电子教案《模拟电子技术》冯泽虎教学课件知识点13：RC正弦波振荡电路电子教案电子课件

06.1 正弦波振荡电路109 3．正弦波振荡电路的分析方法（1）检查电路中是否存在放大电路、正反馈网络、选频网络和稳幅环节。

（2）检查放大电路能否正常工作，即能否建立合适的静态工作点并能正常放大。

（3）利用瞬时极性法判断电路是否引入了正反馈，即是否满足相位平衡条件。

具体方法是：在反馈网络和放大电路输入回路的连接处断开反馈，在断开处加频率为f o 的输入信号iX ，并给定瞬时极性，如图6.2所示，然后以i X 极性为依据判断输出信号oX 的极性，从而得到反馈信号f X 的极性；若f X 与iX 极性相同，则说明满足相位平衡条件，电路有可能产生正弦波振荡；否则表明不满足相位平衡条件，电路不可能产生正弦波振荡。

（4）判断电路是否满足正弦波振荡的幅度平衡条件。

具体方法是：分别求解电路的A和F ，然后判断AF 是否大于1。

只有在电路满足相位平衡条件下，判断是否满足条件才有意义。

若电路不满足相位平衡条件，则不可能振荡，也无需判断是否满足幅度平衡条件了。

6.1.2 RC 正弦波振荡电路采用RC 选频网络构成的振荡电路称为RC 正弦波振荡电路，实用的RC 正弦波振荡电路多种多样，下面介绍典型的RC 桥式正弦波振荡电路，它产生的频率在几十千赫以下，目前常用的低频信号源大部分都采用这种正弦波振荡电路。

1．电路组成RC 桥式正弦波振荡电路如图6.3所示，主要有集成运放A 构成的同相输入放大电路，R 1、C 1、和R 2、C 2组成的串并联电路，即选频反馈网络。

2．RC 串并联选频网络的选频特性一般情况下，为方便电路的分析与设计通常取R 1 = R 2 = R ，C 1 = C 2 = C ，现将图6.3中RC 串并联网络单独画出进行分析，如图6.4所示。

由图6.4可求得RC 串并联网络的传递函数，即运算放大器的反馈系数F 为o 212i 1j 11j j R U Z C F Z Z U R R C C ωωω===+++ 整理得 113j F RC RC ωω=⎛⎫+- ⎪⎝⎭ （6.6）图6.2 利用瞬时极性法判断。

6.信号发生电路【重点】自激振荡的条件、正弦波振荡电路组成及判断电路能否振荡方法。

【难点】判断电路能否振荡方法。

6.1正弦波振荡电路基本概念6.1.1 自激振荡的条件1.自激振荡现象振荡电路首先应是放大电路。

2.1=F A1=F AφA +φF =±26.1.2 自激振荡的建立及稳定过程在起振时电路必须满足F A＞1的条件。

电路起振后，振荡幅度也不会由于正反馈而无止境地增长下去，这是因为基本放大器中的三极管等器件本身的非线性或反馈支路本身与输入关系的非线性，放大倍数或反馈系数在振幅增大到一定程度时就会降低。

6.1.3 正弦波振荡电路组成及分析方法1.振荡电路组成 （1）放大电路。

（2）正反馈网络。

（3）选频网络。

（4）稳幅环节。

2.振荡电路分析方法（1）分析电路是否包含振荡电路四个组成部分。

（2）判断放大电路能否正常工作（是否有合适的静态工作点，动态信号能否输入、输出）。

（3）判断电路能否振荡（相位平衡条件，用瞬时极性法判断）。

（4）分析起振幅值条件（满足AF ＞1的幅值条件）。

（5）稳幅与稳频电路，稳幅是指起振、增幅、等幅的振荡建立过程。

（6）估算振荡频率。

自激振荡的产生o【重点】变压器反馈式、电感三点式、电容三点式正弦波振荡电路工作原理及特点，估算振荡频率。

【难点】石英晶体振荡电路工作原理。

6.2 LC 正弦波振荡电路6.2.1 LC 并联谐振电路的选频特性电路复阻抗Z 为L R CL R C Z ωωωωj j 1)j (j 1+++=通常L ω＞＞ R ，故上式可简化为)1j(CL R CL Z ωω-+=1.谐振频率及复阻抗LCf π=210 RC L Z =02.品质因数CL R CR RLQ 1100===ωω3.选频特性6.2.2变压器反馈式振荡电路1.电路组成2.振荡条件及振荡频率L＋V CCLC 并联谐振电路LLC Zωa.幅频特性LCf π=213.电路特点变压器反馈式振荡电路的特点是结构简单，容易起振，改变电容大小可方便地调节振荡频率，调频范围较宽，工作频率通常在几兆赫兹，但电路输出波形不理想，输出波形中含有较多高次谐波成分。

《模拟电子技术》课程标准课程基本信息一、课程简介《模拟电子技术》主要讲述模拟电子技术部分内容，包括：常用半导体器件、基本放大电路、集成运算放大电路、电力电子技术基础等内容。

《模拟电子技术》是高等学校工科电类专业的一门技术基础课程，它研究模拟电子技术的理论和应用的技术基础课程。

模拟电子技术的发展十分迅速，应用非常广泛，现代一切新的科学技术无不与电有着密切的关系，因此模拟电子技术是高等学校工科电类专业的一门重要专业基础课程。

作为技术基础课程，它应具有基础性、应用性和先进性。

基础性是指模拟电子技术研究的是电工电子的基本理论、基本知识和基本技能。

二、课程性质与定位《模拟电子技术》课程是电子信息工程技术、电气自动化技术等专业的一门专业必修课程。

通过讲授常用半导体器件、基本放大电路、集成运算放大电路、电力电子技术基础等内容，使（让）学生掌握电工与电子电路的基本知识和基本操作技能，学会运用本课程的相关知识分析问题和解决问题。

其前修课程有《高等数学》、《电工技术》等，后续课程为《EDA技术》、《电子产品工艺与制作技术》、《单片机应用技术》等课程。

三、课程设计思路（一）设计依据本专业毕业生主要面向电子设备生产企业和经营单位，从事一般电子设备的装配、调试、检测和维修工作，以及电子产品、元器件的采购和销售工作。

也可以从事一些电工相关的行业。

分析岗位群对电工电子基础课程相关内容的要求确立课程的内容知识点。

（二）设计思路本课程的开发是校内课程团队成员与行业企业技术人员共同分析岗位需求，确立岗位职业能力与工作过程。

走访大量从事电子产品、设备生产、制造和电子自动检测相关企业，深入行业企业一线进行岗位职业能力与工作过程调查；与企业生产一线技术人员共同制定课程标准，共建更能贴近和满足实际应用能力需求的能力训练体系；与在企业一线从事电子测量、电子产品设计与制作、电子电气设备生产、运行、维护的毕业学生进行交流，听取毕业生对本课程建设的反馈意见，以他们的亲身经历和切身体会帮助我们审视以往课程建设体系中存在的问题，并对实训教学情境的构建提出修改意见。

《电工电子技术》课程电子教案教师：高红序号：02值只能说明输入信号为零时三极管的状态(静态)，而决不可根据这些数值得出放大倍数的大小（因为前面已经强调过，放大作用是针对变化量而言的，这个重要概念必须充分重视）。

当u i=0时，三极管的基极电流I B 、集电极电流I C 、发射结电压U BE 、管压降U CE 称为静态工作点，用Q 表示，分别表示为I BQ 、I CQ 、U BEQ 、U CEQ 。

其中，U BEQ 为已知量，硅管为0.6～0.8V （一般取0.7V ），鍺管为0.1～0.3V （一般取0.2V ）。

因为电容在直流通路中相当于开路。

图7-6 为共发射极放大电路直流通路。

3．设置合适的静态工作点的必要性把图7-5中的R B 支路去掉，变成图7-6形式。

图7-6 去掉R B 支路的电路图当u I ＝0时，I B ＝0，I C ＝0，U CEQ ＝U CC 。

相当于静态工作点在坐标原点。

此时加入一个正弦信号u I ，而且C 1取得足够大（C 1上没有交流压降），则u BE ＝u I 。

当u I ≠0时，u I 正半周时，信号大于死区电压时，才有可能有i B 产生，当u I 负半周时，三极管的发射结承受反压处在截止状态，因此三极管的i B 肯定不是正弦波，因而i C 肯定也不是正弦波，那么u O 更不可能是正弦波，所以u O 肯定失真。

输出波形失真就谈不上放大了。

图7-7 无静态工作点时工作情况所以只有在输入电压整个周期内，三极管都工作放大状态，输出电压才不会产生失真。

i Bi B i C0 u CE u BE u iu CEi C I B +U CC C 2C 1 + + -- + + u O u I R C I CU BEQ + -U CEQ +-4．放大原理如何使放大不失真呢？在图7- 5中，u I ＝0时，是有一个直流信号流过三极管的，形成了I B 电流，从而得到一个I C ＝βI B ，R C 上获得一个压降I C R C ，那么U CE ＝U CC －I C R C ，U C1＝U BEQ ，同理，U C2＝ U CEQ 。

《电工电子技术》课程电子教案教师：高红序号：03引导标。

测试指标时，一般在放大器的输入端加上一个正弦测试电压，见图7-10。

放大电路的主要技术指标有以下几项；图7-10 放大电路性能指标测试电路1．放大倍数放大倍数是衡量一个放大电路放大能力的指标。

放大倍数愈大，则放大电路的放大能力愈强。

放大倍数定义为输出信号与输入信号的变化量之比。

根据输入、输出端所取的是电压信号或电流信号的不同，放大倍数又分为电压放大倍数、电流放大倍数等等。

①电压放大倍数测试电压放大倍数指标时，通常在放大电路的输入端加上一个正弦波电压信号，假设其有效值为U i，然后在输出端测得输出电压的有效值为U O，此时可用U O与U i之比来表示放大电路的电压放大倍数A u，即考虑到输入信号通过放大电路时可能产生相位移，因此，严格地说，应该用输出电压和输入电压的相量U O。

与U i之比表示电压放大倍数。

为了由浅入深地逐步说明问题，这里只讨论中频时的情况，暂时不考虑放大电路的相位移，因此简单地用输出电压与输入电压的有效值之比表示电压放大倍数。

②电流放大倍数同理，可用输出电流的有效值Io与输入电流的有效值Ii之比表示电流放大倍数A i，即显然，上述电压放大倍数和电流放大倍数的表达式，必须在输出电压与输出电流基本上是正弦波，也就是说，放大电路无明显失真的前提下才有意义。

这个前提同样适用于随后将要说明的各项指标。

2．输人电阻输入电阻衡量一个放大电路向信号源索取的电流的大小。

对信号源为电压源而言，输入电阻愈大，则放大电路向信号源索取的电流愈小，同时，输入回路的电流在信号源内阻Rs上的电压降也愈小，因此，放大电路输入端得到的电压以与信号源电压U s的数值愈接近。

放大电路的输入电阻是从电路的输入端看进去的等效电阻，见图7-10。

可用输入电压与相应的输入电流的有效值之比表示输入电阻R i，即3．输出电阻输出电阻是衡量一个放大电路带负载能力的指标。

输出电阻愈小，则放大电路的带负载能力愈强。

《电工电子技术》课程电子教案教师：韩振花 序号：10 教学项目（任务）名称 常用半导体器件课时数 0.5教学内容主要知识点光电三极管 重点、难点 光电三极管的外形及结构、光电三极管的工作原理、光电三极管的分类及选用，光电三极管的特性曲线 教学目标专业能力光电三极管的正确选用 方法能力学生利用动画、仿真、实操等掌握光电三极管的使用 社会能力提高逻辑思维能力，锻炼理性思维。

学生情况分析 高职高专学生 教学环境要求 多媒体教室与实训室教学方法理论与实操相结合，即学即练 教学手段 多媒体教学，小组协作训练教学过程设计教学步骤 教学内容 学生活动 时间分配明确任务 光电三极管大家都熟悉路灯在天亮的时候会自动关闭，天黑的时候会自动开启。

这是如何实现的呢？首先来认识一下新的元器件，光电三极管。

观看图片、动画、仿真 5教学步骤 教学内容 学生活动 时间分配知识引导光电三极管1. 光电三极管的外形及结构以接受光的信号而将其变换为电气信号为目的而制成之晶体管称为光敏三极管,也叫光电三极管,英文名是Photo Transister。

光电三极管外型及符号如图2所示。

图2光电三极管外型及符号2. 光电三极管的工作原理光敏三极管一般在基极开放状态使用(外部导线有两条线的情形比较多)，而将电压施加至射极、集极之两个端子，以便将逆偏压施至集极接合部。

在此状态下，光线入射于基极之表面时，受到反偏压之基极、集电极间即有光电流(Iλ)流过，发射极接地之晶体管的情形也一样，电流以晶体管之电流放大率(hfe)被放大而成为流至外部端子之光电流(Ic)，为便于了解起见，请参照图4所示。

达林顿晶体管工作情况；电流再经过次段之晶体管的电流放大率被放大，其结果流至外部导线之光电流即为初段之基极、集极间所流过之光电流与初段及后段之晶体管的电流放大率三者之积。

图4 光敏三极管的等效电路PPT、动画演示、图片10教学步骤教学内容学生活动时间分配知识深化光电三极管的应用光电三极管主要应用于开关控制电路及逻辑电路。

《电工电子技术》课程电子教案
教师：韩振花序号：09
教学项目
（任务）名称常用半导体器件课时数 1 教学内容
主要知识点三极管的主要参数
重点、难点三极管的主要参数、三极管的类型及材料、三极管的选用
教学目标
专业能力三极管的正确选用
方法能力学生利用动画、仿真、实操等掌握三极管的使用
社会能力提高逻辑思维能力，锻炼理性思维。

学生情况分析高职高专学生
教学环境要求多媒体教室与实训室
教学方法理论与实操相结合，即学即练
教学手段多媒体教学，小组协作训练
教学过程设计
教学步骤教学内容学生活动时间分配
明确任务三极管的主要参数
当你制作一个小电路时如何选用合适的三极管
呢?当你需要一只三极管，而又找不到同型号的管子
时，如何用其它型号的管子代替呢?这就需要考虑三极
管的参数。

观看图片、动
画、仿真
5
教学步骤教学内容学生活动时间分配
（注：教学过程设计部分可加页；表格中的单元格可合并、拆分）。

《电工电子技术》课程电子教案教师：韩振花序号：02知识引导1. 集成运放的电压传输特性集成运放的输出电压与输入电压(即同相输入端与反相输入端之间的差值电压)之间的关系曲线成为电压传输特性。

即u o = f(u+-u_)图1 集成运放的电压传输特性集成运放的两个输入端分别为同相输入端u+和反向输入端u_。

集成运放的工作区域(1)线性区域：输出电压与其两个输入端的电压之间存在线性放大关系，即Aod 为差模开环放大倍数(2)非线性区域：输出电压只有两种可能的情况：+U OM 或-U OM U OM为输出电压的饱和电压。

2．集成运放的主要参数（1）开环差模电压增益Aod是指运放在开环、线性放大区并在规定的测试负载和输出电压幅度的条件下的直流差模电压增益（绝对值）。

一般运放的Aod 为60～120dB ，性能较好的运放Aod ＞140dB 。

PPT 、动画演示、图片 30 )(_od O u u A u -=+知识引导转换速率S R反映运放对高速变化的输入信号的响应情况，主要与补偿电容、运放内部各管的极间电容、杂散电容等因素有关。

S R大一些好，S R越大，则说明运放的高频性能越好。

一般运放S R小于1V/μs，高速运放可达65 V/μs以上。

需要指出的是，转换速率S R是由运放瞬态响应情况得到的参数，而单位增益带宽f T和开环带宽f H是由运放频率响应（即稳态响应）情况得到的参数，它们均反映了运放的高频性能，从这一点来看，它们的本质是一致的。

但它们分别是在大信号和小信号的条件下得到的，从结果看，它们之间有较大的差别。

（8）最大输出电压U o,max最大输出电压U o,max是指在一定的电源电压下，集成运放的最大不失真输出电压的峰－峰值。

除上述指标外，集成运放的参数还有共模抑制比K CMR、差模输入电阻R id、共模输入电阻R ic、输出电阻R o、电源参数、静态功耗P C等。

PPT、动画演示、图片教学步骤教学内容学生活动时间分配知识深化LM741主要特性指标PPT、仿真 5归纳总结集成运算放大器的电压传输特性和主要参数等。