第7

章信號產生電路7.1正弦波振蕩電路7.2

非正弦波信號產生電路仙桃職業(yè)學院機械電子工程學院本章要點

本章講述了信號產生電路的分類、產生及其性能指標。重點講述了正弦波振蕩電路的起振條件和振蕩平衡條件，RC振蕩電路、LC振蕩電路和石英晶體振蕩電路的振蕩原理及非正弦波振蕩電路的產生原理.仙桃職業(yè)學院機械電子工程學院7.1.1正弦波振蕩電路的工作原理7.1.2RC

正弦振蕩7.1.3LC

正弦振蕩7.1

正弦波振蕩電路仙桃職業(yè)學院機械電子工程學院一、正弦波發(fā)生電路的組成正弦波發(fā)生電路的組成：放大電路、正反饋網絡、選頻網絡、穩(wěn)幅電路

7.1.1正弦波振蕩電路的工作原理仙桃職業(yè)學院機械電子工程學院起振：振蕩平衡：二、振蕩產生的基本原理仙桃職業(yè)學院機械電子工程學院??放大器反饋網絡Ui?Au?Fu?Uo?Uf?RL微弱的電擾動中，某一頻率成分通過正反饋逐漸放大，則產生正弦振蕩。??????—振幅平衡條件—相位平衡條件n=0,1,2,

??（一）振蕩平衡條件三、振蕩平衡條件和起振條件仙桃職業(yè)學院機械電子工程學院起振條件放大器Au反饋網絡FuUoUfUi

1/FuAu=1/FuOuiuoAuuoAuFu

>1Au

Fu

<1Ui1Uo1Uf1Ui2Uo2Uf2Ui3Uo3Uf2Ui4Uo4ufuf

起振穩(wěn)幅??（二）振蕩起振條件仙桃職業(yè)學院機械電子工程學院???一、RC

橋式振蕩電路

0

Fu

.

0

f90

-90

?1.RC

串并聯(lián)選頻網絡式中:

0=1/RC當

=

0

時

Fu=1/3.

=0o7.1.2RC

正弦振蕩仙桃職業(yè)學院機械電子工程學院

A

=2n

F=0o2)

電路：同相放大器1)組成：8CR1RfRCR???3)振蕩頻率4)振蕩起振條件????2.RC

橋氏振蕩電路仙桃職業(yè)學院機械電子工程學院起振時，應使Au>3，穩(wěn)幅后Au=3。熱敏電阻Rf穩(wěn)幅8CR1RfRCR???若該電路Rf為一固定電阻,放大器Au為常數起振時:振蕩平衡：（放大器進入非線性工作區(qū)產生非線性失真）

若該電路Rf為一負溫度系數的熱敏電阻

起振時:信號較弱,熱敏電阻RF處于冷態(tài),阻值比較大,Au值滿足

振蕩平衡:隨信號增強,熱敏電阻RF溫度升高,阻值減小,放大器Au值自動下降,在運算放大器還末進入非線性工作區(qū)時,達到平衡條件5)穩(wěn)幅措施

仙桃職業(yè)學院機械電子工程學院熱敏電阻穩(wěn)幅8CR1RfRCR正溫度系數負溫度系數

8R1R2V1V2R312.4k

>R2>8.1k

起振時信號小，二極管電阻大Au

1+(R2+R3)/R1>3R2>2R1-R3起振后二極管電阻逐漸減小Au

1+R2/R1=3為使失真?。篟2<2R1f0=1.94kHz8.2k

6.2k

22k

4.3k

0.01F8.2k

0.01F二極管穩(wěn)幅

仙桃職業(yè)學院機械電子工程學院8CRRfRCRC一節(jié)RC環(huán)節(jié)移相

90二節(jié)RC

環(huán)節(jié)移相

180三節(jié)RC

環(huán)節(jié)移相

270對于的信號，—滿足相位平衡條件優(yōu)點：結構簡單缺點：選頻特性差，輸出波形差二、RC

移相式振蕩電路仙桃職業(yè)學院機械電子工程學院類型：變壓器反饋式、電感三點式、電容三點式一、變壓器反饋式LC

振蕩電路LrCIs.L的等效損耗電阻(一)

LC

并聯(lián)回路的特性Z7.1.3LC

振蕩電路仙桃職業(yè)學院機械電子工程學院2.諧振阻抗Z03.回路品質因數Q1.諧振頻率f0

仙桃職業(yè)學院機械電子工程學院

0

Z

Z0

Q大Q

小

0

f90o-90oQ

增大幅頻特性相頻特性4.頻率特性仙桃職業(yè)學院機械電子工程學院—

電流諧振LuCr–

+iiLiC1)Z=Z0

呈純阻2)形成環(huán)流，大小是總電流的Q

倍?IC?IL?U?I?5.并聯(lián)諧振的本質

?仙桃職業(yè)學院機械電子工程學院LC+VCCVRERB1RB2CECB—滿足相位平衡條件×(二)變壓器反饋式振蕩電路

仙桃職業(yè)學院機械電子工程學院（一）電感三點式振蕩電路C+VCCVRERB1RB2CECBL1L2C1×13???2分析：先斷開反饋網絡，設基極瞬間極性為正，由于放大器的倒相作用，集電極電位為負，則電感的①端為負，②端為公共端，③端為正，各瞬時極性如圖所示。反饋電壓由③端引至三極管的基極，故為正反饋，滿足相位條件。優(yōu)點：缺點：易起振(L

間耦合緊)；輸出取自電感，對高次諧波阻抗大，輸出波形差。二、三點式LC振蕩電路仙桃職業(yè)學院機械電子工程學院考畢茲振蕩器×+VCCVRERB1RB2CECBLC1C2123???分析：先斷開反饋網絡，設基極瞬間極性為正，由于放大器的倒相作用，集電極電位為負，則電容的①端為負，②端為公共端，③端為正，各瞬時極性如圖所示。反饋電壓由③端引至三極管的基極，故為正反饋，滿足相位條件。4、電容三點式振蕩電路仙桃職業(yè)學院機械電子工程學院缺點：2)

極間電容影響f01)

調頻時易停振C3的改進+VCCVRERB1RB2CECBC1C2123Lc3優(yōu)點：波形較好仙桃職業(yè)學院機械電子工程學院(一)石英晶體諧振器的阻抗特性1.結構和符號化學成分

SiO2結構晶片涂銀層焊點符號三、石英晶體(Crystal)振蕩電路

仙桃職業(yè)學院機械電子工程學院形變形變機械振動外力壓電諧振—

外加交變電壓的頻率等于晶體固有頻率時，機械振動幅度急劇加大的現(xiàn)象。2.壓電效應

仙桃職業(yè)學院機械電子工程學院rqC0CqLqLq—晶體的動態(tài)電感

(10-3~102H)(大)Cq

—晶體的動態(tài)電容

(<0.1pF)(小)rq—等效摩擦損耗電阻(小)Co—晶片靜態(tài)電容

(幾~幾十pF)3.等效電路

仙桃職業(yè)學院機械電子工程學院大小小大4.頻率特性和諧振頻率fXfPfS容性容性感性

仙桃職業(yè)學院機械電子工程學院2)要有合適的激勵電平。過大會影響頻率穩(wěn)定度、振壞晶片；過小會使噪聲影響大，還能停振。1)要接一定的負載電容CL(微調)，以達標稱頻率。5.使用注意仙桃職業(yè)學院機械電子工程學院1.串聯(lián)型

f=fs，晶體呈純阻+VCCVRERB1RB2CBLC2.并聯(lián)型fs<f

<

fp，晶體呈感性+VCCVRERB1RB2CEC3C1C2RC××(二)石英晶體諧振電路

仙桃職業(yè)學院機械電子工程學院7.2.1電壓比較器7.2.2方波產生電路7.2.3壓控方波產生電路7.2.4三角波發(fā)生電路7.2

非正弦波信號產生電路

仙桃職業(yè)學院機械電子工程學院一、單限電壓比較器功能：類型基本比較器簡單比較器(單門限)窗口比較器(雙門限)遲滯比較器(施密特觸發(fā)器)比較電壓信號(被測試信號與標準信號)大小8uIuOOuIuO1.過零電壓比較器UOHuI

<0uI

>0UOmax-UOmaxUOL7.2.1電壓比較器

仙桃職業(yè)學院機械電子工程學院8uIUREF

UZ-UZOuIuOUZUREFuI

<UREFuI

>UREF門限電壓UT特點:1)工作在非線性區(qū)2)不存在虛短(除了uI=UREF

時)

3)存在虛斷門限電壓UT=UREF2.同相輸入單門限比較器

仙桃職業(yè)學院機械電子工程學院1)電路和門限電壓uIRR18UREFR2R3

UZPuO正反饋當uI>uP

時，uO=-UZ當uI<uP

時，uO=+UZ當uI=uP

時，狀態(tài)翻轉二、遲滯比較器

仙桃職業(yè)學院機械電子工程學院特點：RR18uIUREFR2R3

UZPuOUZ當uI

逐漸增大時

只要uI<UT+，則uO=UZ一旦uI>UT+，則uO=-UZ當uI逐漸減小時只要uI>UT-，則uO=-UZ一旦uI<UT-，則uO=UZ下門限

U=UT+

-UT-UT-uO-UZOuIUT+上門限

U回差電壓uI

上升時與上門限比,uI

下降時與下門限比。2)傳輸特性

仙桃職業(yè)學院機械電子工程學院抗干擾OuItUTuOUOHUOLOt遲滯比較OuItUT-UT+UOHUOLOtuO單門限比較仙桃職業(yè)學院機械電子工程學院整形OuItUT+UT-OuOtUOHUOLOuItUT+UT-OuOtUOHUOL仙桃職業(yè)學院機械電子工程學院1.電路組成和輸出波形R1C8R2R3

UZuOR積分電路

滯回比較器-UZ

uO

uCtUT+UT-UZ7.2.2方波產生電路仙桃職業(yè)學院機械電子工程學院占空比

=

50%2.振蕩頻率

仙桃職業(yè)學院機械電子工程學院一、積分-施密特觸發(fā)器型壓控振蕩器V1V2+VCCV3施密特觸發(fā)器uduORCuCI0V4V5壓控恒流源積分器積分器鏡象電流源uO=UOLV3

截止，uO=UOHC充電至UT+V3

導通，C放電至UT-uO=UOL

uCtUOm

uOtUT+UT-占空比50%I0I07.2.3壓控方波產生電路

仙桃職業(yè)學院機械電子工程學院>I011.原理電子開關S1188+VCCRRRRSCI01I02uC6932-VEE或地10反相器電壓跟隨器正弦波變換器二、8038集成函數發(fā)生器

仙桃職業(yè)學院機械電子工程學院C充電(I01)至2/3VCCQ=1當Q=1，S閉合，