电工电子技术课程课件信号产生电路.ppt
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1、电工电子技术课程课电工电子技术课程课件信号产生电路件信号产生电路电工电子学电工电子学电工电子学电工电子学()教学基本要求教学基本要求了解波形发生的概念和波形发生电路类型了解波形发生的概念和波形发生电路类型了解正弦波振荡电路的组成与工作原理。了解正弦波振荡电路的组成与工作原理。了解正弦波振荡电路自激振荡的条件。了解正弦波振荡电路自激振荡的条件。了解了解LCLC振荡电路和振荡电路和RCRC振荡电路的工作原理振荡电路的工作原理一般了解常见非正弦波形发生电路。一般了解常见非正弦波形发生电路。本章讲授本章讲授 3 3学时,自学学时,自学1010学时学时电工电子学电工电子学电工电子学电工电子学()主要内容
2、主要内容 概述概述 正弦波产生电路正弦波产生电路 非正弦波发生电路非正弦波发生电路 本章小结本章小结电工电子学电工电子学电工电子学电工电子学()概述概述什么是信号产生电路什么是信号产生电路定义定义信号产生电路是一种通过自激方式把直流电信号产生电路是一种通过自激方式把直流电压变化为按一定规律变化的电压(如正弦波、矩形波压变化为按一定规律变化的电压(如正弦波、矩形波和锯齿波等)的一种电子线路。和锯齿波等)的一种电子线路。信号产生电路的分类信号产生电路的分类分类分类 正弦波产生电路、非正弦波产生电路正弦波产生电路、非正弦波产生电路电工电子学电工电子学电工电子学电工电子学()正弦波产生电路正弦波产生电
3、路正弦波产生电路就是利用自激振荡电路正弦波产生电路就是利用自激振荡电路产生一定频率和幅值的正弦交流信号的产生一定频率和幅值的正弦交流信号的电路,通常也称为正弦波振荡电路。电路,通常也称为正弦波振荡电路。电工电子学电工电子学电工电子学电工电子学()产生自激振荡的原理产生自激振荡的原理自激振荡的条件自激振荡的条件 开关合在开关合在“1”为无反馈为无反馈放大电路。放大电路。开关合在开关合在“2”为有反馈为有反馈放大电路,放大电路,开关合在开关合在开关合在开关合在“2”“2”时时时时,,去掉,去掉,去掉,去掉u ui i 仍有稳定的输出。反馈信号代替了仍有稳定的输出。反馈信号代替了仍有稳定的输出。反馈
4、信号代替了仍有稳定的输出。反馈信号代替了放大电路的输入信号。放大电路的输入信号。放大电路的输入信号。放大电路的输入信号。自激振荡状态自激振荡状态自激振荡状态自激振荡状态2 21 1S Su u电工电子学电工电子学电工电子学电工电子学()产生自激振荡的原理产生自激振荡的原理自激振荡的条件自激振荡的条件(1)(1)幅度条件:幅度条件:幅度条件:幅度条件:(2)(2)相位条件:相位条件:相位条件:相位条件:n n n n 是整数是整数是整数是整数2 21 1S Su u电工电子学电工电子学电工电子学电工电子学()产生自激振荡的原理产生自激振荡的原理起振及稳幅振荡的过程起振及稳幅振荡的过程起振及稳幅振
5、荡的过程起振及稳幅振荡的过程要维持振荡输出必须解决两个问题:要维持振荡输出必须解决两个问题:(1)原始信号从何获得?)原始信号从何获得?(2)什么时刻进行切换?怎样切换?)什么时刻进行切换?怎样切换?放大电路放大电路A正反馈电路正反馈电路Fufuo噪声噪声起振条件:起振条件:相位条件:相位条件:对选定频率对选定频率AF=2n 幅度条件:幅度条件:对选定频率对选定频率|AF|1电工电子学电工电子学电工电子学电工电子学()产生自激振荡的原理产生自激振荡的原理反馈振荡的建立过程反馈振荡的建立过程放大特性放大特性uo=Aud反馈特性反馈特性uf=Fuoud=ufuo噪声噪声放放大大反馈反馈放放大大反馈
6、反馈放放大大反馈反馈放放大大反馈反馈放放大大反馈反馈放放大大反馈反馈只要环路增益只要环路增益|AF|1|AF|1输出信号就越来越大!输出信号就越来越大!放大电路放大电路A正反馈电路正反馈电路Fufuo噪声噪声电工电子学电工电子学电工电子学电工电子学()产生自激振荡的原理产生自激振荡的原理反馈振荡的稳定过程反馈振荡的稳定过程为了建立振荡,要使环路增益为了建立振荡,要使环路增益|AF|1。当幅度达到一定值时,放大器将进入非线性状态,增益也当幅度达到一定值时,放大器将进入非线性状态,增益也开始下降,最终达到振荡的平衡条件开始下降,最终达到振荡的平衡条件|AF|=1。放大特性放大特性uo=Aud反馈特
7、性反馈特性uf=Fuo噪声噪声振荡平衡点振荡平衡点udufuo电工电子学电工电子学电工电子学电工电子学()正弦振荡器的基本构成正弦振荡器的基本构成反馈电反馈电路路形成形成正反正反馈馈。放大电路放大电路 放大信号放大信号 稳幅稳幅电路电路反馈反馈电路电路放大放大电路电路选频选频电路电路uf噪声噪声uoFAu稳幅电稳幅电路路使电路能使电路能从从 A Au uF F 11,A Au uF F =1=1从而达到稳幅振荡。从而达到稳幅振荡。选频电选频电路路保证输出为单一频率的正弦波即使电保证输出为单一频率的正弦波即使电路只在某一特定频率下满足自激振路只在某一特定频率下满足自激振 荡条件。荡条件。电工电子
8、学电工电子学电工电子学电工电子学()RCRC正弦振荡器正弦振荡器1.1.RC正弦波振荡的组成正弦波振荡的组成RC振荡电路的选频网络振荡电路的选频网络:电路构成起来方便,易受干扰,一电路构成起来方便,易受干扰,一般只适用于中低频率正弦波振荡。般只适用于中低频率正弦波振荡。放大电路放大电路RC选频选频输出输出 按照按照RC选频网络的不同,选频网络的不同,常用的常用的RC正弦波振荡有:正弦波振荡有:(1)RC串并联网络振荡串并联网络振荡(2)RC移相振荡移相振荡(3)RC双双T网络振荡网络振荡 等等电工电子学电工电子学电工电子学电工电子学()RCRC正弦振荡器正弦振荡器2.RC串并联网络振荡串并联网
9、络振荡(文氏桥振荡器)文氏桥振荡器)uoRCRCR1R2RC串并联串并联正反馈网络正反馈网络同相放大同相放大电工电子学电工电子学电工电子学电工电子学()RCRC正弦振荡器正弦振荡器3.RC3.RC3.RC3.RC串并联选频网络的频率特性串并联选频网络的频率特性串并联选频网络的频率特性串并联选频网络的频率特性当相移为当相移为0时,幅频特时,幅频特性为性为|F|=1/3。起振时,起振时,A 3,一般设计电路时取一般设计电路时取510。稳定时,稳定时,A=3。电路结构上要求:电路结构上要求:R2 2R1(起振),起振),R2=2R1(稳定)稳定)。电工电子学电工电子学电工电子学电工电子学()RCRC
10、正弦振荡器正弦振荡器4.RC4.RC4.RC4.RC正弦波振荡器的实际电路正弦波振荡器的实际电路正弦波振荡器的实际电路正弦波振荡器的实际电路采用如热敏电阻改善波形采用如热敏电阻改善波形.半导体半导体半导体半导体热敏电阻热敏电阻热敏电阻热敏电阻 R R+R RF FR R1 1 C C R RC C u uOO +热敏电阻具有负温度系数,利用它的非线性可以热敏电阻具有负温度系数,利用它的非线性可以热敏电阻具有负温度系数,利用它的非线性可以热敏电阻具有负温度系数,利用它的非线性可以自动稳幅。自动稳幅。自动稳幅。自动稳幅。电工电子学电工电子学电工电子学电工电子学()RCRC正弦振荡器正弦振荡器4.R
11、C4.RC4.RC4.RC正弦波振荡器的实际电路正弦波振荡器的实际电路正弦波振荡器的实际电路正弦波振荡器的实际电路uoRCRCR1R2D1R3D2 起振时,二极管截止,起振时,二极管截止,R2大于大于2R1,即,即A 3,随,随着着uo的增大,二极管逐渐的增大,二极管逐渐导通,导通,R3(包括二极管的(包括二极管的导通电阻)与导通电阻)与R2并联,总并联,总电阻逐渐减小,电阻逐渐减小,A自动下降,自动下降,当当A=3时时,振荡器稳定。振荡器稳定。也可利用二极管构成稳幅电路。也可利用二极管构成稳幅电路。电工电子学电工电子学电工电子学电工电子学()LCLC正弦振荡器正弦振荡器LC LC 振荡电路振
12、荡电路振荡电路振荡电路的选频电路由电感和电容构成,可以产的选频电路由电感和电容构成,可以产的选频电路由电感和电容构成,可以产的选频电路由电感和电容构成,可以产生高频振荡生高频振荡生高频振荡生高频振荡(几百千赫以上几百千赫以上几百千赫以上几百千赫以上)。由于高频运放价格较。由于高频运放价格较。由于高频运放价格较。由于高频运放价格较高,所以一般用分离元件组成放大电路。高,所以一般用分离元件组成放大电路。高,所以一般用分离元件组成放大电路。高,所以一般用分离元件组成放大电路。1.LC振荡电路的基本形式振荡电路的基本形式放大电路放大电路输出输出耦合耦合反馈反馈耦合耦合RL(1)变压器反馈式)变压器反馈
13、式(2)电感反馈式)电感反馈式(3)电容反馈式)电容反馈式电工电子学电工电子学电工电子学电工电子学()LCLC正弦振荡器正弦振荡器2.变压器反馈式变压器反馈式变压器反馈式变压器反馈式LCLC振荡电路振荡电路振荡电路振荡电路 根据反馈极性判断的瞬时极性法,根据反馈极性判断的瞬时极性法,判断电路是否具有判断电路是否具有正反馈正反馈。CLufRL+VCC电路组成电路组成电电路路构构成成正正反反馈馈环环,满满足足振振荡荡的的相相位位条条件件,只只要要反反馈馈环环路路总增益大于总增益大于1,电路即能够起振。,电路即能够起振。正反馈正反馈正反馈正反馈电工电子学电工电子学电工电子学电工电子学()LCLC正弦
14、振荡器正弦振荡器2.变压器反馈式变压器反馈式变压器反馈式变压器反馈式LCLC振荡电路振荡电路振荡电路振荡电路 正正正正反反反反馈馈馈馈振荡频率振荡频率振荡频率振荡频率 u uf f+L LC C+U UCCCCR RL LC C1 1R RB1B1R RB2B2R RE EC CE E放大电路放大电路放大电路放大电路选频电路选频电路选频电路选频电路反馈网络反馈网络反馈网络反馈网络电工电子学电工电子学电工电子学电工电子学()LCLC正弦振荡器正弦振荡器例例例例1 1 1 1:在调节变压器反馈式振荡电路中,试解释下列现象:在调节变压器反馈式振荡电路中,试解释下列现象:在调节变压器反馈式振荡电路中,
15、试解释下列现象:在调节变压器反馈式振荡电路中,试解释下列现象(1 1 1 1)对调反馈线圈的两个接头后就能起振;)对调反馈线圈的两个接头后就能起振;)对调反馈线圈的两个接头后就能起振;)对调反馈线圈的两个接头后就能起振;(2 2 2 2)调)调)调)调R RB1B1、R RB2B2或或或或 R RE E的阻值后即可起振;的阻值后即可起振;的阻值后即可起振;的阻值后即可起振;(3 3 3 3)改用)改用)改用)改用 较大的晶体管后就能起振;较大的晶体管后就能起振;较大的晶体管后就能起振;较大的晶体管后就能起振;(4 4 4 4)适当增加反馈线圈的圈数后就能起振;)适当增加反馈线圈的圈数后就能起振
16、;)适当增加反馈线圈的圈数后就能起振;)适当增加反馈线圈的圈数后就能起振;(5 5 5 5)适当增加)适当增加)适当增加)适当增加L L值或减小值或减小值或减小值或减小C C值后就能起振;值后就能起振;值后就能起振;值后就能起振;(6 6 6 6)反馈太强,波形变坏;)反馈太强,波形变坏;)反馈太强,波形变坏;)反馈太强,波形变坏;(7 7 7 7)调整)调整)调整)调整R RB1B1、R RB2B2或或或或 R RE E的阻值后可使波形变好;的阻值后可使波形变好;的阻值后可使波形变好;的阻值后可使波形变好;(8 8 8 8)负载太大不仅影响输出波形,有时甚至不能起振)负载太大不仅影响输出波形
17、,有时甚至不能起振)负载太大不仅影响输出波形,有时甚至不能起振)负载太大不仅影响输出波形,有时甚至不能起振电工电子学电工电子学电工电子学电工电子学()LCLC正弦振荡器正弦振荡器解解:(2)(2)(2)(2)调调调调R RB1B1、R RB2B2或或或或 R RE E的阻的阻的阻的阻值后即可起振;值后即可起振;值后即可起振;值后即可起振;原反馈线圈接反,对调两原反馈线圈接反,对调两原反馈线圈接反,对调两原反馈线圈接反,对调两个接头后满足相位条件;个接头后满足相位条件;个接头后满足相位条件;个接头后满足相位条件;(1)(1)(1)(1)对调反馈线圈的两个接对调反馈线圈的两个接对调反馈线圈的两个接
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