模拟电子技术 CH9-2 (2).ppt

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1、信号产生电路信号产生电路振荡电路振荡电路先回忆放大电路先回忆放大电路v viv voRb-RbVi+-RcVo+-RL+Vi-RbBJT的电流控制作用放大小信号的电流控制作用放大小信号 vi能量从何而来？能量从何而来？放大器实质上是把直流电源的能量转换为输出端放大了的信号能量。放大器实质上是把直流电源的能量转换为输出端放大了的信号能量。从电路结构上看：有源双口网络。从电路结构上看：有源双口网络。直流电源直流电源那么，什么是振荡电路？那么，什么是振荡电路？也是一种能量转换器件，也是一种能量转换器件，与放大器的区别：不需外加输入信号，把直流电源的能量自行转与放大器的区别：不需外加输入信号，把直流电

2、源的能量自行转换为输出端交流信号的能量。换为输出端交流信号的能量。电路结构：单口网络电路结构：单口网络v vo2、振荡器的分类、振荡器的分类按输出波形分按输出波形分正弦波正弦波RC：选频网络由选频网络由RC构成（用于低频构成（用于低频1MHZ）非正弦波：非正弦波：周期信号发生器周期信号发生器方波、三角波、矩形波、锯齿波发生器等。方波、三角波、矩形波、锯齿波发生器等。回忆负反馈放大器产生自激振荡的过程回忆负反馈放大器产生自激振荡的过程在中频时，在中频时，Xid=Xi Xf实为实为Xd=Xi Xf负反馈负反馈！若此频率处又满足自激振荡的幅平条件若此频率处又满足自激振荡的幅平条件AF=1 但在低频或

3、高频时，但在低频或高频时，由于电路中存在电抗性元件（耦合、旁路、极间电容等），由于电路中存在电抗性元件（耦合、旁路、极间电容等），AF的的附加相移，在某个频率达到附加相移，在某个频率达到180，a+f=2n 180,a+f=(2n+1)180|AF|=1 Xi、Xf同相同相，XidXoXf去掉去掉 Xi，产生自激振荡产生自激振荡负反馈变成了负反馈变成了正反馈正反馈！实为实为Xd=Xi+Xf自激振荡的相平条件自激振荡的相平条件 a+f=(2n+1)180Xi、Xf反相反相，对于负反馈放大器而言，对于负反馈放大器而言，自激振荡破坏了输入、输出间的正常关系，自激振荡破坏了输入、输出间的正常关系，产生

4、意外频率的输出信号，使放大器无法正常工作，产生意外频率的输出信号，使放大器无法正常工作，必须设法避免和消除。必须设法避免和消除。但却给我们以但却给我们以启示启示：放大器引入正反馈，再满足一定的幅值条件，即可变成振荡器。放大器引入正反馈，再满足一定的幅值条件，即可变成振荡器。但为了在预定频率上振荡，还必须加选频网络。但为了在预定频率上振荡，还必须加选频网络。9.5 正弦波振荡电路的振荡条件正弦波振荡电路的振荡条件正反馈放大电路框图正反馈放大电路框图（注意与负反馈方框图的差别）（注意与负反馈方框图的差别）1.振荡条件振荡条件若环路增益若环路增益则则去掉去掉仍有稳定的输出。仍有稳定的输出。又又所以振

5、荡条件为所以振荡条件为振幅平衡条件振幅平衡条件相位平衡条件相位平衡条件注意注意：与负反馈电路自激振荡的相平条件：与负反馈电路自激振荡的相平条件不同，不同，方框图不同方框图不同产生振荡产生振荡起振条件起振条件2.起振和稳幅起振和稳幅 当当输输出出信信号号幅幅值值增增加加到到一一定定程程度度时时，就就要要限限制制它它继继续续增增加，否则波形将出现非线性失真加，否则波形将出现非线性失真加稳幅环节加稳幅环节。噪噪声声中中，满满足足相相位位平平衡衡条条件件的的某某一一频频率率 0的的信信号号经经环环路路中被不断放大中被不断放大增幅振荡增幅振荡起振靠噪声或干扰！起振靠噪声或干扰！稳稳幅幅的的作作用用就就是

6、是，当当输输出出信信号号幅幅值值增增加加到到一一定定程程度度时时，使振幅平衡条件从使振幅平衡条件从 回到回到稳幅靠非线性！稳幅靠非线性！4基本放大电路（电压串联负反馈放大电路）基本放大电路（电压串联负反馈放大电路）正弦波振荡电路包括：正弦波振荡电路包括：4正反馈网络正反馈网络4选选频频网网络络（选选择择满满足足相相位位平平衡衡条条件件的的一一个个频频率率。经经常常与与正正反反馈网络合二为一。）馈网络合二为一。）4稳幅环节稳幅环节电源合闸的瞬间电源合闸的瞬间微弱的微弱的f0信号信号（符合相平条件）（符合相平条件）由于干扰或噪声由于干扰或噪声信号经环路不断放大信号经环路不断放大由于稳幅环节由于稳幅

7、环节AF =1 等幅振荡等幅振荡（起振）（起振）振荡的建立与稳定：振荡的建立与稳定：9.6 RC正弦波振荡电路正弦波振荡电路RC桥式正弦波振荡电路桥式正弦波振荡电路(文氏桥振荡电路文氏桥振荡电路）1、电路结构、电路结构：放大器放大器AV+RC串并联网络串并联网络RC串并联网络构成选频网络，并兼作正反馈网络。串并联网络构成选频网络，并兼作正反馈网络。（取其（取其Ri高、高、Ro低低的特点，的特点，以减小放大电路对选频网以减小放大电路对选频网络的影响，使振荡频率仅络的影响，使振荡频率仅仅决定于选频网络）仅决定于选频网络）Z1、Z2、R1、Rf构成四臂电桥，四个顶点分构成四臂电桥，四个顶点分别接于放

8、大器的两输入端、输出端和地。别接于放大器的两输入端、输出端和地。AV：集成运放或分立元件集成运放或分立元件构成的电压串联负反馈电路构成的电压串联负反馈电路（同相比例放大电路）。（同相比例放大电路）。反馈系数反馈系数2.RC串并联网络的选频特性串并联网络的选频特性幅频响应幅频响应又又且令且令则则相频响应相频响应当当幅频响应有最大值幅频响应有最大值相频响应相频响应偏离偏离f0，FV下降，且有相移。下降，且有相移。3.RC桥式振荡电路工作原理桥式振荡电路工作原理Av（1）能否振荡？）能否振荡？相位平衡条件（瞬时极性法）相位平衡条件（瞬时极性法）即即时，时，Vo与与Vi 同相，同相，0而当而当f=f0

9、时，时，FV为纯阻性为纯阻性则有则有满足相位平衡条件满足相位平衡条件 幅值平衡条件幅值平衡条件FV=1/3只要只要AV=3，即有即有AV FV =1而而AV=1+RfR1即可振荡即可振荡（2）起振条件）起振条件AV 3AV为同相比例放大器为同相比例放大器时，时，就可满足幅值平衡条件就可满足幅值平衡条件（3）振荡频率）振荡频率C（双控波段开关）粗调双控波段开关）粗调R（同轴电位器）细调同轴电位器）细调如如电容的取值分别为电容的取值分别为0.01 F、0.1 F、1 F、10 F,R=50,RW=10K 1.59HZf0min=12(R+RW)Cmaxf0max=2 RCmin1318KHZ为使频

10、率连续可调为使频率连续可调注：串联的注：串联的R、C与并联的与并联的R、C值值必必须一致。须一致。（4）稳幅的措施）稳幅的措施在负反馈电路中采用非线性元件在负反馈电路中采用非线性元件热敏电阻热敏电阻 Rf采用具有负温度系数的热敏电阻采用具有负温度系数的热敏电阻稳幅稳幅思考：思考：若若R1采用热敏电阻呢？采用热敏电阻呢？If起振时，起振时，即即稳幅原理稳幅原理稳幅稳幅整流滤波整流滤波利用工作在可变电阻利用工作在可变电阻区的区的JFET,RDS随负栅源随负栅源电压电压VGS的变化而变化的变化而变化流经流经RP4、R5一脉动的直流电一脉动的直流电流，方向相上流，方向相上起振时起振时已知已知集成运放集

11、成运放A的最大输出电压的最大输出电压为为14V，(1)分析分析D1、D2稳幅的原理；稳幅的原理；解：解：(1)v vo的幅值很小时，的幅值很小时，D1、D2开路，开路，由由D1、D2和和R3组成的并联支路的等组成的并联支路的等效电阻近似为效电阻近似为R3=2.7k，则，则，采用非线性元件二极管采用非线性元件二极管AV=1+（R2+R3）/R13.33 有利于起振；有利于起振；习题习题9.6.8而，当而，当vo的幅值较大时，的幅值较大时，D1或或 D2导通，导通，由由D1、D2和和R3组成的并联支路的组成的并联支路的等效电阻减小，等效电阻减小，AV随之下降，随之下降，vo的幅值趋于稳定。的幅值趋

12、于稳定。由此可得由此可得R31.1 k 故有故有0.6V1.1k=即即Vom 8.35V并联支路的等效电阻并联支路的等效电阻Vom1.1k+5.1k+9.1k稳幅后稳幅后(2)设电路已产生稳幅正弦波振荡，当设电路已产生稳幅正弦波振荡，当输出达峰值时输出达峰值时,VD0.6V.估算估算Vom；tvo14V-14V(3)若若R2不慎短路，即不慎短路，即R2=0 AV2时，时，AVF=FV1=1+Re1Rf振荡振荡(3)Rf:负温度系数热敏电阻负温度系数热敏电阻或或Re1:正温度系数热敏电阻正温度系数热敏电阻9.6.2 试将图所示电路合理连线，组成试将图所示电路合理连线，组成RC桥式正弦波振荡电路。

13、桥式正弦波振荡电路。+-+将图中将图中A、B、C、D四点正确连线，使其为正弦波振荡器。四点正确连线，使其为正弦波振荡器。为起振和稳幅，为起振和稳幅，R2应如何取值和具有怎样的温度系数？应如何取值和具有怎样的温度系数？R1=10KCDA-+RCRCR2VOAB （1）为为使使电电路路产产生生正正弦弦波波振振荡荡，标标出出集集成成运运放放的的“”和和“”；并并说说明明电电路路是是哪哪种种正正弦波振荡电路。弦波振荡电路。（2）若若R1短短路路，则则电电路路将将产产生什么现象？生什么现象？v （3）若若R1断断路路，则则电电路路将将产生什么现象？产生什么现象？v （4）若若RF短短路路，则则电电路路将将产生什么现象？产生什么现象？（5）若若RF断断路路，则则电电路路将将产产生什么现象？生什么现象？解解：（1）上上“”下下“”（2）输输出出严严重重失失真真，几几乎为方波。乎为方波。（3）输出为零。）输出为零。（4）输出为零。）输出为零。（5）输输出出严严重重失失真真，几几乎为方波。乎为方波。令