篇6章正弦波发生电路新.ppt
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1、篇6章正弦波发生电路新 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望2.6.1产生正弦振荡的条件产生正弦振荡的条件在在负反馈放大电路负反馈放大电路中,由于中,由于附加相移的存在,在附加相移的存在,在通带以通带以外外若形成正反馈,则可能引若形成正反馈,则可能引起自激振荡。起自激振荡。在在正弦振荡电路正弦振荡电路中,为得到中,为得到频率频率一定一定、且、且幅值稳定幅值稳定的正弦波振荡,的正弦波振荡,在在通带内通带内就要引入正反馈。就要引入正反馈。产生产生稳定振荡的条
2、件稳定振荡的条件:+-+自激振荡的条件自激振荡的条件:即即两者其实是一致的,都是要求反馈信号能作为输入信号。两者其实是一致的,都是要求反馈信号能作为输入信号。因为因为所以所以波波形形发发生生电电路路所所产产生生的的自自激激振振荡荡与与负负反反馈馈放放大大电电路路所所产产生生的的自自激激振荡有什么不同?振荡有什么不同?这这是是两两种种不不同同接接法法下下,对对振振荡荡条条件件的的不不同同表表示示形形式式,其其实实质质都都是是要要求求净净输输入入信信号号环环绕绕一一周周后后所所得得的的信信号号应应与与完完全全相相同同,即即不不仅相位相同,幅值也相等。仅相位相同,幅值也相等。负反馈放大电路要求在通带
3、内接成负反馈,负反馈放大电路要求在通带内接成负反馈,但在通,但在通带外,由于附加相移的存在,就可能转换为正反馈,对满足带外,由于附加相移的存在,就可能转换为正反馈,对满足 ,条件的频率点将产生自激振荡。条件的频率点将产生自激振荡。在在自自激激时时,所所以以要要求求,从从而而得得出出产产生生自自激激振振荡荡的的条条件件为为(),用用于于强强调调负负反馈转变为正反馈并发生自激振荡的条件。反馈转变为正反馈并发生自激振荡的条件。+-+波形发生电路为了产生所要求的波形,在通带内就接成正反馈,波形发生电路为了产生所要求的波形,在通带内就接成正反馈,为了产生自激,在为了产生自激,在时,要求时,要求所以自激条
4、件为所以自激条件为()。可见这是两种不同接法下,)。可见这是两种不同接法下,对振荡条件的不同表示形式,其实质都是要求净输入信号环绕对振荡条件的不同表示形式,其实质都是要求净输入信号环绕A A和和F F电路一周后所得的信号应与电路一周后所得的信号应与完全相同,即不仅相位相同,完全相同,即不仅相位相同,幅值也相等。幅值也相等。负负反反馈馈放放大大电电路路中中的的自自激激是是要要防防止止的的,要要采采取取措措施施破破坏坏自自激激条条件件;波波形形发发生生电电路路中中的的自自激激则则是是需需要要维维持持的的,所所以以要要在在电电路路的的组组成成上上和元件的选用上加以保证。和元件的选用上加以保证。接成接
5、成正反馈正反馈是放大电路构成是放大电路构成振荡器的首要条件。同时,振荡器的首要条件。同时,为了在无输入信号下能为了在无输入信号下能引起引起自激自激,反馈电路的,反馈电路的环路增益环路增益应大于应大于1。产生振荡的条件:产生振荡的条件:幅值条件幅值条件相位条件相位条件稳定振荡的条件:稳定振荡的条件:幅值条件幅值条件相位条件相位条件采取两个措施:采取两个措施:选频网络选频网络稳幅环节稳幅环节使环路增益随振荡幅度的增大而自动使环路增益随振荡幅度的增大而自动下降,并最终达到下降,并最终达到(振荡平衡(振荡平衡条件)的稳定状态。条件)的稳定状态。让两个振荡条件只在某一特定频让两个振荡条件只在某一特定频率
6、率下满足,而在其它频率下满足,而在其它频率下至少有一个不满足。选频网络下至少有一个不满足。选频网络可以包含在基本放大器中,也可可以包含在基本放大器中,也可以设置在反馈网络中。以设置在反馈网络中。为了得到良好的正弦波形,要解决两个问题:为了得到良好的正弦波形,要解决两个问题:产生唯一的频率产生唯一的频率输出无非线性失真输出无非线性失真放大环节放大环节为同相输入的比例运算负反馈放大电路,为同相输入的比例运算负反馈放大电路,其中其中为非线性元件,起稳幅作用。为非线性元件,起稳幅作用。RC串并联电路串并联电路构成正反馈,同时又起选频作用。构成正反馈,同时又起选频作用。2.6.2RC正弦波振荡器正弦波振
7、荡器正反馈正反馈选频网络选频网络放大环节放大环节RC正弦波振荡器正弦波振荡器通常,通常,R1R2RC1C2CRC串并联电路的频率特性串并联电路的频率特性令令,则,则幅频特性表达式:幅频特性表达式:相频特性表达式:相频特性表达式:可以画出频率特性:可以画出频率特性:当当 01/RC时,时,,,满足自激振荡的相位,满足自激振荡的相位条件。所以条件。所以只有在此时才能产生单一频率的振荡。只有在此时才能产生单一频率的振荡。当当 0时,时,正反馈最强正反馈最强,所以只有当放大环节所以只有当放大环节Af3时才能满足振荡的幅度条件。时才能满足振荡的幅度条件。令令,则,则而而Af3自动稳幅自动稳幅当当Af3时
8、,电路就能起振。但一旦时,电路就能起振。但一旦起振后。输出幅度将不断增大,并起振后。输出幅度将不断增大,并最终出现严重的失真。因此需要在最终出现严重的失真。因此需要在放大器的负反馈支路中引入非线性放大器的负反馈支路中引入非线性元件。元件。二极管二极管场效应管场效应管热敏电阻热敏电阻当输出幅度增大时当输出幅度增大时流过二极管的电流增大流过二极管的电流增大二极管的动态电阻减小二极管的动态电阻减小使使 减小减小,进入稳定振进入稳定振荡。荡。起振时起振时热敏电阻热敏电阻采用正温度系数的热敏电阻采用正温度系数的热敏电阻采用负温度系数的热敏电阻采用负温度系数的热敏电阻RC振荡器中,因振荡器中,因R的阻值和
9、的阻值和C的电容量均不能的电容量均不能取得很小,所以一般仅用来产生取得很小,所以一般仅用来产生1Hz1MHz的的低频信号,常用作低频信号,常用作低频信号源低频信号源。判断一个电路能否产生正弦波振荡判断一个电路能否产生正弦波振荡应应先先从从反反馈馈信信号号引引入入的的端端点点入入手手,采采用用瞬瞬时时极极性性法法判判断断电电路路在在通通带带内内是是否否满满足足相相位位条条件件。然然后后检检查查放放大大电电路路的的直直流流通通路路和交流通路是否合理,是否具有一定的放大能力,和交流通路是否合理,是否具有一定的放大能力,在在时是否满足正弦波振荡的幅值条件。时是否满足正弦波振荡的幅值条件。判断图判断图a
10、电路能否产生正弦波振荡电路能否产生正弦波振荡RbRcRCCRReCbe(+)(+)bc+VCCRbRcRCCRReCbb(-)(-)a+VCCRbRcRCCRReCbb先先看看交交流流通通路路,判判断断电电路路在在通通带带内内是是否否满满足足相相位位条条件件。交交流流通通路路时时耦耦合合电电容容Cb短短接接。先先找找到到反反馈馈信信号号引引入入点点b,切切断断反反馈馈信信号号引引入入端端,外外加加一一个个瞬瞬时时极极性性为为的的输输入入信信号号,因因为为是是共共射射极极接接法法,所以集电极输出的相位为(所以集电极输出的相位为(-),),在在 时时反反馈馈信信号号瞬瞬时时极极性性也也为为(-),
11、可可见见反反馈馈信信号号从从相相位位上上不不能能满满足足输输入入信信号号的的要要求求,相相位位条条件件不不满满足足。所所以以不不能能产产生生正正弦波振荡。弦波振荡。要要使使电电路路能能满满足足振振荡荡的的相相位位条条件件,可可以以将将反反馈馈信信号号改改接接至至e点点,由由瞬瞬时时极极性性法法判判断断此此时时满满足足相相位位条条件件,再再看看放放大大电电路路的的直直流流通通路路和和交交流流通通路路都都合合理理。因因为为RC串串并并联联电电路路的的正正反反馈馈系系数数是是1/3,调调节节放大电路的增益大于放大电路的增益大于3即可起振。即可起振。+VCCRbRcRCCRReCbb(-)(-)RbR
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