注册电气工程师考试学习资料信号产生电路.ppt

信号发生电路,考试大纲要求:,5 信号发生电路5.1 掌握产生自激振荡的条件，RC型文氏电桥式振荡器的起振条件，频率的计算；LC型振荡器的工作原理、相位关系；了解矩形、三角波、锯齿波发生电路的工作原理，振荡周期计算5.2 了解文氏电桥式振荡器的稳幅措施；石英晶体振荡器的工作原理；各种振荡器的适用场合；压控振荡器的电路组成，工作原理，振荡频率估算，输入、输出关系,主振器,变换器,输出级,指示器,电源,输出,图1 信号发生器的一般组成,1. 正弦波振荡电路的基础知识,一、振荡条件,微弱的电扰动中，某一频率成分通过正反馈逐渐放大，则产生正弦振荡。, 振幅平衡条件, 相位平衡条件,n = 0, 1, 2, ,二、起振条件,起振条件,1/Fu,Au = 1/Fu,O,ui,uo,Au,uo,Au Fu > 1,Au Fu < 1,Ui1,Uo1,Uf1,Ui2,Uo2,Uf2,Ui3,Uo3,Uf2,Ui4,Uo4,uf,起振,稳幅, ,三、振荡电路的组成,1. 放大电路 Au,2. 正反馈网络 Fu,3. 选频率网络 实现单一频率的振荡,4. 稳幅环节 使振荡稳定、波形好,满足振荡条件,四、振荡电路的分析方法,1. 检查电路组成,2.“Q”是否合适,3. 用瞬时极性法判断是否满足起振条件,令: 0 = 1/RC,f0 = 1/2RC,2. RC 正弦波振荡电路,一、RC 串并联网络的频率特性,当 f = f0 时：,f = 0º,当 f << f0时：,f + 90º,当 f >> f0时：,f 90º,二、 RC 串并联式振荡电路,A = 2n,F = 0º,2.振荡频率,3.振荡条件,Rf 不能太大，否则正弦波将变成方波,应使：,同相放大器, ,1.电路组成,4.稳幅措施,(1) 热敏电阻稳幅,为使 Au 为非线性，起振时，应使 Au > 3，稳幅后 Au = 3。,正温度系数,负温度系数,(2) 二极管稳幅,正负半周总有一只二极管导通。起振时信号小，二极管正向电阻 rd大，Auf大易起振；电压幅值增加，电流增大， rd减小，Auf下降，自动稳幅。,3. LC正弦波振荡电路,类型：变压器反馈式 、 电感三点式、 电容三点式,一、LC 并联回路的特性,L 的等效损耗电阻,小,Z,1. 谐振频率 f0,2. 谐振阻抗 Z0,3. 频率特性,幅频特性,Q 大,Q 小,相频特性,Q 增大,4. 并联谐振的本质, 电流谐振,1) Z = Z0,呈纯阻,2)形成环流，大小是总电流的 Q 倍, ,二、LC 振荡电路的基本形式,1. 变压器反馈式 LC 振荡电路,满足相位平衡条件,×,由于变压器绕组匝间分布电容和管子极间电容影响，振荡频率受限，适用范围：几兆赫 十几兆赫。,2. 电感三点式 振荡电路,×,优点：易起振(L 间耦合紧)；易调节(C 可调)。,缺点：输出取自电感，对高次谐波阻抗大，输出波形差。,3. 电容三点式振荡电路,考毕兹振荡器(Colpitts),×,优点：波形较好,缺点：,2) T 极间电容影响 f0,1) 调频时易停振,克拉泼振荡器(Clapp),C0,改进,例 1 判断能否振荡，若能，求振荡频率。,解,电容三点式振荡电路,4. 石英晶体振荡电路,一、石英晶体的基本特性,1. 结构和符号,化学成分 SiO2,结构,晶片,符号,2. 压电效应,形变,形变,机械振动,外力,压电谐振外加交变电压的频率等于晶体固有频率时，机械振动幅度急剧加大的现象。,3. 等效电路,Co 晶片静态电容(几 几十 pF),L 晶体的动态电感(10-3 102 H)(大),C 晶体的动态电容(< 0.1 pF)(小),R 等效摩擦损耗电阻(小),大,小,小,大,4. 频率特性和谐振频率,容性,容性,感性,fP 和 fs 很接近,二、石英晶体振荡电路,1. 并联型（利用晶体在并联谐振下阻抗呈感性）,fs < f < fp，晶体呈感性,2. 串联型（利用晶体在串联谐振时阻抗呈纯阻且最小）,在 f = fs 的信号，晶体阻抗最小，且呈纯阻，满足正反馈的相位条件。,