第4章正弦波振荡电路.pptx
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1、一、自激振荡平衡条件一、自激振荡平衡条件二、振荡的建立与稳定二、振荡的建立与稳定三、正弦波振荡电路的基本三、正弦波振荡电路的基本组成部分组成部分第1页/共59页2 正弦波振荡电路正弦波振荡电路用来产生一定频率用来产生一定频率和幅度的和幅度的正弦交流信号的电子电路。正弦交流信号的电子电路。广泛应用:广泛应用:在无线电技术、测量、控制技术、工业生产和日常生活中,用作高频信用作高频信号源、号源、加工设备中的高频能源,如高频加热炉、超声波压焊机等。分类:电容三点式电容三点式三点式三点式电感三点式电感三点式变压器反馈式变压器反馈式LCLC正弦波振荡电路正弦波振荡电路RCRC正弦波振荡电路:正弦波振荡电路
2、:RCRC桥式振荡电路桥式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概述概述第一节第一节 自激振荡自激振荡第2页/共59页3第一节第一节 自激振荡自激振荡 自激振荡自激振荡不需外加输入信号,本身就不需外加输入信号,本身就能产生交流信号的电路。能产生交流信号的电路。AuFFui+-uO+-+-将反馈信将反馈信将反馈信将反馈信号代替外号代替外号代替外号代替外加信号加信号加信号加信号u uF F代替代替u ui i必须满足必须满足u uF F与与u ui i相位相同(正反馈)相位相同(正反馈)u uF F与与u ui i幅度相等幅度相等第3页/共59页4第一节第一节 自激振荡自激振荡UO与
3、Ui的相位差UF与UO的相位差UF与Ui的相位差u uF F代替代替u ui i必须满足必须满足u uF F与与u ui i相位相同(正反馈)相位相同(正反馈)u uF F与与u ui i幅度相等幅度相等一、自激振荡平衡条件一、自激振荡平衡条件第4页/共59页5第一节第一节 自激振荡自激振荡2.2.相位平衡条件:相位平衡条件:即即:UF与与U i 同相同相1.1.1.1.幅度平衡条件:幅度平衡条件:即:即:UF=U iUF与与Ui的相位差的相位差 结论:结论:对于任何类型的振荡器,只有这两对于任何类型的振荡器,只有这两个条件同时满足,振荡才能维持。个条件同时满足,振荡才能维持。第5页/共59页
4、6第一节第一节 自激振荡自激振荡 1.1.1.1.初始信号由来:初始信号由来:接通电源瞬间,有一个接通电源瞬间,有一个电冲击,激起微弱的信号电冲击,激起微弱的信号,包含丰富的频率成包含丰富的频率成分。分。2.2.2.2.起振:起振:选频放大。选频放大。二、振荡的建立与稳定二、振荡的建立与稳定 为保证单一频率的正弦波,为保证单一频率的正弦波,振荡器要具有振荡器要具有选频特性。只有某一特定频率选频特性。只有某一特定频率f f0 0的信号满足的信号满足自激振荡条件自激振荡条件,从初始信号中挑选出来。从初始信号中挑选出来。起振条件:起振条件:即:即:UFU if f0 0的信号的信号放大放大输出输出反
5、馈反馈放大放大第6页/共59页7第一节第一节 自激振荡自激振荡OiCuCE 3.3.3.3.稳幅:稳幅:当信号幅度增大到一定幅度时,当信号幅度增大到一定幅度时,进入三极管的非线性区,电压放大倍数进入三极管的非线性区,电压放大倍数A A降降低,低,振荡振荡幅度自动稳定在某一值上。幅度自动稳定在某一值上。RSuSRCuORB1RB2RFCF+UCCT起振起振增幅增幅稳幅稳幅第7页/共59页8第一节第一节 自激振荡自激振荡2.2.2.2.反馈网络:反馈网络:形成正反馈,满足相位条件形成正反馈,满足相位条件。保证产生单一频率的正弦波。1.1.1.1.放大电路:放大电路:3.3.3.3.选频电路:选频电
6、路:供能源,放大,设置合适的供能源,放大,设置合适的Q Q点点。三、正弦波振荡电路的基本组成部分三、正弦波振荡电路的基本组成部分RCRC振荡电路:振荡电路:振荡振荡频率低,1MHz以下按选频网络类型分:按选频网络类型分:石英晶体振荡电路:石英晶体振荡电路:振荡振荡频率稳定LCLC振荡电路振荡电路:振荡振荡频率高,1MHz以上第8页/共59页一、一、RC串并联选频电路的选串并联选频电路的选频特性频特性二、二、RC桥式振荡电路桥式振荡电路三、应用举例三、应用举例第9页/共59页10第二节第二节 RCRC正弦波振荡电路正弦波振荡电路种类种类:RCRC桥式振荡电路。桥式振荡电路。选频电路选频电路:RC
7、RC串并联选频电路。串并联选频电路。若频率过低,所需的若频率过低,所需的L L和和C C值很大,这将使值很大,这将使振荡电路结构不合理、经济不合算,而且性振荡电路结构不合理、经济不合算,而且性能变坏。能变坏。LC振荡频率:概述概述第10页/共59页11幅频特性幅频特性相频特性相频特性C2R2R1C1U1+-U2+-900+90一、一、一、一、RCRC串并联选频电路的选频特性串并联选频电路的选频特性结论:结论:f013f0fU2oof 在在频率频率f f0 0处处,U U2 2 最大最大,=0=0,只有只有f f=f f0 0一个频率满足振荡条件一个频率满足振荡条件。与与与与 之间之间之间之间的
8、相移的相移的相移的相移U2U1第二节第二节 RCRC正弦波振荡电路正弦波振荡电路第11页/共59页12(R1=R2=R,C1=C2=C)RCRC串并联选频电路的谐振频率谐振时:C2R2R1C1U1+-U2+-第二节第二节 RCRC正弦波振荡电路正弦波振荡电路第12页/共59页13二、二、RC桥式振荡电路桥式振荡电路1.1.电路构成分立元件电路构成第二节第二节 RCRC正弦波振荡电路正弦波振荡电路第13页/共59页14RCRC串并联电路串并联电路 同相比例放大电路同相比例放大电路集成运放电路构成Uf+-RCCRUO+-Ui+-UpUORRCCR1Rf+_+ARfR1+_+A第二节第二节 RCRC
9、正弦波振荡电路正弦波振荡电路第14页/共59页15UpUORRCCR1Rf+_+AR1RRfCRC+_+A组成组成组成组成电桥电桥电桥电桥UO正反馈正反馈正反馈正反馈支路支路支路支路负反馈负反馈负反馈负反馈支路支路支路支路第二节第二节 RCRC正弦波振荡电路正弦波振荡电路第15页/共59页16同相 0移相 0同相 0相位条件相位条件2.2.相位条件Uf+-Uo+-Ui+-UiUo同相比例电路同相比例电路RCRC串并联电路串并联电路UfRfR1+_+ARCCR 在在f=ff=f0 0 处处 ,与与 同相。同相。只有一个频率能满足只有一个频率能满足相位条件相位条件(正反馈),(正反馈),RC网络产
10、生相移 =0。UoUi第二节第二节 RCRC正弦波振荡电路正弦波振荡电路第16页/共59页17幅度条件:幅度条件:A=33.3.3.3.幅值条件幅值条件因为因为因为因为AFAF=1=1,F F=1/3=1/3,则,则,则,则A A=3=3。所以取所以取R Rf f 2 2R R1 1。4.4.4.4.估算振荡频率估算振荡频率为为RCRC串并联网络的串并联网络的f f0 0。对于同相比例运放:对于同相比例运放:第二节第二节 RCRC正弦波振荡电路正弦波振荡电路第17页/共59页185.5.自动稳幅措施反馈电阻RF采用热敏电阻。负温度系数:Ta RfUo 大Uo 设想使 时,Auf 小,即反馈小,
11、维持 不变。UoUoRf 功耗大TaRfAufUf+-Uo+-Ui+-RfR1+_+ARCCR热敏热敏热敏热敏电阻电阻电阻电阻第二节第二节 RCRC正弦波振荡电路正弦波振荡电路第18页/共59页19三、应用举例三、应用举例XB18型信号发生器中的音频振荡电路第二节第二节 RCRC正弦波振荡电路正弦波振荡电路第19页/共59页20XB18型信号发生器中的音频振荡电路方框图第二节第二节 RCRC正弦波振荡电路正弦波振荡电路第20页/共59页21(一)组成属于桥式RC振荡电路。共发射极放大级共发射极放大级T T1 1,其输出电压相移为,其输出电压相移为1801800 0。1.1.1.1.振荡器的放大
12、部分:振荡器的放大部分:T T1 1T T4 4。2.T2.T5 5射极输出器:射极输出器:减小负载对振荡器的影响。减小负载对振荡器的影响。3.3.负反馈电路中采用负反馈电路中采用热敏电阻热敏电阻。提高了振荡提高了振荡器的稳定性。器的稳定性。无变压器推挽输出级无变压器推挽输出级T T3 3、T T4 4。倒相管倒相管T T2 2。T T2 2的输入与的输入与T T3 3、T T4 4的输出相位差为的输出相位差为1801800 0。4.4.T T1 1采用自举电路:采用自举电路:提高了输入阻抗,减少了输提高了输入阻抗,减少了输入阻抗对选频网络的影响。入阻抗对选频网络的影响。第二节第二节 RCRC
13、正弦波振荡电路正弦波振荡电路第21页/共59页22 (三)调整:(三)调整:满足自激振荡条件:满足自激振荡条件:T T1 1T T4 4组成的多级放组成的多级放大器中,输入与输出的总相位移为大器中,输入与输出的总相位移为3603600 0。经。经过过RCRC串并联选频网络反馈到输入端为正反馈,串并联选频网络反馈到输入端为正反馈,满足自激振荡条件,满足自激振荡条件,产生振荡。产生振荡。(二)工作情况(二)工作情况 振荡器的频率为振荡器的频率为20Hz20Hz20kHz20kHz,分成,分成3 3 3 3个个波段。波段。用波段开关切换电容进行粗调;每个用波段开关切换电容进行粗调;每个波段用一个双连
14、电位器连续进行细调。波段用一个双连电位器连续进行细调。第二节第二节 RCRC正弦波振荡电路正弦波振荡电路第22页/共59页23实验十实验十 RCRC桥式正弦波振荡电路桥式正弦波振荡电路EDA实验实验 链接EDA10实验目的:实验目的:RCRC桥式正弦波振荡电路桥式正弦波振荡电路的输出波形。实验步骤:实验步骤:用示波器观察用示波器观察输出波形。建立电路建立电路:1.1.组成组成RCRC桥式正弦波振荡器。桥式正弦波振荡器。2.2.2.2.采用二极管稳幅电路。采用二极管稳幅电路。3.3.无无输入信号。输入信号。第二节第二节 RCRC正弦波振荡电路正弦波振荡电路第23页/共59页24EDA实验实验RC
15、桥式正弦波振荡器第二节第二节 RCRC正弦波振荡电路正弦波振荡电路第24页/共59页25EDA实验实验实验数据实验数据:结结 论论:自行产生正弦波。第二节第二节 RCRC正弦波振荡电路正弦波振荡电路第25页/共59页一、变压器反馈式振荡电路一、变压器反馈式振荡电路二、三点式振荡电路二、三点式振荡电路三、应用举例三、应用举例第26页/共59页27第三节第三节 LCLC正弦波振荡电路正弦波振荡电路1.1.1.1.选频电路:选频电路:LCLC并谐回路。并谐回路。2.2.2.2.分类:分类:电容三点式电容三点式三点式三点式电感三点式电感三点式变压器反馈式变压器反馈式概述概述 3.3.3.3.应用:应用
16、:振荡振荡频率高,一般可达频率高,一般可达100MHz100MHz以上。以上。常用来产生高频正弦信号,一般在数百常用来产生高频正弦信号,一般在数百kHzkHz以上,例如收音机和电视机中所需要的本以上,例如收音机和电视机中所需要的本机振荡。机振荡。第27页/共59页281.1.1.1.电路组成电路组成一、变压器反馈式振荡电路一、变压器反馈式振荡电路(a)(a)分立元件构成的振荡回路分立元件构成的振荡回路uORB1RB2+UCCRECELCTLFuF+uBE+C1f0LC选频回路LF反馈线圈C1隔直电容,防止L1将直流be短路。什么是同名端什么是同名端什么是同名端什么是同名端?+-+-I1 I2N
17、1N2R(b)(b)振荡回路线圈的接法振荡回路线圈的接法第三节第三节 LCLC正弦波振荡电路正弦波振荡电路第28页/共59页292.2.2.2.选频网络的作用选频网络的作用f0fLCLC并谐回路并谐回路并谐回路并谐回路回路的谐振频率为回路的谐振频率为:当外加信号频率当外加信号频率f=ff=f0 0时,产生并联谐振。时,产生并联谐振。此时此时回路的等效阻抗为纯阻性质,且阻抗最大。回路的等效阻抗为纯阻性质,且阻抗最大。复习复习uO+-CL固有振荡频率固有振荡频率固有振荡频率固有振荡频率外加信号频率外加信号频率外加信号频率外加信号频率振荡频率振荡频率:第三节第三节 LCLC正弦波振荡电路正弦波振荡电
18、路第29页/共59页30并联谐振频率:品质因数:品质因数:ICLR回路回路回路回路损耗损耗损耗损耗Q值愈大,选频特性愈好。第三节第三节 LCLC正弦波振荡电路正弦波振荡电路第30页/共59页31f0uOL1uFC1RB1RB2RECELC+UCCT3.3.3.3.振荡的建立与稳定振荡的建立与稳定初始信号初始信号初始信号初始信号选频放大选频放大选频放大选频放大反馈电压反馈电压反馈电压反馈电压等幅正弦等幅正弦等幅正弦等幅正弦波振荡波振荡波振荡波振荡第三节第三节 LCLC正弦波振荡电路正弦波振荡电路第31页/共59页32二、三点式振荡电路二、三点式振荡电路电路演变电路演变L1CbRB1RB2RECE
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