西安交大模电课件第8章信号发生器.ppt

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上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础8信号发生器信号发生器发生器发生器按产生的波形特点可分为按产生的波形特点可分为正弦波信号发生器正弦波信号发生器非正弦波信号发生器非正弦波信号发生器上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础8.1.1正弦波自激振荡的基本原理正弦波自激振荡的基本原理8.1正弦波信号发生器正弦波信号发生器正弦波信号发生器是按照正弦波信号发生器是按照自激振荡原理构成的。

自激振荡原理构成的。

信号发生器信号发生器常称为振荡器。

常称为振荡器。

1产生正弦波自激振荡的平衡条件产生正弦波自激振荡的平衡条件.正正反馈网络反馈网络放大环节放大环节.XoAF.XidXf自自激激振振荡荡原原理方框图理方框图上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础输入输入Xid.反馈反馈Xf=FXo.输出输出Xo=AXid.放大环节放大环节A正正反馈网络反馈网络F如果如果Xf=Xid.可在输出端继续维持原有的输出信号可在输出端继续维持原有的输出信号正反馈正反馈工作原理工作原理上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础由由.及及知电路产生自激振荡的平衡条件为知电路产生自激振荡的平衡条件为输入输入Xid.反馈反馈Xf=FXo.输出输出Xo=AXid.放大环节放大环节A正正反馈网络反馈网络F如果如果Xf=Xid.上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础

（1）幅度平衡条件幅度平衡条件

（2）相位平衡条件相位平衡条件上式可分解为上式可分解为式式中中上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础一个振荡器，只在振荡频率一个振荡器，只在振荡频率f0时时满足相位平衡的条件。

满足相位平衡的条件。

平衡条件讨论平衡条件讨论a.相位平衡条件相位平衡条件在电路中应包含选频网络在电路中应包含选频网络放大环节放大环节A正正反馈网络反馈网络F.Xf.Xid.Xo上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础若若则电路减幅振荡，最后停振荡。

则电路减幅振荡，最后停振荡。

若若，电路增幅振荡。

，电路增幅振荡。

b.幅度平衡条件幅度平衡条件AF=1维持等幅振荡的唯一条件维持等幅振荡的唯一条件放大环节放大环节A正正反馈网络反馈网络F.Xf.Xid.Xo上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础2振荡的建立与稳定振荡的建立与稳定振荡电路的起振条件振荡电路的起振条件AF1AF1放大电路中还应包含稳幅环节放大电路中还应包含稳幅环节AF=1只能只能维持振荡，但不能建立振荡维持振荡，但不能建立振荡AF1将使输出幅值越来越大，出现非线性失真。

将使输出幅值越来越大，出现非线性失真。

上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础3正弦波信号发生器组成正弦波信号发生器组成放大环节放大环节正反馈网络正反馈网络选频网络选频网络稳幅环节稳幅环节组成组成4.正弦波信号发生器的分类正弦波信号发生器的分类根据选频网络所用元件分根据选频网络所用元件分RC型振荡器型振荡器LC型振荡器型振荡器晶体振荡器晶体振荡器上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础1文氏电桥振荡器文氏电桥振荡器文氏电桥振荡电路文氏电桥振荡电路移相式振荡电路移相式振荡电路主要类型主要类型双双T网络式振荡电路网络式振荡电路选频网络选频网络反馈网络反馈网络放大电路放大电路8.1.2RC型正弦波信号发生器型正弦波信号发生器UoRRCCAR1R2+上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础2RC串并联网络的选频特性串并联网络的选频特性图中图中选频网络选频网络选频网络选频网络Z1Z2RRCCUoUf+UoRRCCAR1R2+上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础反馈系数反馈系数Z1Z2RRCCUoUf+上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础令令由此可得由此可得F的幅频特性与相频特性的幅频特性与相频特性即即上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础幅频特性幅频特性当当00时，时，F0当当时时,F00当当=00时时,F=Fmax=1/3f031/Ff0幅频特性曲线幅频特性曲线上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础相频特性相频特性当当00时，时，F90当当时时,F90当当=00时时,F00ff0相相频频特特性性曲曲线线f031/Ff0幅幅频频特特性性曲曲线线F=0，且且反馈最强反馈最强可见，当可见，当=00时时上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础3工作原理工作原理

（1）当）当f=时时（3）振荡频率）振荡频率与与同同相位相位UoUf的幅值最大的幅值最大Uf=/3UoUf即即

（2）当）当时，时，满足振荡条件满足振荡条件UoRRCCAR1R2+上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础4稳幅措施稳幅措施RRCCARWD1D2R1Uo+

（1）利用二极管稳幅利用二极管稳幅上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础Rt为负温度系数的热敏电阻为负温度系数的热敏电阻RRCCARWUoRt+

（2）利用非线性热敏电阻稳幅利用非线性热敏电阻稳幅上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础a.用用LC并联谐振回路作为选频网络。

并联谐振回路作为选频网络。

8.1.3LC型正弦波信号发生器型正弦波信号发生器b.主要用来产生主要用来产生1MHZ以上的高频信号。

以上的高频信号。

主要特点主要特点:

c.频率稳定性好。

频率稳定性好。

上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础按照反馈方式按照反馈方式变压器反馈式变压器反馈式电感三点式电感三点式电容三点式电容三点式LC型正弦波信号发生器类型型正弦波信号发生器类型上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础1LC并联谐振回路并联谐振回路RCLZ+0|Z|ff00ff0Q大大Q小小Q大大Q小小阻抗频率特性阻抗频率特性相频特性相频特性上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础

（1）谐振频率谐振频率

（2）谐振时的等值电阻谐振时的等值电阻R0（3）电路的品质因数电路的品质因数RCLZ+上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础2选频放大电路选频放大电路当当f=f0（LC并联谐振频率）时并联谐振频率）时

（1）输出电压幅值最大。

输出电压幅值最大。

（2）输出与输入电压反相。

输出与输入电压反相。

工作原理工作原理放大电路只对谐振频率放大电路只对谐振频率f0的信号有放大作用的信号有放大作用LC并联谐振电路并联谐振电路C+LT+上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础3变压器反馈式变压器反馈式LC振荡电路振荡电路+T+N1N2N3上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础正反馈的判断正反馈的判断

（1）相位条件相位条件判断的方法判断的方法瞬时极性法瞬时极性法判断的步骤判断的步骤b.断开反馈回路断开反馈回路a.假设谐振回路假设谐振回路发生谐振发生谐振+T+N1N2N3上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础c.加入瞬时极性加入瞬时极性为为输入电压输入电压Ui+T+N1N2N3d.输出电压输出电压Uo极性为极性为UiUo上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础e.反馈反馈电压电压极极性性Uf为为f.判断是否满足相判断是否满足相位平衡条件位平衡条件构成正反馈构成正反馈满足相位平衡条件满足相位平衡条件+T+N1N2N3UfUiUo上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础

（2）起振条件起振条件因为因为合合理理地地选选择择电电路路参参数数，及及变变压压器器的的变变比比，可可使使AF1,满足起振条件满足起振条件。

+T+N1N2N3上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础（3）振荡频率振荡频率LL（4）电路的特点电路的特点a.调节调节N2方便，起振容易。

方便，起振容易。

+T+N1N2N3上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础g.受受变变压压器器分分布布参参数数的的限限制制，振振荡荡频频率率不不能能很很高。

高。

b.振荡频率高振荡频率高c.电路的品质因数电路的品质因数高高e.频率稳定性高频率稳定性高d.输出波形好输出波形好f.体积、重量大体积、重量大+T+N1N2N3上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础4电感三点式正弦振荡电路电感三点式正弦振荡电路C+T+N2N1L1L2上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础TL1RB1/RB2L2C振荡电路的交流通路振荡电路的交流通路C+T+N2N1L1L2上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础TL1L2C忽略忽略RB1/RB2简化的交流通路简化的交流通路TL1RB1/RB2L2C上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础

（1）相位平衡条件的判断相位平衡条件的判断b.断开反馈回路断开反馈回路a.假设谐振回路假设谐振回路发生谐振发生谐振TL1L2C上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础UiUo相量图相量图Uod.输出电压输出电压Uo极性为极性为c.加入瞬时极性加入瞬时极性为为输入电压输入电压UiTL1L2C上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础UiUo相量图相量图ICLUff.电压电压Uf超前超前ICL90ICLUfUf与与Ui同同相相，满足相位平衡条件满足相位平衡条件UoTe.电流电流ICL超超前前Uo90L1L2C上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础TL1L2CUoICLUf

（2）幅度条件幅度条件Uf来自来自L2，改变电感中间抽改变电感中间抽头位置，调整反馈强弱，头位置，调整反馈强弱，容易容易满足幅度条件。

满足幅度条件。

上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础M为线圈为线圈L1与与L2之间的互感之间的互感（3）谐振频率谐振频率式中式中TL1L2C上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础（4）电路特点电路特点a.线线圈圈的的三三个个端端子子分分别别与与T的的三三个个电电极极B、C、E相相连连接接，故故称称之之为为电电感感三三点点式式振振荡荡电电路。

路。

b.容易起振。

容易起振。

c.输出波形中含有高次谐波，波形较差。

输出波形中含有高次谐波，波形较差。

UfTL1L2C上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础（5）电容三点式正弦波振荡电路电容三点式正弦波振荡电路+T+L上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础+T+LTL交流通路交流通路上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础TL简化的交流通路简化的交流通路TL上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础b.断开反馈回路断开反馈回路a.假设谐振回路假设谐振回路发生谐振发生谐振

（1）相位平衡条件的判断相位平衡条件的判断TL上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础c.加入瞬时极性加入瞬时极性为为输入电压输入电压Ui相量图相量图UiUoTLUod.输出电压输出电压Uo极性为极性为上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础UiUoICLILCf.电压电压Uf滞后滞后ICL90UfUf与与Uf同相同相，满足相位平衡条件满足相位平衡条件e.电流电流ILC滞滞后后Uo90相量图相量图UfTLUo上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础

（2）幅度条件幅度条件Uf来自来自C2，改变改变C2的大的大小，调整反馈强弱，容小，调整反馈强弱，容易易满足幅度条件。

满足幅度条件。

UfTL上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子技术基础（3）谐振频率谐振频率TL上页上页下页下页后退后退模拟电子技术基础模拟电子