模电课件第07章.ppt
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1、第第7章章信信号号产产生生电电路路7.1 正弦波信号振荡电路正弦波信号振荡电路7.2 非正弦波信号振荡电路非正弦波信号振荡电路7.3 集成函数产生器集成函数产生器8038的功能及应用的功能及应用7.4 应应 用用 电电 路路 举举 例例7.1正弦波信号振正弦波信号振荡电荡电路路7.1.1 正弦波信号振正弦波信号振荡电荡电路的基本概念路的基本概念1.正弦波信号振正弦波信号振荡电荡电路的路的产产生条件生条件正弦波振荡电路是一个没有输入信号正弦波振荡电路是一个没有输入信号的带选频环节的正反馈放大电路。的带选频环节的正反馈放大电路。图7.1 正弦波信号振荡电路方框图(1)正弦波振)正弦波振荡荡的平衡条
2、件的平衡条件作作为为一一个个稳稳态态振振荡荡电电路路,相相位位平平衡衡条条件和振幅平衡条件必件和振幅平衡条件必须须同同时时得到得到满满足。足。(2)正弦波振)正弦波振荡荡的起振条件的起振条件|AF|1.2.正弦波信号振正弦波信号振荡电荡电路的路的组组成成一个正弦波振一个正弦波振荡荡器主要由以下几个部分器主要由以下几个部分组组成。成。(1)放大)放大电电路路(2)正反)正反馈馈网网络络(3)选频选频网网络络(4)稳稳幅幅环节环节3.正弦波信号振正弦波信号振荡电荡电路的分路的分类类根据选频网络构成元件的不同,可把根据选频网络构成元件的不同,可把正弦信号振荡电路分为如下几类:选频网正弦信号振荡电路分
3、为如下几类:选频网络若由络若由RC元件组成,则称元件组成,则称RC振荡电路;振荡电路;选频网络若由选频网络若由LC元件组成,则称元件组成,则称LC振荡电振荡电路;选频网络若由石英晶体构成,则称为路;选频网络若由石英晶体构成,则称为石英晶体振荡器石英晶体振荡器7.1.2 RC桥桥式正弦波振式正弦波振荡电荡电路路采用采用RC选频网络构成的选频网络构成的RC振荡电路,振荡电路,一般用于产生一般用于产生1Hz1MHz的低频信号。的低频信号。1.RC串并串并联选频联选频网网络络由相同的由相同的RC元件组成的串并联选频网元件组成的串并联选频网络如图络如图7.2所示。所示。图7.3 RC串并联选频网络幅频特
4、性和相频特性 2.RC桥桥式振式振荡电荡电路的路的组组成成将将RC串串并并联联选选频频网网络络和和放放大大器器结结合合起起来来即即可可构构成成RC振振荡荡电电路路,放放大大器器件件可可采采用用集集成成运运算算放放大大器器,也也可可采采用用分分离离元元件件构构成成。图图7.4(a)所所示示为为由由集集成成运运算算放放大大器器构构成成的的RC桥桥式式振振荡荡电电路路,图图中中RC串串并并联联选选频频网网络络接接在在运运算算放放大大器器的的输输出出端端和和同同相相输输入入端端之之间间,构成正反馈;构成正反馈;图图7.4RC桥式振荡电路图桥式振荡电路图 Rf和和R1接接在在运运算算放放大大器器的的输输
5、出出端端和和反反相相输输入入端端之之间间,构构成成负负反反馈馈。正正反反馈馈电电路路与与负负反反馈馈电电路路构构成成一一文文氏氏电电桥桥电电路路,如如图图7.4(b)所所示示,运运算算放放大大器器的的输输入入端端和和输输出出端端分分别别跨跨接接在在电电桥桥的的对对角角线线上上,形形成成四四臂臂电电桥桥。所所以以,把这种振荡电路称为把这种振荡电路称为RC桥式振荡电路。桥式振荡电路。图图7.4RC桥式振荡电路图桥式振荡电路图3.RC桥桥式振式振荡电荡电路的振路的振荡荡特性特性(1)相位平衡条件)相位平衡条件 (2)振幅平衡条件振幅平衡条件(3)振)振荡频荡频率率 (4)振)振荡荡的建立的建立过过程
6、程 (5)稳稳幅幅过过程程 (6)RC桥桥式式正正弦弦波波振振荡荡电电路路中中振振荡频荡频率的率的调节调节负负反反馈馈支支路路中中采采用用热热敏敏电电阻阻后后不不但但使使RC桥桥式式振振荡荡电电路路的的起起振振容容易易,振振幅幅波波形形改改善善,同同时时还还具具有有很很好好的的稳稳幅幅特特性性,所所以以,实实用用RC桥桥式式振振荡荡电电路路中中热热敏敏电电阻阻的的选选择择是是很很重重要要的的。RC桥桥式式正正弦弦波波振振荡荡电电路路输输出出电电压压稳稳定定,波波形形失失真真小小,频频率率调调节节方方便便。因因此此,在在低低频频标标准准信信号号发发生生器器中中都都有有它它构构成成的振的振荡电荡电
7、路。路。7.1.3 LC正弦波振正弦波振荡电荡电路路正正弦弦振振荡荡电电路路选选频频网网络络由由LC谐谐振振元元件件组组成成,称称LC正正弦弦波波振振荡荡电电路路。LC振振荡荡电电路路产产生生频频率率高高于于1MHz的的高高频频正正弦弦信信号号。根根据据反反馈馈形形式式的的不不同同,LC正正弦弦波波振振荡荡电电路路可可分分为为互互感感耦耦合合式式(变变压压器器反反馈馈式式)、电电感感三三点点式、式、电电容三点式等几种容三点式等几种电电路形式。路形式。1.LC并并联谐联谐振回路振回路在选频放大器中,经常用到图在选频放大器中,经常用到图7.5所示所示的的LC并联谐振回路。并联谐振回路。图7.5 L
8、C并联谐振回路 图7.6 LC并联谐振回路的谐振曲线 2.互互感感耦耦合合式式(变变压压器器反反馈馈式式)LC正弦波振正弦波振荡电荡电路路变压器反馈式变压器反馈式LC振荡电路原理图振荡电路原理图如图如图7.7所示。所示。图7.7 变压器反馈式LC振荡电路 3.三点式三点式LC正弦波振正弦波振荡电荡电路路三点式振荡电路的连接规律如下:对三点式振荡电路的连接规律如下:对于振荡器的交流通路,与三极管的发射极于振荡器的交流通路,与三极管的发射极或者运放的同相输入端相连的或者运放的同相输入端相连的LC回路元件,回路元件,其电抗性质相同(同是电感或同为电容);其电抗性质相同(同是电感或同为电容);与三极管
9、的基极和集电极或者运放的反相与三极管的基极和集电极或者运放的反相输入端和输出端相连的元件,其电抗性质输入端和输出端相连的元件,其电抗性质必相反(一个为电感,另一个为电容)。必相反(一个为电感,另一个为电容)。可以证明,这样连接的三点式振荡电路一可以证明,这样连接的三点式振荡电路一定满足振荡器的相位平衡条件。定满足振荡器的相位平衡条件。(1)电电感三点式感三点式LC振振荡电荡电路路电电感感三三点点式式振振荡荡电电路路原原理理电电路路如如图图7.8所所示示。图图7.8电电感三点式感三点式电电路路图图(2)电电容三点式容三点式LC振振荡电荡电路路电容三点式振荡电路原理如图电容三点式振荡电路原理如图7
10、.9所示,所示,由图可见,其电路构成与电感三点式振荡由图可见,其电路构成与电感三点式振荡电路基本相同,不过正反馈选频网络由电电路基本相同,不过正反馈选频网络由电容容C1、C2和电感和电感L构成,反馈信号构成,反馈信号Uf取自电取自电容容C2两端,故称为电容三点式振荡电路,两端,故称为电容三点式振荡电路,也称为电容反馈式振荡电路。也称为电容反馈式振荡电路。图7.9 电容三点式电路图 图图7.10所示为改进型电容三点式振荡电路。所示为改进型电容三点式振荡电路。图7.10 改进型电容三点式电路 分分析析三三种种LC正正弦弦波波振振荡荡电电路路能能否否正正常常工工作作的步的步骤骤可可归纳归纳如下:如下
11、:(1)检检查查电电路路是是否否具具备备正正弦弦波波振振荡荡器器的的基基本本组组成成部部分分,即即基基本本放放大大器器和和反反馈馈网网络络,并并且有且有选频环节选频环节。(2)检检查查放放大大器器的的偏偏置置电电路路,看看静静态态工工作作点是否能确保放大器正常工作。点是否能确保放大器正常工作。(3)分析振荡器是否满足振幅平衡条件和)分析振荡器是否满足振幅平衡条件和相位平衡条件相位平衡条件(主要看是否满足相位平衡条主要看是否满足相位平衡条件,即用瞬时极性法判别是否存在正反馈件,即用瞬时极性法判别是否存在正反馈)。7.1.4 石英晶体振石英晶体振荡电荡电路路1.石英晶体的基本特性和等效石英晶体的基
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