波形發(fā)生和變換電路《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》課件(全集).ppt

第八章 波形發(fā)生和變換電路,模擬電子技術(shù)基礎(chǔ),波形發(fā)生電路和波形變換電路在測量、自動控制、通訊、無線電廣播和遙測、遙感等許多技術(shù)領(lǐng)域中有著廣泛的應(yīng)用。 收音機、電視機和電子鐘表等日常生活用品也離不開它。 波形發(fā)生電路包括正弦波振蕩電路和非正弦波振蕩電路，它們不需要外加輸入信號就能產(chǎn)生各種同期性的連續(xù)波形，例如正弦波、方波、三角波和鋸齒波等。,信號產(chǎn)生電路,(振蕩器),分類：,正弦波振蕩:,非正弦波振蕩：,RC 振蕩器(1 kHz 數(shù)百 kHz),LC 振蕩器(幾百 kHz 以上),石英晶體振蕩器(頻率穩(wěn)定度高),方波、,三角波、,鋸齒波等,主要性 要求能：,輸出信號的幅度準(zhǔn)確穩(wěn)定,輸出信號的頻率準(zhǔn)確穩(wěn)定,一、正弦波振蕩電路,1、正弦波振蕩電路的基本概念 產(chǎn)生振蕩的基本條件是反饋信號與輸入信號大小相等、相位相同。 正弦波振蕩電路的框圖,起振：微小的噪聲或擾動信號,振蕩電路的組成 根據(jù)振蕩電路對起振、穩(wěn)幅和振蕩頻率的要求，一般振蕩電路由以下部分組成： (1) 放大電路：具有放大信號作用，并將直流電源轉(zhuǎn)換 成振蕩的能量。 (2) 反饋網(wǎng)絡(luò)：它形成正反饋，能滿足相位平衡條件。 (3) 選頻網(wǎng)絡(luò)：在正弦波振蕩電路中，它的作用是選擇某一頻率fo，使之滿足振蕩條件，形成單一頻率的振蕩。 (4) 穩(wěn)幅電路：用于穩(wěn)定振幅，改善波形。,振蕩電路的分析 對于一個振蕩電路，首先要判斷它能否產(chǎn)生振蕩。通常可采用下列步驟來判斷： (1)檢查振蕩電路是否具有以上的幾個基本環(huán)節(jié)，特別是前三項。 (2)檢查放大電路的靜態(tài)工作點是否合適。 (3)分析振蕩電路是否滿足自激振蕩的條件。,振蕩電路的分類 為了保證振蕩電路產(chǎn)生單一頻率的正弦波，電路必須有選頻電路（又稱選頻網(wǎng)絡(luò)） 根據(jù)選頻網(wǎng)絡(luò)組成的元件，通?？煞譃镽C、LC和石英晶體正弦波振蕩電路。,RC正弦波振蕩電路又稱為文氏電橋，它一般用來產(chǎn)生零點幾赫茲到數(shù)百千赫茲的低頻信號。它的電路結(jié)構(gòu)簡單，目前常用的低頻信號源大多采用這種形式的振蕩電路等。,2、RC正弦波振蕩電路,RC串并聯(lián)正弦波振蕩電路,頻率較低時： 低頻等效電路 RC串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò),f較低,頻率較高時： 高頻等效電路 RC串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò),f較高,RC串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的頻率特性 a）幅頻特性 b）相頻特性,取R1=R2=R，C1=C2=C,相移=0，F(xiàn)=1/3達(dá)最大值,RC串并聯(lián)正弦波振蕩電路,AF1,RF2R1,利用二極管穩(wěn)幅的RC串并聯(lián)正弦波振蕩電路,模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)習(xí)題,3、 LC正弦波振蕩電路 LC并聯(lián)回路,并聯(lián)諧振時阻抗最大,LC并聯(lián)回路的頻率特性（Q1Q2） a) 幅頻特性 b)相頻特性,品質(zhì)因數(shù),變壓器反饋式LC正弦波振蕩電路,變壓器反饋LC振蕩電路容易起振，若用可變電容器代替固定電容C，則調(diào)頻比較方便，缺點是振蕩頻率不太高，通常為幾兆赫十幾兆赫。,電感三點式振蕩電路,電路特點： 電感三點式振蕩電路簡單，容易起振，調(diào)頻方便。由于反饋信號取自電感L2，電感對高次諧波感抗大，所以高次諧波的正反饋比基波強，使輸出波形含有較多的高次諧波成分，波形較差。常用于對波形要求不高的設(shè)備中，其振蕩頻率通常在幾十兆赫以下。,電容三電式振蕩電路,電路特點：由于反饋電壓取自電容兩端，電容對高次諧波容抗小，對高次諧波的正反饋比基波弱，使輸出波形中的高次諧波成分小，波形較好。振蕩頻率較高，可達(dá)100MHZ以上。常在電感L兩端并聯(lián)可變電容器，調(diào)節(jié)頻率，但調(diào)節(jié)范圍較小。,模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)習(xí)題,4、石英晶體振蕩電路 石英晶體振蕩電路簡稱為“晶振”。和一般LC振蕩電路比較，晶振具有極高的頻率穩(wěn)定性，其值用頻率的相對變化量表示, f/f可達(dá)10-7109。而一般LC振蕩電路的頻率穩(wěn)定度無法達(dá)到104。所以在要求頻率穩(wěn)定度高的場合，常采用石英晶體振蕩電路，例如，它廣泛應(yīng)用于標(biāo)準(zhǔn)頻率發(fā)生器，頻率計、電話、電視、計算機等設(shè)備中。,石英晶體諧振器 a) 石英晶體的外形 b) 石英晶體的結(jié)構(gòu) c) 石英晶體的符號,石英晶體的壓電效應(yīng)： 如果在石英晶片上加一個交變電壓（電場），晶片就會產(chǎn)生與該交變電壓頻率相似的機械變形振動。 而晶片的機械振動，又會在其兩個電極之間產(chǎn)生一個交變電場，這種現(xiàn)象稱為壓電效應(yīng)。在一般情況下，這種機械振動和交變電場的幅度是極其微小的，只有在外加交變電壓的頻率等于石英晶片的固有振動頻率時，振幅才會急劇增大，這種現(xiàn)象稱為壓電諧振。 石英晶片的諧振頻率取決于晶片的幾何形狀和切片方向，體積越小，一般諧振頻率越高。,石英晶體的等效電路 石英晶片的電抗頻率特性,并聯(lián)型石英晶體振蕩電路,串聯(lián)型晶體振蕩電路,二、 非正弦信號發(fā)生器 把正弦波以外的波形統(tǒng)稱為非正弦波。 方波、三角波、鋸齒波的產(chǎn)生電路電路通常由遲滯電壓比較器和RC充放電電路組成，工作過程有一張一弛的變化，所以又將這些電路稱為張弛振蕩器。,方波發(fā)生器的基本電路 a)基本電路 b)電路波形,無選頻電路,三角波發(fā)生器,A1過零遲滯電壓比較器,A2積分器,uP0,uP<0,從零值開始線性上升,UO1=-UZ,uP0,UO1=+UZ,=0,方波和三角波的周期,模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)習(xí)題,鋸齒波發(fā)生電路 a) 基本電路 b) 輸出波形,模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)習(xí)題,