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b.令af2nn,即可求得满足该条件的f。
,此频率即为振荡频率;
c.令ff0时的|af|1,即得起振条件。
3•正弦波产生电路一般应包括以下几个基本组成部分
(1)放大电路。
(2)反馈网络。
⑶选频网络。
⑷稳幅电路。
判断一个电路是否为正弦波振荡器,就看其组成是否含有上述四个部分。
二、RC正弦波振荡电路(文氏电桥)
(一)RC串并联网络振荡电路电路组成:
放大电路——集成运放A;
选频与正反馈网络一一R、C串并联电路;
稳幅环节——RF与R组成的负反馈电路。
1.RC串并联网络的选频特性
R2
FUf21jR2C2
U12R丄R2
jCi1jR2C2
(1
R
C2)
C1
j(R1C2
R2C1
图8.2.2
取R1=R2=R,C1=C2=C,令
1
RC
则:
3j(0)
得RC串并联电路的幅频特性为:
相频特性为:
arctg
时,F
丄
2.振荡频率与起振条件
1.振荡频率fo
2RC
2.起振条件
-由振荡条件知:
3
f=fo时,F
1,所以起振条件为:
同相比例运放的电压放大倍数为代彳1
害,即要求:
Rf2R
3•振荡电路中的负反馈(自动稳幅)
引入电压串联负反馈,可以提高放大倍数的稳定性,改善振荡电路的输出波形,提高带
负载能力。
反馈系数F
RfR
则电路可以起振,
改变Rf,可改变反馈深度。
增加负反馈深度,并且满足A
并产生比较稳定而失真较小的正弦波信号。
4.振荡频率的调节
2RC调节电阻R或电容C的值,即可调节振荡频率;
利用波段开关换接不同容量的电容,对频率进行粗调;
利用同轴电位器,对振荡频率进行细调。
(二)其他形式的RC振荡电路
1、移相式振荡电路
a=180o,如果反馈网络再相移1800,即可满足产生正弦波振
集成运放产生的相位移
荡的相位平衡条件。
2、双T选频网络振荡电路振荡频率约为:
5RC
K
fi
2,
时,双T网络的相移为
足产生正弦波振荡的相位平衡条件。
如果放大电路的放大倍数足够大,同时满足振幅平衡条件,即可产生正弦波振荡。
三种RC振荡电路的比较
起振条件r3
当f=fo
名称
电路
形式
振荡
频率
起振
条件
电路特
点及应
用场合
f=180o;
反相比例运放的相移a=180o,因此满
RC串并联网络振荡电路
移相式振荡电路
双T网络选频振荡电路
02RC
23RC
f05RC
Rf12R
可方便地连续调节振荡频率,便于加负反馈稳幅电路,容易得到良好的振荡波形。
电路简单,经济方便,适用于波形要求不高的轻便测试设备中。
选频特性好,适用于产生单一频率的振荡波形。
LC正弦波振荡电路
LC并联电路的特性:
并联电路的导纳:
当频率变化时,并联电路阻抗的大小和性质都发生变化。
j*
L
~22
R(L)
0C
0L
(0L)2
0时,
电路发生并联谐振。
并联谐振角频率
R)21丄,令:
Q
谐振回路的品质因数
当Q>
>
1时,
1,谐振频率:
、LC
2LC
Z
.1
jC
(RjL)(jC)jL
Rj
LRj(L)
C
LC并联回路的阻抗:
2Lc
在谐振频率附近,
Zo
2~
jQ(1-4)
,可见,
发生并联谐振时,
回路等效阻抗:
1jQ(1
丫。
RC,Q
结论:
1.当f=fo时,电路为纯电阻性,fo时,电路为容性。
所以
2.电路的品质因数
谐振时LC回路中的电流
等效阻抗最大;
LC并联电路具有选频特性。
Q愈大,选频特性愈好。
Q值不同,
当
电容支路的电流:
oCU
22
R(oL)
并联回路的输入电流:
R2(oL)2
所以:
lCQI,当Q>
1时,IC
I,Il
I,lcIl
谐振时,电容支路的电流与电感支路的电流大小近似相等,
流极小。
(三)变压器反馈式振荡电路
1、电路组成
用瞬时极性判断为正反馈,所以满足自激振荡的相位平衡条件。
(瞬时极性法)
2、振荡频率和起振条件
振荡频率fo
而谐振回路的输入电
rbeRC
M
(四)电感三点式振荡电路(Hartley)
用瞬时极性判断为正反馈,所以满足自激振荡的相位平衡条件。
起振条件
振荡频率f0
2一(L「L?
—2M)C
坨匚
L1M
L2M
「be
电感三点式振荡电路的特点
1•由于二线圈之间耦合很紧,因此容易起振。
2•调节频率方便。
3•—般用于产生几十兆赫以下的频率。
4•输出波形中含有较大的高次谐波,故波形较差。
5.频率稳定度不咼。
(五)电容三点式振荡电路
用瞬时极性判断为正反馈,
(Colpitts)
图8.3.4
所以满足自激振荡的相位平衡条件。
2、LC
C2rbe
G
2lg
GC2
(六)电容三点式改进型振荡电路振荡频率
.L厂J
CGC2
选择C<
<
C
1,
C<
C2,
A
rm
rlL
bl
减小了三极管极间电容对振荡频率的影响,
适用于产生高频振荡。
各种LC振荡电路的比较
图8.3.5
变压器反馈式
电感二点式电谷二点式电容二点式改进型
电路形式
振荡频率
f
2v/LC_
1o
2<
(L?
L2
2M)C
L1
rbe
fo
2
LC1C2
C1C2
C2rbe
C1R
频率调节方
法及范围
频率可调,范围较宽。
同左
频率可调,范围较小。
振荡波形
频率稳定度
一般
可达1O-4
较差
可达10-4~10-5
适用频率
几千赫~几十兆
赫
几兆赫~一百
兆赫
(七)石英晶体振荡器
石英晶体的基本特性和等效电路
1、基本特性
压电效应:
在石英晶片的两极加一电场,晶片将产生机械变形;
若在晶片上施加机械压力,在晶片相应的方向上会产生一定的电场。
压电谐振:
晶片上外加交变电压的频率为某一特定频率时,
2、等效电路
静电电容:
机械振动惯性:
晶片弹性:
磨擦损耗:
振幅突然增加。
串联谐振频率fs
并联谐振频率fp
2L
c
好
可达1O-5
Co
LCCo
CCo
、并联型石英晶体振荡电路
i
2LC(C。
C)CC0C
GC
C2
由于C
C0C,fo
二、串联型石英晶体振荡电路
当振荡频率等于fs时,晶体阻抗最小,且为纯电阻,此时正反馈最强,相移为零,电路满足自激振荡条件。
振荡频率fofs
RC充放电
滞回
回路
|比较器
图8.5.2
(八)非正弦波发生电路矩形波发生电路
一、电路组成
滞回比较器:
集成运放、Ri、R图8.5.1
充放电回路:
R、C;
钳位电路:
VDz、R3。
二、工作原理
设t=0时,Uc=0,uo=+Uz
R1
当U=UC=u+时,输出跳变,UO=Uz,贝yu
Ri
当u=UC=u+时,输出又一次跳变,
三、振荡周期
电容的充放电规律:
uo=+Uz
t
uc(t)uc(0)uc()euc()
对于放电,心0)訂2Uz
uc()Uz,RC
解得:
T2RCIn(1空
改变充放电回路的时间常数及滞回比较器的电阻,与Ri、R2和Uz有关。
四、占空比可调的矩形波发生电路
z
使电容的充、放电时间常数不同且可调,即可使矩形波发生器的占空比可调。
充电时间放电时间占空比D
Ti
T2
Ti2(R
T22(R
D卫
T
Rw)CIn(i
RRw
2RRw
图8.5.6
三角波发生电路
Ai滞回比较器
A2反向积分电路
设t=0时,Uoi=+Uzuc=0
Uoi
Uo
阈值电压
当U+=U=0时,滞回比较器的输出发生跳变。
三、输出幅度和振荡周期
当u+=u=0时,uoi跳变为-Uz,uo达到最大值
解得三角波的输出幅度Uom旦Uz
振荡周期T
4R4cUom
4RR4C
锯齿波发生电路
、电路组成
在三角波的基础上,将积分电容的充电、放电时间常数变为相差悬殊则可。
二、输出幅度和振荡周期
Uom—Uz
2RiRwC
2RiRwC
TTiT2
2RiRwC
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