信产生电流课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,信号产生电流,*,信号产生电路,技术交流,引言,在实践中，广泛采用各种类型的信号产生电路，就其,波形,来说，可能是,正弦波,或,非正弦波,。,在,通信,、,广播,、,电视,系统中，都需要射频,（,高频,）,发射，这里的,射频波,是,载波,，把,音频,、,视频,信号或,脉冲,信号运载出去，这就需要能产生,高频,信号的,振荡器,。,信号产生电流,在工业、农业以及生物医学等领域内，,如,高频感应加热,、,熔炼,、,淬火,，,超声波焊,接,，,超声诊断,，,核磁共振成象,等,，,都需要,功率或大或小、频率或高或低的,振荡器,。,正弦波振荡电路,在各个科学技术部门,的应用是广泛的。,信号产生电流,非正弦,信号,（,方波,、,锯齿波,）,发生器在,测量设备,、,数字系统,及,自动控制系统,中的应用也日益广泛。,讨论,正弦,振荡电路后、,非正弦,波信号产生之前，还要研究一种重要单元电路-,电压比较器.,电压比较器,是波形产生电路中常用的基本单元，也广泛应用于,测量电路,、,自动控制系统,和,信号处理,电路中。,信号产生电流,1,正弦波振荡电路的振荡条件,结构：正弦振荡电路是一个,没有输入,信号的,带选频网络,的,正反馈,放大电路。,方框图：如图,a,所示，接成,正,反馈,，,输入 ，,改画得图,b,.,信号产生电流,经过,基本放大电路,和,反馈网络,所构成的环路传输后，,在,反馈网络,的输出端,（,2,）,，,得到反馈信号 ，,如果,可除去外接信号,将,1,、,2,两端,连接,在一起（,虚线,）而形成,闭环,系统.,其输出端可能继续维持与开环时一样的信号。,大小和相位一致,在放大电路输入端,（,1,）,外接,一定频率、幅度的正弦信号 ,信号产生电流,由于,，,有,或,设,得,信号产生电流,负反馈,放大电路的,自激条件：,正弦波振荡电路产生持续,振荡,的两个,条件,：,振幅平衡条件：,相位平衡条件：,但,振荡、,自激,（,正,、,负,反馈,）,的相位条件不一致,.,两者都是要求,环路增益,等于,1,.,振荡,电路的,振荡条件：,振荡条件,ch901,信号产生电流,可用,R,、,C,元件或,L,、,C,元件组成,。,是由,相位平衡条件,决定的,。,振荡频率,：,一个正弦振荡电路只在一个频率下,满足相位平衡条件，该频率是,。,在,环路中包含一个具有选频特性,的网络，简称选频网络。,选频网络：,选频网络,的,设置,：,(1).,在放大电路 中,；,(2).,在反馈网络 中,。,信号产生电流,用,L,、,C,元件组成,选频网络,的振荡电路称为,LC,振荡电路，产生,1MHz,以上的,高频,信号。,振幅平衡条件 ，,振荡电路能,自行起振,，必须满足 的条件.,RC,振荡电路,：,LC,振荡电路,：,用,R,、,C,元件组成,选频网络,的振荡电路称为,RC,振荡电路，产生,1Hz1MHz,的,低频,信号,。,是指振荡电路已进入,稳态振荡,而言的。,（,放大器件,工作在线性区）,（,放大器件,工作接近线性区）,（正弦振荡电路可以近似按,线性电路,来处理.）,信号产生电流,2,RC,正弦波振荡电路,.,桥式,振荡电路；,.双,T,网络式；,.移相式振荡电路。,1.,电路原理图,（,RC,桥式振荡电路）,（1）,放大电路,RC,正弦波振荡电路：,组成,：,（2）,选频网络,信号产生电流,由集成运放组成的,电压串联负反馈,电路.,正,反馈网络,.,分析,RC,串并联选频网络的,选频特性,，,根据,正弦波振荡电路的,振幅平衡,、,相位平衡,条件选择,合适的放大电路,指标,，构成一,完整,的,振荡电路,。,特点,：输入阻抗高、,输出阻抗低。,和,正好形成一个四臂电桥,，,形成,桥式振荡电路,。,信号产生电流,2.,RC,串并联选频网络的选频特性,RC,串并联,选频网络,（,图中用虚线所表示,）,有选频作用，它的频响特性曲线有明显的峰值,。,信号产生电流,反馈网络的,反馈系数,为：,实际的频率用,信号产生电流,令,RC,串并联,选频网络,的,幅频响应,及,相频响应,信号产生电流,a,.,幅频响应,的,幅值最大,b.,相频响应,的,相位角为零,输出,V,f,是输入,V,O,的,1/3,，,且输出,V,f,和输入,V,O,同相位,。,输出,V,f,的幅值最大。,（,当输入电压的幅值一定，而频率可调时,），,信号产生电流,串并联,选频网络,的,幅频响应,及,相频响应,如图所示,信号产生电流,3.,振荡的建立与稳定,由图,9.2.1,可知,，,放大电路和由,组成,反馈网络,刚好形成,正,反馈系统，满足,相位平衡条件,，有可能,振荡,。,信号产生电流,建立振荡,：使电路,自激,，而产生持续的振荡，由直流电变为交流电信号。,对于,RC,振荡电路，,直流电源,就是,能,源,。,微弱的信号经过放大，通过,正,反馈的选频网络，使输出,幅度,愈来愈,大,，最后受电路中,非线性元件,的,限,制，使振,幅,自动稳定下来。,自激的因素,：电路中存在噪声，频谱分布很广，,其中包括,这一成分,。,稳定平衡时,开始时,略大于,3,信号产生电流,4.,振荡频率与振荡波形,由,相位平衡条件,决定.,只有,时,，,才满足,相位平衡条件,，所以振荡频率 .,信号产生电流,（,因振幅的增长，使放大器件工作到非线性区域,）,使 的值,略,大于,3,时，其输出波形为,正弦波,。,当适当调整,负反馈,的强弱，,如 的值,远,大于,3,时，输出波形将,严重失真,。,（,严重非线性失真,）,信号产生电流,5.,稳幅措施,为进一步改善输出电压幅度的稳定问题，可以在放大电路的负反馈回路里采用,非线性元件,来自动调整反馈的强弱以维持输出电压恒定。,可用一温度系数为,负,的,热敏电阻,代替。,可用一温度系数为,正,的,热敏电阻,代替。,信号产生电流,非线性电阻,稳定输出电压的另一种方案是,利用,JFET,工作在可变电阻区。,由,ch4,讨论可知，当,JFET,的漏源电压较小时，,它的漏源电阻可通过栅源电压来改变。,因此可用,JFET,进行稳幅。,e.g.,用,JFET,进行稳幅,的振荡电路,。,信号产生电流,振荡电路如下图所示,负反馈,网络：,信号产生电流,可,自动稳幅。,正常工作时，,当幅值增大时，,电路调整时，,调整,使失真最小，,信号产生电流,例,9.2.2,下,图所示为移相式正弦波振荡电路，试简述其工作原理。,解,：,由,RC,高通,电路的,幅频响应和相频响应知,，,当相位移接近,90,时，其频率必须很低，,每节,RC,：相位超前电路，,相位移小于,。,R,两端,输出,电压与,输入,电压的,幅值比,接近于,零,。,信号产生电流,2,节,RC,组成的反馈网络不能满足振荡,相位条件,。,3,节,RC,移相网络的最大相移：,放大电路的相移,：,可同时满足,相位,和,振幅,条件,，,产生正弦振荡,。,振荡频率,在频率,可移相,只要调节,，,使 适当,，,信号产生电流,9.3,LC,振荡电路,LC,振荡电路主要用来产生,高频,正弦信号，,一般在,1,MHz,以上,。,LC,和,RC,振荡电路产生正弦振荡的原理基本,相同，主要,区别,是,RC,振荡电路的,选频网络,由,电阻,和,电容,组成，,LC,振荡电路的,选频网络,由,电感,和,电容,组成,。,组成,LC,正弦振荡电路的基础,LC,选频放大电路,。,信号产生电流,3.,1,LC,选频放大电路,1.,并联谐振回路,LC,并联谐振,回路如图,示,LC,并联谐振,回路,等效阻抗,:,回路的等效损耗电阻,信号产生电流,通常有,LC,并联回路,的特点,：,（1）,回路的,谐振频率,为,信号产生电流,（2）,谐振时,，回路的等效阻抗为,纯阻性,，值最大,即：,谐振,阻抗,成,纯阻,性质,，信号源电流,与,同相。,品质因数,Q,值一般在,几十,几百,范围内。,（,用来评价回路损耗大小的指标,）,信号产生电流,（3）,输入电流,和回路电流,的关系,谐振时，,LC,并联电路,的回路电流比输入电流,大得多，既输入电流的影响可以忽略。,由图可知,通常,，,所以,信号产生电流,4）,回路的,频率响应,简要介绍如下：,根据式,（9.3.2）,有,若讨论的,并联等效阻抗,只局限于,附近，则,则式,（9.3.6）,改为,信号产生电流,阻抗,的,模,为,相角（,阻抗角,）为,信号产生电流,LC,并联谐振,回路的,频率响应,曲线如下图所示,信号产生电流,（1）,幅频响应,：,当,时，,并联谐振,，回路等效阻抗达最大值 。,当,偏离,时,，,|Z|,减小,，,而,结论：,信号产生电流,（2）,相频响应：当,时,，,相对失谐为正，,当,时,，,等效阻抗为,感性,，,为,正,，,超前,等效阻抗为,容性,，因此,Z,的相角为,负,值,，,回路输出电压,滞后,于输入电流。,信号产生电流,（3）,谐振曲线的形状与回路,Q,值有密切关系,，,Q,值愈大，谐振曲线愈尖锐，相角变化愈快,，,在,附近,|Z|,值和 值变化更为急剧,。,信号产生电流,LC,组成,并联谐振,回路,由于调谐回路的选频作用，它不仅可工作在,甲类，而且还可工作在乙类或丙类。,2.,选频放大电路,一个由,BJT,组成的单回路小信号选频放大电路,如图,9.3.3,所示,。,选频放大电路是构成,LC,正弦波振荡器的基础。,通过,L,的抽头与电源正端相连，有利于实现,阻抗匹配,。,信号产生电流,3.2,变压器反馈式,LC,振荡电路,1.,电路的组成及起振条件,采用,JFET,的变压器反馈式,LC,振荡电路如图,a,所示。,信号产生电流,LC,并联谐振回路作为管子的漏极负载,，,是用来产生栅偏压的,，,在,时,，,LC,回路呈,纯阻,性，值最大,。,R,表示回路的等效损耗,，,反馈信号：,信号产生电流,整个闭合环路的相位移为,，,满足了,相位平衡条件。,这只说明有可能产生自激振荡，为了确保电路能振荡，还必须满足,振幅条件。,信号产生电流,交流等效电路,如图,b所,示，,并联谐振,回路的,导纳,放大电路的,电压增益,d,信号产生电流,而,为并联回路中通过电感的电流。,反馈系数,信号产生电流,所以,由式,（9.3.10）,及,（9.3.11）,得,振荡平衡条件 ，得,信号产生电流,此时的,振荡频率,为,当,时,由式,（9.3.13）,振幅平衡条件,，,为使电路能够起振，必须使 。,上述条件是假设FET工作在线性放大区，用低频时的小信号模型来分析的。,实际上，管子的工作点可能设置较低，而,LC,振荡电路的振荡频率较高，管子的极间电容影响往往不能忽略。,信号产生电流,2.,振荡的建立和稳定,在建立振荡的过程中，它们的栅源极间起整流元件作用，栅极为正，源极为负。,图9.3.4所示电路的栅偏压是由 、 所产生的。,、 为整流电路的负载， 起滤波作用，当时间常数 大于振荡周期时，电容 将被充电到接近栅极信号电压的峰值，此电压就是电路的栅偏压 。,信号产生电流,当电源接通后，由于电路中存在噪声或某种扰动，经过放大与选频循环往复，震荡就逐步建立起来。,开始时，由于栅偏压为0，管子的跨导 较大，此时 ，易于起振。,随着振幅的不断增长，栅偏压增加，管子的工作点下移， 值减小，直到 振荡趋于稳定。,信号产生电流,起振过程中栅极电压和漏极电流的波形如下图示,由图可知漏极电流为,非正弦，但由于漏极负载,LC,并联谐振回路，选择性,较强，所以输出波形还是,正弦波，这种工作状态是,不同于,RC,振荡电路的。,信号产生电流,图9.3.6所示是用BJT组成的反馈式LC振荡电路。 、 、 稳定管子的静态工作点， 和 均为交流旁路电流。,选用 较大的管子或增加变压器原副边之间的耦合程度，或增加副边的线圈匝数，都可使电路易于起振。,变压器反馈式,LC,振荡器,ch902,信号产生电流,正弦波振荡电路的振荡条件演示动画,振荡条件,ch901,正弦振荡电路中的,放大器件,是工作在线性区,（,RC,振荡电路,）,或接近线性区,（,LC,振荡电路,），,因此可以近似按,线性电路,来处理。,信号产生电流,(2) 设电路已产生稳幅正弦振荡，当输出电压达到波峰时，二极管正向压降约为0.6V，试粗略估算输出电压峰值 ；,(4) 试定性画出当 不慎开路时，输出电压 的波形。,(1) 为自动稳幅元件，试分析稳幅原理；,(3) 试定性说明因不慎使 短路时，输出电压 的波形；,例 9.2.1,图9.2.4所示为RC桥式正弦波振荡电路，已知A为运放741，最大输出电压为14V。,信号产生电流,解：,（1）稳幅原理,信号产生电流,信号产生电流,信号产生电流,