率，该电路是否可以振荡，若可以，确定振荡频率，若不可以，如何改正使之振荡若不可以，如何改正使之振荡。例例3用相位平衡条件判断图题所示电路能否产生正弦用相位平衡条件判断图题所示电路能否产生正弦用相位平衡条件判断图题所示电路能否产生正弦用相位平衡条件判断图题所示电路能否产生正弦波振荡，并阐述理由（图中耦合电容和射极旁路波振荡，并阐述理由（图中耦合电容和射极旁路波振荡，并阐述理由（图中耦合电容和射极旁路波振荡，并阐述理由（图中耦合电容和射极旁路电容足够大，对振荡频率的阻抗近似为电容足够大，对振荡频率的阻抗近似为电容足够大，对振荡频率的阻抗近似为电容足够大，对振荡频率的阻抗近似为0 0）。）。）。）。不能，因为三级不能，因为三级RC移相电路移相只能小于移相电路移相只能小于2700，不能满足振荡的相位条件。不能满足振荡的相位条件。不能。不能满足振荡的相位条件。不能。不能满足振荡的相位条件。可以振荡。可以振荡。上页下页第6章返回*6.1.46.1.4 石英晶体正弦波振荡电路石英晶体正弦波振荡电路石英晶体正弦波振荡电路石英晶体正弦波振荡电路1.1.石英晶体谐振器石英晶体谐振器 石英晶体具有压电效应，石英晶体具有压电效应，压电谐振就是石英晶体的固压电谐振就是石英晶体的固有谐振频率。有谐振频率。谐振频率有两个，谐振频率有两个，LCR支支路的串联谐振频率路的串联谐振频率 f s 和和LCR支路与电容支路与电容CO的并联谐振频的并联谐振频率率 f P，f P f s且且很接近很接近。（a a）符号符号（b b）等效电路等效电路JTJTL LC CR RC CO O上页下页第6章f =f s 时：（时：（X=0）石英晶体呈阻性石英晶体呈阻性f f s 或或 f f p 时：时：石英晶体呈容性石英晶体呈容性f s f f p 时：时：石英晶体呈感性石英晶体呈感性f sf p容性容性容性容性感性感性f X0（c）电抗频率特性曲线电抗频率特性曲线 根据等效电路可画根据等效电路可画出石英晶体的电抗频率出石英晶体的电抗频率特性曲线。特性曲线。返回REC2C1RCRB1RB2上页下页第6章CBT+UCC2.2.并联型石英晶体振荡器并联型石英晶体振荡器JTJT并联型石英晶体振荡并联型石英晶体振荡电路工作频率为：电路工作频率为：f f s s f f f f p p石英晶体呈感性，作石英晶体呈感性，作为电容三点式振荡电为电容三点式振荡电路中的回路电感路中的回路电感返回A AC1C2例：主机板上的主频振荡器例：主机板上的主频振荡器上页下页第6章3.3.串联型石英晶体振荡器串联型石英晶体振荡器 串联型石英晶体振荡电串联型石英晶体振荡电路工作频率等于路工作频率等于f s ,晶体呈晶体呈纯阻性，且阻抗最小。频率纯阻性，且阻抗最小。频率为为f s时，正反馈最强。时，正反馈最强。REC2C1RCRB1RB2(a)基本电基本电路路CBCCLT+UCCJTJT(b)交流通路交流通路LC1C2TREJTJT返回第8章上页下页返回8.18.1 低频低频低频低频功率放大电路功率放大电路功率放大电路功率放大电路8.1.18.1.1 概述概述8.1.28.1.2 基本功率放大电路基本功率放大电路8.1.38.1.3 集成功率放大器举例集成功率放大器举例例：例：扩音系统扩音系统执行机构执行机构功率放大器的作用：功率放大器的作用：用作放大电路的输出级，以用作放大电路的输出级，以驱驱动动执行机构。如使扬声器发声、继电器动作、执行机构。如使扬声器发声、继电器动作、仪表仪表指针偏转等。指针偏转等。8.1.1 概述功功率率放放大大电电压压放放大大信信号号提提取取一、对功放电路的要求一、对功放电路的要求（2）晶体管在极限条件下工晶体管在极限条件下工作作:ICM 、UCEM 、PCM。ICMPCMUCEMIcuce（1）输出功率）输出功率Po尽可能大尽可能大(3)电流、电压信号比较大，注意减小波形失真电流、电压信号比较大，注意减小波形失真(4)注意提高电路的效率（注意提高电路的效率（）。）。Pomax:负载上得到的交流信号功率。负载上得到的交流信号功率。PE：电源提供的直流功率。电源提供的直流功率。（5）功放管散热和保护问题）功放管散热和保护问题二二.甲类功率放大器的效率分析甲类功率放大器的效率分析1.三极管的静态功耗三极管的静态功耗：若若CQCEQTIUP=CQCCRLTIVPP=21在在信号的一个周期内无失真的完成功率放大为甲类放大器信号的一个周期内无失真的完成功率放大为甲类放大器iCvCE2.动态功耗动态功耗（当输入信号（当输入信号ui 时时）放大电路向电阻性负载提供的输出功率放大电路向电阻性负载提供的输出功率 在输出特性曲线上，正在输出特性曲线上，正好是三角形好是三角形 ABQ的面积，这的面积，这一三角形称为功率三角形。一三角形称为功率三角形。最大输出功率最大输出功率最大输出功率时最大输出功率时电源提供的功率电源提供的功率此电路的最高效率此电路的最高效率甲类功率放大器存在的缺点：甲类功率放大器存在的缺点：输出功率小输出功率小 静态功率大，效率低静态功率大，效率低iCt忽略忽略 IB，晶体管的三种晶体管的三种晶体管的三种晶体管的三种工作状态：工作状态：工作状态：工作状态：要提高效要提高效率就要减小直率就要减小直流静态电流，流静态电流，让功率放大电让功率放大电路工作在乙类路工作在乙类状态。状态。iCiC iC iC iC uCE uCE uCEttt甲类乙类甲乙类iC QQQ第8章上页下页返回8.1.28.1.2 基本功率放大电路基本功率放大电路1.1.OCLOCL电路电路uiiC1iC2OOOOttttuo第8章上页下页电路组成电路组成返回ioiC1iC2T1T2E+UCCui+-uo+-UCC静态静态功率功率如何如何 功率计算功率计算功率计算功率计算1.1.输出功率输出功率：Po=Uom Iom21Uom 2Iom 202.2.直流电源功率直流电源功率：PE=2 UCC iC1 dt21=Iomsin t d t0UCC=UCC2Iom3.3.效率：效率：=PEPo 2Iom UCC21 Uom Iom4UomUCCUom 最大可达到最大可达到 UCC，max=78.5%4第8章上页下页返回=21Uom2RL 乙类放大的交越失真乙类放大的交越失真乙类放大的交越失真乙类放大的交越失真uiuo0.7V0.7VOOtt第8章上页下页返回OttttOOOuiiOiC1iC2IC2晶体管工作于甲乙类晶体管工作于甲乙类晶体管工作于甲乙类晶体管工作于甲乙类可克服交越失真可克服交越失真可克服交越失真可克服交越失真第8章上页下页返回-+UCCR1R2RLT1T2B1EB2D1D2uiiC1iC2uOiOUCC+-+UCCET1T2RL+uOCui+电路组成与工作原理电路组成与工作原理电路组成与工作原理电路组成与工作原理iC1iC22.OTL2.OTL电路电路第8章上页下页返回ui0t静态直静态直流偏置流偏置u00tuoui+UCCR3R4R1R2RLRE1RE3RE2T2T3T1EBC1CLCED2D1+实用电路实用电路实用电路实用电路第8章上页下页返回第8章上页下页返回8.1.38.1.3 集成功率放大器举例集成功率放大器举例中中间间级级启动启动偏置偏置电路电路短路短路过热过热保护保护短路短路过热过热保护保护输输出出级级输输入入级级+_24351TDA2030集成音频功率放大器集成音频功率放大器1 2 3 4 5同相输入反相输入负电压正电压输出上页下页返回第8章由由TDA2030构成的构成的OCL电路电路+UCCUCCRLTDA20301 12 23 34 45 5R1R2R3D1D2C1C2C4C3C5ui22k22k680R411为同相端输入为同相端输入2为反相端输入为反相端输入4为输出为输出+UCCD1D20.22F FTDA20301 1234 45第8章由由TDA2030构成的构成的OTL电路电路作业：作业：6.1.2，6.1.3，6.1.48.1.1，8.1.2