模拟电子技术课件第八章

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'模拟电子技术课件第八章'
第8章 波形的发生和信号的转换 8.1 正弦波振荡电路一、什么是振荡电路 实质上是无需外加激励信号,而直接将直流 转变为交流电能的正反馈电路 无外加信号,输出一定频率一定幅值的信号。 与负反馈放大电路的振荡的不同之处:在正弦波振荡 电路中引入的是正反馈,且振荡频率可控。二、振荡器的组成 由基本放大器、反馈网络、选频网络组成, 通常反馈网络兼有选频的作用。 三、正弦波振荡电路的振荡条件 ? ? ? X d ? X i ? X f X? ? X? 若环路增益 A?F? ?1 i + X d o A? 则 ? ? + ? X d ? X f , X f X? 去掉 ? ,? 仍有稳 f X i X o F?定的输出。 ? ? ? ? 又 AF ? AF ?? a ? ? f ? AF ?? a ? ? f 所以振荡条件为: A? F? ? 1 A(? )? F(? ) ? 1 振幅平衡条件 即 ? a (? ) ? ? f (? ) ? 2n? 相位平衡条件 要产生正弦波振荡,必须有满足相位条件的f0,且在合闸通电时对于f= f0信号有从小到大直至稳幅的过程,即满足起振条件。 A(ω)? F(ω) ? 1 起振条件 电路器件内部噪声。 振荡电路中的选频网络,只使噪声中某一频率 满足相 ?0 位平衡条件,形成正反馈,成为振荡电路的输出信号;而其它频率的信号,则不满足相位平衡条件,逐渐被抑制掉。 A(ω)? F(ω) ? 1 振荡电路中的稳幅环节,将限制输出信号幅度无限增长,当输出信号达到一定值后,将使其稳定。一是可以另加稳幅电路;二是直接依靠放大电路中晶体管的非线性作用实现。 放大电路:能量控制,保证输出信号的幅度; 选频网络:确定输出信号为单一频率的正弦信号; 反馈网络:引入正反馈; 稳幅环节:使输出信号幅值稳定。 其中选频网络往往与反 ? ? X d X o馈网络合二为一;振荡电路 放大电路 中的稳幅环节,在分立元件放大电路中常依靠放大电路 ? X f 反馈与 中晶体管的非线性作用实现, 选频网络 而不另加稳幅电路。四、分析方法1) 是否存在主要组成部分;2) 放大电路能否正常工作,即是否有合适的Q点,信号是 否可能正常传递,没有被短路或断路;3) 是否满足相位条件,即是否存在 f0,是否可能振荡 ;4) 是否满足幅值条件,即是否一定振荡。 RC正弦波振荡电路一、文氏电桥RC振荡器 R 1.电路结构 Rf C 运放构成的同相比例 - ∞ u A o放大器作为基本放大器 + + RC串、并联电路作为 R1 R C u 选频网络 f RC串、并联电路和负 反馈回路中的R1和Rf构 成电桥 2. RC 串并联网络的选频特性R1C1 串联阻抗: Z1 ? R1 ? (1/ j?C1 ) +R2C2 并联阻抗: + R1 Z2 ? R2 //(1/ j?C2 ) R C1 2 uo ? + ? ? 1 j R2C2 + R u - 2 C2 f U f Z 2 F? ? ? + -+ U o Z1 ? Z 2 R2? 1? j?R C 1F ? 2 2 ? 1 R2 C2 R1 1 R1 ? ? (1? ? ) ? j(?R1C2 ? ) j?C1 1? j?R2C2 C1 R2 ?R2C1通常,取R1=R2=R,C1=C2=C,则有: ? 1 F ? ? ? 3 ? j( ? 0 ) ? 0 ? 1 式中:? ? 0 RC 1幅频特性 F? ? ? ? 32 ? ( ? o )2 ?o ? ? ? 相频特性 ( ? o ) ? ? ? ? ?arctg o f 3 φF |F| +90° 1/3 ? ?o ? ?o 1 |F|当 ? ? ? 0 ? 时, RC 1/3│F│= │F│max=1/3 ? ?F ? 0 ?o φ 1 F ? ? +90° 0 RC ? ?o -90° 3.振荡频率和起振条件 振荡频率由相位平衡条件确定 因为: ? A ? 0要满足相位条件: ? A ? ? F ? 0 在f=f 处,必须使 ? F ? 0 , 0 ? F ? 0 , 1 振荡频率: f ? 0 2?RC 起振条件: 1 AF ≥ 1,而 F ? 只需:A≥3 3 因为: Rf A? 1? 所以: Rf ? 2R1 R14.振荡的建立与幅度的稳定 (1)振荡的建立 电扰动 选 频 放 大 (2)稳幅的措施 采用负温度系数 10k 10k R的半导体热敏电阻 t来稳幅 0.1u 100k - ∞ uo A + uf + 起振时Rt较大 使 10k 0.1uA >3,易起振。 39k 当uo增大时, Rt减小,使负反馈增强, 10k 10k放大器的增益下降。 R t 0.1u 100k - ∞ uo u A + 当uo减小时, Rt f +增大,使负反馈减弱, 10k 0.1u 39k放大器的增益增大。 因此u
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