波形的发生和信号的转换8.1RC正弦波振荡电路.ppt

信息学院基础电子教研室,模拟电子技术基础课件,第七章内容总结,一、比例运算电路,1、反相 比例运算电路,2、同相 比例运算电路,二.加减运算电路,保证输入端的对称性,1、反相求和运算电路,如果 Rp=RN,2.同相求和运算电路,当,时,3、加减运算电路,三、积分运算电路如图所示,+uC-,在 t1 t2 的时间段内，,四、微分运算电路,+uc-,如果uI 为常数，uO=0,如果uI 为正弦信号，uO 为正弦信号且滞后90。,如果uI 为三角波，uO 为方波。,+uc-,如果uI 为方波，uO 为脉冲信号。,8.1 正弦波振荡电路 8.2 电压比较器,第8章 波形的发生和信号的转换,第8章 波形的发生和信号的转换,在电子电路中,我们常常需要各种各样的波形信号作为测试信号或控制信号等,产生各种信号的电路为振荡电路。,振荡电路：在没有外加输入信号的情况下，依靠电路自身振荡而产生输出信号的电路为振荡电路。,如果产生的信号为正弦信号,则电路为正弦波振荡电路。,如果产生的信号为脉冲信号,则电路为脉冲波振荡电路。,产生的信号不同，对应的振荡电路也不同。,正弦波振荡电路是在没有外加输入信号的情况下，依靠电路自激振荡而产生正弦波输出电压的电路。,8.1.1 概述,一、产生正弦波振荡的条件,8.1 正弦波振荡电路,UO=A Ui,作为放大电路当有Ui时，则有UO=A Ui。,UO经F 后，产生Uf=F UO,反馈回来的信号Uf 可以取代Ui-电路引入正反馈。,输入端的开关由1转换到2，23相连,此时电路不再有外加的输入信号，电路本身产生的信号就能保证输出端有UO 信号，这就形成了基本振荡电路。,根据以上的推导:,要使为 实数，相位条件必须满足,为保证电路工作就可以产生Uo，电路刚刚开始工作时，需要一个初始信号（往往为电扰动或噪音等，如开关闭合产生，其中含有各种频率、不同幅值的正弦信号，而且一定会有一个频率信号满足相位条件，实际振荡电路中无初始信号），初始信号幅值往往比较小，如果希望信号能够达到足够大。,同时,由于晶体管的非线性，当UO 达到一定程度以后，放大倍数 A 下降，最终使电路达到动态平衡，,电路产生正弦波振荡的条件,二、正弦波振荡电路的组成及分类 P404,正弦波振荡电路除满足以上振荡条件包含放大电路、反馈网络（正反馈）以外，正弦波信号是具有一定频率、按正弦规律变化的信号，要想产生正弦波信号，电路中还要有选频网络。,1、电路的组成,（1）放大电路：保证电路能够从起振到动态平衡的过程，使电路获得一定幅值的输出量。,电路组成,在很多实用电路中，常将选频网络和正反馈网络合二为一；对分立元件放大电路，不再加稳幅环节，依靠晶体管特性的非线性来起到稳幅作用。,（2）选频网络：确定电路的振荡频率，保证电路产生正弦波振荡。,（3）正反馈网络：引入正反馈，使放大电路的输入信号等于反馈信号。,（4）稳幅环节：也就是非线性环节，作用是使输出信号幅值稳定。,正弦波振荡电路常用选频网络所用元件来命名,分类,RC正弦波振荡电路,LC正弦波振荡电路,石英晶体正弦波振荡电路,2、分类,三、判断电路是否可能产生正弦波振荡的方法和步骤 P404,（1）观察电路的组成：是否包含了放大电路、选频网络、正反馈网络和稳幅环节四个组成部分。,（2）判断放大电路的工作情况：是否有合适的静态工作点；动态信号是否能正常放大。,（3）利用瞬时极性法判断电路是否满足正弦波振荡的相位条件判断反馈网络的反馈极性。,如果,Uf、Ui 极性相同，则为正反馈，具备振荡条件。,Uf、Ui 极性相反，则为负反馈，不具备振荡条件。,（4）判断电路是否满足幅值条件，即是否满足起振条件：在相位条件满足的情况下，求解电路中的A、F。,如果,电路可以振荡。,电路不可以振荡。,一般情况，只要满足相位条件，较易实现。,一、RC串并联选频网络,8.1.2 RC正弦波振荡电路,RC正弦波振荡电路多种多样，但仅介绍RC桥式正弦波振荡电路，又为文氏桥式振荡电路。,R、C 可以相等，也可以不等。通常情况下 R1=R2=R,C1=C2=C,在正弦波振荡电路中，即为选频网络，又为正反馈网络。,选频网络,正反馈网络,构成,信号f 足够高,信号f足够低,f0具体为多少？,如果令：,则有：,电路固有频率又为振荡频率,幅频特性,相频特性,当 f=f0,时，,且F 为实数，网络呈电阻性质.,当信号频率从零逐渐变化到无穷大时,存在频率 f0,当 f=f0 时,Uf 与UO 同相即:f=0。,当 f=f0 时,要求掌握结论,二、RC桥式正弦波振荡电路,振荡电路满足条件,平衡条件：,起振条件：,利用RC串、并联选频网络，又为正反馈网络，如果 f=f0,且 时。结合相应的放大电路就可以构成RC桥式正弦波振荡电路。,振荡电路的振荡条件,选用与之相对应满足振荡电路条件的放大电路与RC串、并联选频网络。即可组成正弦波振荡电路，而且放大电路|A|3(因为|AF|1，Fmax=1/3)。,即放大电路满足：,幅值条件|A|3；,相位条件,实际工作中，所选用的放大电路往往要求，Ri尽可能大，RO尽可能小，以减小放大电路对选频特性的影响，使振荡频率 f0几乎取决于选频网络。所以根据以上的要求，放大电路常常引入电压串联负反馈。,利用RC串、并联选频网络，当f=f0时，。,而电路中,Ui、Uf 同相位已满足，所以电路构成了正弦波振荡电路。,放大电路,选频网络、正反馈网络,三、稳幅环节：通常情况下，集成运放输入、输出具有良好的线性关系，要想利用元件的非线性实现稳幅，只要将Rf 或 R1 换成热敏电阻，当温度变化时，Rf 或 R1的阻值随温度发生变化。（也可用二极管作为非线性环节）。,经过一段时间以后，最后 达到动态平衡。,总之，RC串、并联选频网络，当 时。即放大电路A 3且引入正反馈。电路就可以产生正弦波振荡。,四、振荡频率可调的RC桥式正弦波振荡电路 P408-409,因为,f0可调，只有改变R 或C.如图。,R 可以用Rw变位器代替常用于细调。,C 采用分档电容常用于粗调。,实现 fo 的调整,例如：由集成电路组成的振荡电路。,同相比例运算放大电路,RC串、并联选频网络、反馈网络。,解：据正弦波振荡电路的判断方法与步骤：1）电路组成；2）电路工作情况；,3）UP 作为输入信号，利用瞬时极性法判断相位关系。,内容概述,一、产生正弦波振荡的条件,平衡条件：,起振条件：,二、RC串并联选频网络,当 f=f0 时,三、RC桥式正弦波振荡电路,利用RC串、并联选频网络，又为正反馈网络时，如果 f=f0,且。结合相应放大电路，构成RC桥式正弦波振荡电路。,P471472 作业：8.6、8.7,选用与之相对应满足振荡电路条件的放大电路与RC串、并联选频网络结合。即可组成正弦波振荡电路，而且放大电路|A|3。,