模拟电子技术第6章PPT课件下载推荐.ppt

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熟悉起振条件，稳幅措电路组成。

熟悉起振条件，稳幅措施。

选学施。

选学RC移相式正弦波振荡电路组成、起振条件及频率估移相式正弦波振荡电路组成、起振条件及频率估算方法。

算方法。

教学目标教学目标3、了解、了解LC并联回路的频率特性，熟悉变压器反馈式、电感并联回路的频率特性，熟悉变压器反馈式、电感三点式、电容点式及其改进型振荡电路组成、起振条件和频三点式、电容点式及其改进型振荡电路组成、起振条件和频率估算方法。

率估算方法。

4、了解石英晶体结构和晶体压电效应原理，熟悉石英谐振器了解石英晶体结构和晶体压电效应原理，熟悉石英谐振器电路符号和晶体振荡电路组成。

电路符号和晶体振荡电路组成。

6.16.1正弦波振荡电路的基本概念正弦波振荡电路的基本概念正弦波振荡器（Sinusoidaloscillator）是一种不需外加激励信号就能将直流能源转换成具有一定频率、一定幅度的正弦波信号的电路。

它在测量、通信、无线电技术、自动控制和热加工、音频、视频设备等领域有着广泛的应用。

6.1.16.1.1产生自激振荡的条件产生自激振荡的条件正弦波振荡电路框图如图6.1.1所示。

1原理框图原理框图图6.1.1正弦波振荡电路的框图其中A是放大电路，F是反馈网络。

由图可知，产生振荡的基本条件是反馈信号与输入信号大小相等、相位相同。

当时，必有2振荡平衡条件振荡平衡条件

（1）振幅平衡条件振幅平衡条件（Amplitudeequilibriumcondition）=1称为振荡电路产生振荡时的振幅平衡条件，即放大倍数与反馈系数乘积的模为1。

它表示反馈信号与原输入信号的幅度相等。

（2）相位平衡条件相位平衡条件（Phaseequilibriumcondition）（n=0,1,2,3）称为振荡电路产生振荡时的相位平衡条件，即放大电路的相移与反馈网络的相移之和为2n，引入的反馈为正反馈，反馈端信号与输入端信号同相。

设，则得得到振荡的两个条件：

6.1.26.1.2振荡电路的起振与稳幅振荡电路的起振与稳幅1起振条件起振条件振荡的平衡条件是指振荡电路已进入振荡的稳定状态而言的，为使电路接通直流电源后能自动起振，必须满足振幅起振条件和相位起振条件：

（1）振幅起振条件：

幅度上，即

（2）相位起振条件：

反馈电压与输入电压同相，即（n=0,1,2,3）2起振稳幅过程起振稳幅过程当振荡电路接通电源时，电路中就会产生微小的不规则的噪声和电源刚接通时的冲击信号，它们包含从低频到甚高频的各种频率的谐波成分，其中必有一种频率信号f0能满足相位平衡条件。

若又满足的条件，则振荡电路起振。

起振后，振荡幅度迅速增大,使放大器工作于非线性区,致使放大倍数下降，直到,振荡（幅度）进入稳定状态。

6.1.3振荡电路的组成与分析方法振荡电路的组成与分析方法一、振荡电路的组成一、振荡电路的组成正弦波振荡电路具有能自行起振且输出稳定的振荡信号的特点，一般必须由以下几部分组成。

1放大电路具有信号放大作用，将电源的直流电能转换成交变的振荡能量。

2反馈网络形成正反馈以满足振荡平衡条件。

3选频网络（Frequency-selectivenework）选择某一频率f0的信号满足振荡条件，形成单一频率的振荡。

4稳幅电路（Amblitudestabilitycircuit）使幅度稳定并改善输出波形。

常用的有两种稳幅措施，一种是利用振荡管特性的非线性（截止或饱和）实现稳幅，称为内稳幅；

另一种是利用外加稳幅电路实现稳幅，称为外稳幅，这时，振荡管工作在线性放大区。

二、振荡电路的分析方法二、振荡电路的分析方法对于一个振荡电路，首先要判断它能否产生振荡。

对于能振荡的电路，其振荡频率可根据选频网络的参数进行计算。

为保证振荡电路的起振，必须根据起振条件来确定电路元器件的参数。

判断电路能否产生振荡的步骤如下：

（1）检查电路的基本环节，一般振荡电路应具有放大电路、反馈网络、选频网络和稳幅电路等环节，缺一不可。

（2）检查放大电路的静态工作是否合适。

（3）检查电路是否引入正反馈，即是否满足相位平衡条件，如不能满足，肯定不能产生振荡。

（4）判断电路是否满足振幅起振条件,具体方法是：

分别求解电路和，然后判断是否大于1。

三、振荡器的频率稳定性三、振荡器的频率稳定性在实际应用中，总希望振荡器频率稳定不变。

但由于受环境温度及元件老化等影响，振荡频率或多或少会发生变化。

振荡器频率的稳定性指标用频率稳定度和频率准确度来衡量。

频率准确度（Frequencyaccuracy）又称频率精度，可用两种方法表示。

1.频率准确度频率准确度

（1）绝对频率准确度）绝对频率准确度ff是指一定条件下，实际振荡频率与标称频率之间的偏差值，即f=ff0（22）相对频率准确度）相对频率准确度相对频率准确度指绝对频率差值f与标称频率的比值，即f/f0=ff0/f0

（1）频率稳定度（Frequencystability）是指在一定观测时间内，由于各种因素引起振荡频率相对于标称频率变化的程度。

（2）根据观察时间长短，将频率稳定度分为长期（一天以上），短期（观测时间一天以内）和瞬时频率稳定度（秒或毫秒内频率变化）。

（3）频率稳定度用10_n来表示，方次绝对值越大，频率稳定度越高。

22.频率稳定度频率稳定度6.2RC正弦波振荡电路正弦波振荡电路6.2.1文氏桥式文氏桥式RC正弦波振荡电路正弦波振荡电路RC串并联正弦波振荡电路如图6.2.1a所示。

图中集成运放A构成同相比例放大电路，反馈网络由RC串并联网络组成，因它与Rf、R3构成电桥形式，如图6.2.1b所示，故称文氏桥式RC振荡电路（WienbridgeRCoscillator）。

1电路组成电路组成由瞬时极性法可知，RC串并联网络构成正反馈电路，满足相位平衡条件。

Rf、R3将运放接成同相比例放大电路，即电压串联负反馈电路，满足振幅平衡条件。

2振荡判断振荡判断图6.2.1RC文氏桥式振荡器（a）电原理图（b）等效电路为了便于分析，将图6.2.1中的选频网络单独画在图6.2.2上。

图中R1=R2=R，C1=C2=C。

一、一、RC串并联网络的频率特性串并联网络的频率特性1频率特性分析频率特性分析图6.2.2RC串联联网络RC并联电路的阻抗为RC串联电路的阻抗为图6.2.3RC串并联网络的频率特性（a）幅频特性（b）相频特性当输入端输入正弦波电压时，电路的输出电压为，电路的传输函数（即振荡电路中的反馈系数）为令,0是电路的谐振角频率。

则上式可改写为

（1）RC串并联选频网络的幅频特性

（2）RC串并联选频网络的相频特性为二、二、RC串并联正弦波振荡电路分析串并联正弦波振荡电路分析当串并联选频网络在f=f0时，Uf最大，相移=0o，因此，采用同相放大器，就能满足相位平衡条件。

1.振荡频率计算振荡频率计算可见，改变R、C的参数值，就可调节振荡频率。

为了同时改变图6.2.1中的R1、R2值或C1、C2值，一般采用双联电位器或双联电容器来实现。

当R1=R2=R，C1=C2=C时，RC串并联正弦波振荡电路的振荡频率为2.起振条件起振条件当f=f0、F=|=1/3,根据起振条件|1，要求图6.2.1所示Rf、R3构成电压串联负反馈电路的电压放大倍数Af=1+Rf/R33。

即Rf2R3就能顺利起振。

例6.2.1图6.2.1所示电路中，若R1=R2=100，C1=C2=0.22F，R3=10k，求振荡频率以及满足振荡条件的Rf的值。

解：

由求振荡频率公式可得：

要满足起振条件，则Rf2R3，故Rf210k=20k，Rf取大于20k电阻。

3.稳幅措施稳幅措施如图6.2.4所示电路是利用二极管的非线性自动完成稳幅的。

在负反馈电路中，二极管VD1、VD2与R4并联，只要有信号输出总有一个二极管导通，放大倍数为：

（1）二极管稳幅二极管稳幅式中，rd为二极管VD1、VD2导通时的动态电阻。

图6.2.4利用二极管稳幅RC振荡电路振荡电路刚起振时，输出电压较小，二极管正向偏置电压小，二极管正向交流电阻较大，负反馈较弱，使|大于3，满足起振条件。

当输出电压增大时，通过二极管的电流相应增大，导致二极管动态电阻rd减小，负反馈增强，使|减小，从而达到自动稳定输出幅度的目的。

除二极管外，还可用热敏电阻进行稳幅。

为此，把图6.2.1中的负反馈电阻Rf换成负温度系数的热敏电阻，就能达到稳幅的目的。

即振荡电压振幅增加时，流过Rf的电流增加，导致Rf中的功率增加而使温度上升，从而使Rf阻值减小，同相放大器增益下降。

（2）热敏电阻稳幅电路如图6.2.5所示。

图中，场效应管V1的漏源电阻RDS和R3串联后代替图6.2.1中的R3，负反馈网络由RP3、RDS、R3组成。

输出电压经二极管VD1整流和R4、C4滤波后，通过R5和RP4为场效应管提供与振荡振幅成比例的负栅压UGS，调整RP4，使场效应管工作在变阻区，它的RDS成为受UGS控制的可变电阻。

当振荡电路输出幅值增大，|UGS|也随之增大（即UGS变负），管子的RDS增大，负反馈增强，放大倍数Au减小。

（3）场效应管稳幅图6.2.5利用场效应稳幅文氏振荡电路三、三、RC串并联正弦波振荡电路特点串并联正弦波振荡电路特点RC串并联正弦波振荡电路具有电路简单，易于起振的优点，适用于f01MHz的场合。

缺点是频率调节不方便，振荡频率不高。

四、应用示例四、应用示例附录B中图B.2所示可燃气体报警器中的音频振荡器，是由A3、RP2、R16、R15、C6、R14、C7、R13组成的RC桥式振荡器。

把数据代入（6.2.5）式可估算出该电路的振荡频率Hz724Hz在电路调试过程中，要注意电路起振条件。

若电位器RP1调整后的阻值为RP1，根据式（6.2.6）可知，当（RP1+R16）2R12时，即RP115K时，电路才能起振。

6.2.2RC移相式正弦波振荡电路移相式正弦波振荡电路一、电路组成和振荡条件的实现一、电路组成和振荡条件的实现RC移相式正弦波振荡电路如图6.2.6a所示。

图中三个电阻R和电容C构成选频网络。

Rf将集成运放接成反相输入组态，a=180o。

若要满足相位平衡条件，则RC反馈网络必须在某一特定频率上提供移相f=180o。

因一节RC移相网络可以移相0o90o，要使f=180o，必须有三节或三节以上移相电路，使总移相在0o270o范围内。

另外，还要适当调整Rf，以满足幅值平衡条件。

图6.2.6RC移相正弦波振荡电路（a）电原理图（b）等效电路由图6.2.6b可见，它是由反相放大器和三节RC移相网络组成。

通过分析求得三节RC移相网络的电压增益为振荡时，上式虚部为零，即振荡频率二、振荡频率的估算及起振条件二、振荡频率的估算及起振条件1估算估算振荡角频率当当时，电路产生振荡，振荡时，电路产生振荡，振荡时的反馈系数为时的反馈系数为2电路起振条件电路起振条件达到振荡平衡时|=1，可得达到振荡平衡时反相放大器的电压增益应为。

可见，电路的起振条件应为|Af|29,即Rf29R。

为了实现稳幅，电路中Rf一般用具有负温度系数的热敏电阻取代。

三、三、RC移相式正弦波振荡电路特点移相式正弦波振荡电路特点RC移相式正弦波振荡电路具有结构简单、使用方便等优点。

缺点是选频作用差导致输出波形失真大，频率调节