最新模电基础之波形发生电路

LC三点式正弦波发生电路图
a）电感三点式
b）电容三点式
模 拟电子技术
2、组成LC三点式正弦波发生电路的规律
LC三点式正弦波发生电路的一般结构如下图所示。
a）反相放大
b）同相放大
图 LC三点式正弦波发生电路的一般结构
若考虑到a中的负载阻抗
，
运放输出电阻为 r 0
模 拟电子技术
无反馈时的 A - A Z /r Z
C r
Z
Z
1 jωC
L(/r
rCjωL
)
11
j(L(r-
1
jωL
))
jωC r rC
模 拟电子技术
1. 谐振频率 f0
ω0
1， LC
f0
2π
1 LC
2. 谐振阻抗 Z0
Z0
L rC
Z0Qω0LQω0C 3. 回路品质因数 Q
Qω0L 1 1 r rω0C r
L C
模 拟电子技术
4. 频率特性
Z 0 Z
Q
Q
ຫໍສະໝຸດ Baidu
大
小
0
幅频特性
Q 增大 f
90º
0
-90º
相频特性
Z
L/rC
Z0
1j(ωrL-1ωrC) 1jQ(f/ f0-f0/ f)
模 拟电子技术
5. 并联谐振的本质 — 电流谐振
i
+
iL
ur
L
–
iC C•
IC
•
U
•
I
I•L
I•L -I•C 1) Z = Z0 呈纯阻
2)形成环流，大小是总电流的 Q 倍
R R2 > 2R1 - R3
Au T 1 + R2R /Rf 1 = 3 A u 为使 f( 失1 真 R 小f：/R 1 R) 2 < 2R1
模 拟电子技术
二、RC 移相式振荡电路
C C C R Rf
8
RR
U o
一节 RC 环节 移相 90
二节 RC 环节 移相 180
三节 RC 环节 移相 270
U
uo L 0
L
因此
F Z /Z Z
u
1
1
3
-A Z Z
A u F urZ Z Z uo 1 Z 2 Z Z
o1
2
3
21
3
-XXXA uZ oj1Z r 2 XXX
2
1
3
o
1
2
3
其中，
模 拟电子技术
为了使电路振荡，应有 AF 1，上式应为实数， uu
分母的需不应为零，即：
XXX0
1
2
3
X- XX
f021 LC 2(L 1L 1 22M )C
模 拟电子技术
4、 电容三点式振荡电路 考毕兹振荡器(Colpitts)
RB1
+VCC
CB
×RB2
V
•
U i RE
•
Uo
C1 CE 2
1
C3
L
•
U
f
C2
3
f0
1 2 LC 2
1 C1C2
L
C1C2
模 拟电子技术
优点：波形较好 缺点：
1) 调频时易停振 2) V 极间电容影响 f0
o
L
1
2
模 拟电子技术
-AXX
-XXX ujo1 r X 3 XX
31
2
o1
2
3
为了产生振荡，由上式可得：
X-XX和
3
1
2
AF
-
A uo
X 1
uu
X
3
因此，X 必须与 X 异号。由于
3
1
U -I XU I X
f
o1
o
o3
所以必然有 X X
3
1
模 拟电子技术
结论：在LC三点式正弦波发生电路中，为了
对于
f0
2π
1 6RC 的信号，
F 180
A-180 AF0 — 满足相位平衡条件
优点：结构简单
缺点：选频特性差，输出波形差
模 拟电子技术
7.1.3 LC 振荡电路
类 一型 、： 变变压压器器反反馈馈式式LC、振电荡感电三路点式、 电容三点式
(一) LC 并联回路的特性
L 的等
L
效损耗 电阻
. Is
C 3的改进 1 1 1 1 C C1 C2 C3
f021LC21L3 C
模 拟电子技术
三、石英晶体(Crystal)振荡电路 (一)石英晶体谐振器的阻抗特性
1. 结构和符号
化学成分 SiO2
结构
涂银层
焊点 晶片
符号
模 拟电子技术
2. 压电效应
形变
形变
机械振动 外力
压电谐振— 外加交变
电压的频率等 于晶体固有频 率时，机械振 动幅度急剧加 大的现象。
二极管稳幅 热敏电阻稳幅R2
4.3 k
R3
f0
1 2RC
22 k
正温R1度系数
6.2 k
V1 V2Rf
R1 U o
8 8
f0 =负1.温94度k系Hz数 12.4 k > R2 > 8.1 k
起振时信号小，
8.2 k
0.01 F
起振后二极管U电0i.0R阻1 逐FC渐8减.2Uk小f ， C
Au 二1极+U管(Ro 电2+阻R3大)/R1 > 3
3
1
2
进而可得
AF-
AXX uo 1 2
-A uX o 1
u u XXX XX
21
3
1
3
AX - uo 1
X 2
模 拟电子技术
上式说明，为了产生振荡， X 1 、X 2 的符号必须 而 X 必须与它们异号。
3
由因为：
Z
A A L
u
r uo Z
o
L
所以得：
F
Z 1
u Z Z
1
2
AuFu -rZ AuoZ Z LZ1Z
ICILZ Z L 0 IQ ω ω 00 L LIQ I
模 拟电子技术
(二)变压器反馈式振荡电路
RB1
CL
A -180 +VCC F 180
AF 0
×CB
RB2
V RE
—满足相位平衡条件
CE
1
f0 2 LC
模 拟电子技术
二、三点式 LC 振荡电路
1、电感三点式和电容三点式LC正弦波发生器
把并联LC回路中的C或L分成两个，则LC回路就 有三个端点。把这三个端点分别与三极管的三个 极相连，就形成了LC三点式正弦波发生电路。 它们又分为电感三点式和电容三点式两类。
满足产生振荡的相位平衡条件，同性 质电抗的中间点必须接集成运放的同 相输入端。
模 拟电子技术
3、 电感三点式 振荡电路
RB1
×CB
RB2
+VCC
V
•
U i RE
C1
•
Uo
1
CE 2 L1
C
•M
Uf
L2 3
模 拟电子技术
优点： 易起振(L 间耦合紧)； 易调节(C 可调)。
缺点：输出取自电感，对 高次谐波阻抗大， 输出波形差。
模电基础之波形发生电 路
模 拟电子技术
7.1 正弦波振荡电路
引言 7.1.1 正弦波振荡电路的工作原理 7.1.2 RC 正弦振荡 7.1.3 LC 正弦振荡
模 拟电子技术
模 拟电子技术
模 拟电子技术
模 拟电子技术
模 拟电子技术
模 拟电子技术
模 拟电子技术
2. RC 桥氏振荡电路 1) 组成：
F = 0º
同相 放大器
2) 电路：
A = 2n
Rf R1
8
U•
R
i
C
U• f
U• o
CR
模 拟电子技术
AF2n
3)振荡频率
f0
1 2RC
4)振荡条件
A•uF•u 1
•
F
1
3
A• 3
应使： Rf R12 Rf 2R1
Rf 不能太大，否则 正弦波将变成方波
模 拟电子技术
5)稳幅措施
为使电 Au 为非线性，起振时，应使 Au > 3，稳幅后 Au = 3。