振荡电路详解
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振荡电路工作原理详细分析注:这只是我个人的理解,仅供参考,如不正确,请原谅!1、电路图和波形图2、工作原理:晶体管工作于共发射极方式。
集电极电压通过变压器反馈回基级,而变压器绕组的接法实现正反馈。
其工作过程根据三极管的工作状态分为三个阶段:t1、t2、t3(如上图):说明:此分析过程是在电路稳定震荡后,以一个完整波形周期为例进行分析,即起始Uce=12v。
而对于电路刚接通时,工作原理完全相同,只是做波形图时,起始电压Uce=0v。
1)、电路接通后,进入t1阶段(晶体管为饱和状态)。
在t1的初始阶段,电路接通,流过初级线圈的电流不能突变,使得集电极电压Uce急速减小,由于时间很短,在波形中表现为下降沿很陡。
而经过线圈耦合,会使基极电压Ube急速增大。
此时,三极管工作在饱和状态(Ube>=Uce)。
基极电流ib失去对集电极电流ic 的控制。
之后,随着时间增加,Uce会逐渐增加,Ube通过基极与发射机之间的放电而逐渐减少。
基极电压Ube下降使得ib减小。
2)、当ib减小到ic /β时, 晶体管又进入放大状态,即t2阶段。
于是,ib的减小引起ic的减小,造成变压器绕组上感应电动势方向的改变,这一改变的趋势进一步引起ib的减小。
如此又开始强烈的循环,直到晶体管迅速改变为截止状态。
这一过程也很快,对应于脉冲的下降沿。
在此过程中,电流强烈的变化趋势使得感应线圈上出现一个很大的感应电动势,Ube变成一个很大的负值。
3)、当晶体管截止后(t3阶段),ic=0,Uce经初级线圈逐渐上升到12v(变压器线圈中储存有少量能量,逐渐释放)。
此时,直流12v 电源通过27欧电阻和反馈线圈对基极电压充电,Ube逐渐上升,当Ube上升到0.7v左右时,晶体管重新开始导通(硅管完全导通的电压大约是0.7v)。
于是下一个周期开始,重复上述各个阶段。
其震荡周期T=t1+t2+t3;如有侵权请联系告知删除,感谢你们的配合!。
了解电子电路中的振荡电路工作原理电子电路中的振荡电路工作原理电子电路中的振荡电路是一种产生稳定的周期性信号的电路,是电子设备中非常重要的组成部分。
在通信、计算机、无线电等领域都有广泛的应用。
本文将介绍振荡电路的工作原理及其在电子电路中的应用。
一、什么是振荡电路振荡电路是指能够自动生成稳定的周期性电信号的电路。
它由放大器、反馈网络和选频网络组成。
其中,放大器用于放大信号,反馈网络提供正反馈,选频网络则控制电路输出频率。
振荡电路的核心是正反馈,它使得电路输出信号自我增强,从而产生持续的振荡。
二、振荡电路的工作原理1. 正反馈条件振荡电路需要满足正反馈条件,即输出信号要经过反馈网络传回输入端,在经过放大器放大后再次输入反馈网络。
只有满足正反馈条件,电路中的能量才能持续增长,产生稳定的振荡。
2. 振荡条件振荡电路的振荡条件包括放大条件、幅度条件和相位条件。
放大条件要求电路有足够的增益,以保证正反馈下能量的增长。
幅度条件要求电路输出信号在振荡过程中能够保持稳定和合适的幅度。
相位条件要求电路的相位移满足一定的条件,以保证信号能够持续地回路。
满足这些条件后,电路才能够产生稳定的振荡。
3. 常见振荡电路常见的振荡电路包括简单放大器振荡电路、RC震荡电路、LC震荡电路、压控振荡电路等。
简单放大器振荡电路由一个放大器和一个反馈网络组成,输出信号经过反馈后再次放大,形成自激振荡。
RC震荡电路利用RC网络中的正反馈来产生振荡。
LC震荡电路则是利用电感和电容的相互作用产生振荡。
压控振荡电路通过改变电压来控制振荡频率,具有广泛的应用。
三、振荡电路的应用振荡电路广泛应用于各种电子设备中,包括通信、计算机、无线电等领域。
在通信领域,振荡电路被用于产生稳定的调制信号、时钟信号等,保证通信设备的正常工作。
在计算机领域,振荡电路用于产生CPU时钟信号、计时电路等,为计算机提供稳定的工作节奏。
在无线电领域,振荡电路被用于发射器和接收器中,产生无线电波、接收调制信号等。
电容三点式振荡电路详解三点式振荡电路是一种采用三元素构成的RC振荡电路,包括放大器(或控制元件)、反馈电容和负反馈电阻。
它的电路构成如下:1. 电源:为振荡电路供电,由电压源和电流源构成。
2. 放大器:放大电路接在电源端,它具有输入电压放大和输出电压限幅功能。
3. 反馈电容:它将放大器产生的输出电压连接到放大器的负反馈输入端,以对放大器的输出电压进行反馈控制,使其获得稳定的直流输出。
4. 负反馈电阻:需要联合电容来完成整个反馈的功能,它的容量比较大,使得振荡中的电压可以被有效稳定。
三点式振荡电路的工作原理如下:1. rectification 工作:当放大器的输入端给定的sin θ的正弦波分量小于有效值时,输入端的正弦波经放大器放大后,输出端得到的信号立即发生整流,形成DC Voltage 正弦波变换得到脉冲波从而形成脉冲信号。
2. Feedback 工作:脉冲通过反馈电容与负反馈电阻形成一个低通滤波电路,反馈的直流电压通过这种滤波就可以获得一个携带信号的正弦波的输出信号。
3. oscillation 工作:此输出的正弦波经过放大器的放大元件,再反馈到放大器的负反馈输入端,形成一种持续振荡的循环,从而形成一个实际操作的三点式振荡电路。
三点式振荡电路的优缺点如下:优点:1. 有效率高:振荡电路可以达到良好的放大和抑制,以及对输入信号的高度灵敏度,效率更高。
2. 稳定性好:使用电容反馈节点,稳定性更好,不易受外界干扰。
3. 无限制的增益:可以实现有限的增益,也可以实现较大的增益,满足不同需求。
4. 有效的抑制谐振:能够有效的抑制低频部分的谐波,提高信号的纯度。
缺点:1. 处理效率低:多种元件组成,复杂的步骤中使得效率不高,损失比较多。
2. 成本较高:因为处理效率低,需要大量元件组成,所以成本较高。
3. 复杂的组装过程:需要更大的时间和技巧来检查、组装和调试放大器,复杂而缜密工作使得维护更加复杂。
总之,三点式振荡电路是一种有效的电路,可以带来更快的响应,更精确的振荡频率,且体积比较小。
读懂电路图第八课振荡电路振荡电路把直流电压转换成一种连续不断输出交流电的电路,叫振荡电路。
振荡电路的种类很多,按结构不同分LC振荡器RC振荡器石英晶体振荡器等。
无论那种振荡器,维持振荡的条件均为:反馈和幅度。
即正反馈个负反馈的信号量要最大。
如图:从放大器的输出端取出一部分信号,送回输入端叫反馈。
如果反馈的信号是减小输入信号的叫:“负反馈”(反馈的信号极性与输入端信号相反,相互抵消后使输入信号减小)反馈的信号使输入信号增大的为正反馈(反馈信号与输入信号极性相同)。
负反馈用于放大电路,他可以减小信号失真展宽频带使电路自动稳定工作等。
正反馈用于振荡电路,它可以补充振荡电路所消耗的能量。
最简单的振荡器是LC振荡器,LC振荡器的基本原理,就是利用电容器可以储存电能,电感器可以储存磁能的特性进行电磁转换,形成电磁振荡。
如图:图1是电池给电容器充电,使电容器充上直流电压;图2是电容器与电感器构成回路后,电容器放电,电感器把电能编程磁能并储存;图3是电容器放电结束,电能全部转换成磁能储存在电感器中。
磁能维持电荷运动的方向,向电容器反充电,使电容器充的下正上负的电压,形成磁电转换;图4电容器放电把电能转换成磁能;图5电感器把磁能转换成电能给电容器充电,使电容器充得上正下负的电压,完成一个电磁转换的周期,电容器又开始放电,。
进入下一个周期,周而复始形成不停的振荡。
从上面的LC振荡我们可以看出,当LC得参数(线圈的圈数或电容的容量)固定时,振荡周期也就固定了。
我们从振荡公式或者振荡原理可以看出。
如果改变电感L或者电容C参数的大小,都可以改变振荡频率F。
即电感器L或电容器C与振荡频率成正比。
LC在电磁转换过程中将消耗一定的能量,如果不及时补充,振荡的幅度会越来越小,形成阻尼振荡最后停振。
为了保持不停的振荡,就需要不断的补充能量,即振荡电路需要正反馈才能形成不停的等幅振荡。
收音机就是LC输入回路中的电容器C的容量(可变电容)。
电路中的振荡电路基础概念电路中的振荡电路是一种能够产生周期性电信号的电路。
振荡电路广泛应用于通信、无线电和电子设备中。
它们能够产生稳定的信号,并用于频率调制、定时和计时等功能。
1. 振荡电路的基本构成振荡电路由三个主要组件组成:反馈网络、放大器以及能量源。
反馈网络将输出信号返回到放大器的输入端,从而产生正反馈。
这种正反馈导致电路产生自激振荡,即产生连续的电信号。
2. 振荡电路的工作原理振荡电路的工作原理基于正反馈和谐振。
正反馈使得电路生成的信号幅度随时间增加,直到达到稳定状态。
谐振则确保电路能够产生特定频率的信号。
3. 振荡电路的分类振荡电路可分为多种类型,包括简单振荡器、LC振荡器、RC振荡器、晶体振荡器等。
每种类型的振荡电路都有其特定的应用领域和工作原理。
4. 简单振荡器简单振荡器是最基本的振荡电路,由放大器和反馈网络组成。
其中的共射放大器或共基放大器可以产生正反馈,从而实现振荡。
简单振荡器常用于天线驱动器、声频振荡器等应用中。
5. LC振荡器LC振荡器由电感器和电容器组成,可以产生高频信号。
其中的LC谐振电路决定了振荡器的频率稳定性。
LC振荡器常用于无线电发射机、接收机等设备中。
6. RC振荡器RC振荡器由电阻器和电容器组成,比LC振荡器更简单。
RC振荡器常用于低频应用,如音频振荡器、定时器等。
7. 晶体振荡器晶体振荡器是一种高稳定性的振荡电路,使用压电晶体作为主要振荡元件。
晶体振荡器在无线通信、计算机系统中具有重要应用,提供高精度和稳定的时钟信号。
总结:振荡电路是电子设备中极为重要的组成部分,能够产生稳定的周期性信号。
从简单振荡器到LC振荡器、RC振荡器再到晶体振荡器,每种振荡电路都有其特定的应用领域和工作原理。
了解和掌握振荡电路的基本概念,对于电子工程师和电路设计师来说至关重要。
正弦波振荡电路知识点总结1. 振荡电路的基本概念振荡电路是一种能够在没有外部输入的情况下产生连续变化的信号的电路。
它通过自身的反馈环路来产生振荡。
振荡电路的基本组成包括振荡器、反馈网络、放大器和输出网络。
振荡器是产生基频信号的核心元件,反馈网络用于将一部分输出信号反馈到输入端,放大器则用于提供振荡器所需要的放大增益,输出网络用于将振荡器的输出信号提取到外部装置上。
2. 正弦波振荡电路的工作原理正弦波振荡电路是一种能够产生连续变化正弦波信号的振荡电路,它利用正反馈和负反馈的结合来实现振荡。
首先,放大器将输入信号放大,然后经过反馈网络将一部分输出信号反馈到放大器的输入端。
这样就形成了一个正反馈环路,当反馈信号到达一定幅值时,输出信号将开始增大,最后达到稳定状态,形成正弦波振荡。
3. 常见的正弦波振荡电路类型常见的正弦波振荡电路包括RC正弦波振荡电路、LC正弦波振荡电路、晶振电路、信号发生器和运放正弦波振荡电路等。
RC正弦波振荡电路利用电容和电阻元件来构成反馈网络,LC正弦波振荡电路利用电感和电容元件构成反馈网络,并且晶振电路利用晶体谐振器的内部谐振回路产生正弦波信号,信号发生器则是通过内部振荡电路产生正弦波信号,运放正弦波振荡电路则是利用运放放大器的高增益和稳定性实现正弦波振荡。
4. 正弦波振荡电路的频率和幅值控制正弦波振荡电路可以通过改变反馈元件的数值、改变振荡器的工作参数、改变放大器的增益等方法来控制输出信号的频率和幅值。
例如,RC正弦波振荡电路的谐振频率与RC元件相关,改变电阻或电容的数值可以改变输出信号的频率;LC正弦波振荡电路的谐振频率与LC元件相关,改变电感或电容的数值可以改变输出信号的频率;晶振电路的谐振频率与晶体的谐振频率相关,调整晶振的谐振频率可以改变输出信号的频率;信号发生器和运放正弦波振荡电路通过内部电路来控制输出信号的频率和幅值。
5. 正弦波振荡电路的应用正弦波振荡电路广泛应用于各种电子设备中,如信号发生器、音频设备、通信系统、测量仪器等。
振荡电路的作用和工作原理振荡电路是一种能够产生特定频率的交流信号的电路。
在现代电子技术中,振荡电路广泛应用于通信、电子测量、计算机和控制系统等领域。
本文将介绍振荡电路的作用和工作原理。
一、振荡电路的作用1.信号源:振荡电路可以作为信号源,用于提供稳定而可控的交流信号。
这在通信系统和电子设备中非常重要,因为许多设备需要一个稳定的时钟信号来同步操作。
2.频率标准:振荡电路可以产生一种精确的频率,用作频率标准。
例如,振荡器可作为计算机内部时钟的源,确保计算机工作正常。
3.可变频率信号:振荡电路可以产生可变频率的信号。
例如,正弦波信号发生器可以通过调节电路参数实现信号频率的变化,从而适应不同的应用需求。
4.信号调制:振荡电路可以用于调制信号。
例如,调幅(AM)或调频(FM)调制技术将一个低频信号调制到一个高频振荡信号上,以便传输和接收。
二、振荡电路的工作原理1.放大器:放大器是振荡电路的重要组成部分,它负责为电路提供能量增益。
根据具体的应用,振荡电路可以使用三种主要类型的放大器:放大器、比较器和反相放大器。
2.反馈回路:反馈回路提供了一个从振荡器的输出到输入的反馈路径。
它将一部分输出信号重新引入到放大器输入端,以控制信号的放大程度。
在振荡电路中,反馈回路需要满足以下条件:增益大于1,相位差0度或360度。
3. 振荡条件:为了让电路产生振荡,需要满足一定的条件。
对于振荡电路来说,最重要的条件是振荡环路增益(loop gain)等于1的阶段条件。
振荡器是一个有限增益的放大器,只有在满足这个条件时,电路才会产生持续振荡。
4.调频/调幅:在一些振荡电路中,调制技术可以添加到振荡器中,实现频率或幅度的调制。
这些技术可以通过改变电路参数或添加特定的调制电路来实现。
5.振荡波形:振荡电路可以产生不同类型的波形,包括正弦波、方波、矩形波等。
这取决于振荡器的类型和电路设计。
总结:振荡电路是一种能够产生特定频率的交流信号的电路。
振荡电路的工作原理振荡电路是一种可以产生连续振荡信号的电路,它在很多电子设备和通信系统中都有广泛应用,比如无线电收发器、时钟电路等。
本文将从振荡的定义和原理、振荡电路的分类以及工作原理进行详细阐述。
一、振荡的定义和原理振荡是指其中一物理量随时间变化的周期性波动。
在电路中,振荡是指电流、电压或频率等一定物理量按其中一种规律周期变化的现象。
要实现振荡,需要满足以下三个条件:1.正反馈条件:电路中的输出信号要回馈到输入端,增加输入信号的振幅。
2.放大器条件:振荡电路中必须包含一个能提供正反馈和放大功能的放大器。
3.频率选择条件:振荡电路应该能选择并稳定振荡信号的频率。
二、振荡电路的分类振荡电路根据其基本构成元件的不同,可以分为四类:RC振荡电路、LC振荡电路、晶体振荡电路和信号发生器。
1.RC振荡电路:RC振荡电路是利用电容和电阻的时间常数来确定振荡频率的电路。
其中,RC相位移网络可以实现180度的相移,从而满足振荡条件。
常见的RC振荡电路有阻尼振荡器和继电器多谐振荡器等。
2.LC振荡电路:LC振荡电路是利用电感和电容的共振效应来实现振荡的电路。
通常采用二极管或晶体管等元件进行放大。
常见的LC振荡电路有谐振振荡器、斯奎尔波振荡器等。
3.晶体振荡电路:晶体振荡电路是利用晶体的介电特性和材料的非线性特性实现振荡的电路。
其中,晶体谐振器常用于无线电通信系统,如射频振荡器、芯片上的时钟电路等。
4.信号发生器:信号发生器是一种专门用于产生稳定、精确的振荡信号的电路。
常用的信号发生器有正弦波发生器、方波发生器、脉冲发生器等。
振荡电路是通过正反馈作用实现的1.初始条件:在振荡电路初始时,输入信号为零,没有输出信号。
此时,放大器的放大倍数小于12.激励:一旦有微弱的信号进入振荡电路,放大器放大并反馈到输入端,使输入信号的幅度增加。
当正反馈放大倍数大于等于1时,放大器开始工作。
3.能量积累:放大器不断将能量从电源中获得,并在电容、电感等元件中积累。
什么是振荡电路它在电子电路中的作用是什么振荡电路是一种能够产生振荡信号的电路。
在电子电路中,振荡电路有着重要的作用,它可以用于各种应用,例如时钟发生器、频率源、调谐电路等。
那么,什么是振荡电路?它在电子电路中的作用又是什么呢?一、振荡电路的定义和原理振荡电路是指通过反馈作用,在无外部信号输入的情况下能够产生连续振荡信号的电路。
它由必要的负反馈回路和放大元件组成。
在振荡电路中,反馈路经将一部分输出信号返回到输入端,通过放大元件的放大作用,形成自激振荡。
振荡电路的基本原理是:当输出信号被放大后,通过反馈网络返回到输入端,形成一个正反馈回路。
正反馈会让电路的总增益大于1,而放大元件的非线性特性会引起信号的变化,从而使电路产生振荡。
这样就能持续产生输出信号,形成振荡。
二、振荡电路的分类振荡电路可以根据信号的波形和产生方式进行分类。
常见的振荡电路有以下几种。
1.正弦波振荡电路:产生周期性的正弦波信号,常见的有LC电路、LCR电路和晶体振荡器等。
2.方波振荡电路:产生周期性的方波信号,常见的有RC多谐振荡器和Astable多谐振荡器等。
3.脉冲振荡电路:产生周期性的脉冲信号,常见的有单稳态多谐振荡器和Schmitt触发器等。
三、振荡电路的作用振荡电路在电子电路中起着重要的作用,主要体现在以下几个方面。
1.时钟发生器:振荡电路常被用作时钟发生器,用于提供稳定的时钟信号,确保电子设备的正常工作。
例如,计算机、手机等数字设备中的时钟电路。
2.频率源:振荡电路可以产生稳定的频率信号,用于通信、广播、导航等系统中的频率源。
例如,无线电发射机中的频率源。
3.调谐电路:振荡电路可用于调谐电路中,实现对电子电路的频率调节。
例如,在收音机中,振荡电路提供调谐信号,实现不同频率的电台调谐。
4.信号发生器:振荡电路作为信号发生器,常用于实验室和工程中的信号产生与测试。
例如,信号发生器的输出信号可以用于测试电路的频率响应和波形分析。
LC正弦波振荡电路详解LC正弦波振荡电路与RC桥式正弦波振荡电路的组成原则在本质上是相同的,只是选频网络采用LC电路。
在LC振荡电路中,当f=f0时,放大电路的放大倍数数值最大,而其余频率的信号均被衰减到零;引入正反馈后,使反馈电压作为放大电路的输入电压,以维持输出电压,从而形成正弦波振荡。
由于LC正弦波振荡电路的振荡频率较高,所以放大电路多采用分立元件电路。
一、LC谐振回路的频率特性LC正弦波振荡电路中的选频网络采用LC并联网络,如图所示。
图(a)为理想电路,无损耗,谐振频率为为二熹5 (推导过程如下)公式推导过程:电路导纳为/= —i—我十_R g令式中虚部为零,就可求出谐振角频率_ 1 1式中Q为品质因数当Q>>1时,"^赤,所以谐振频率Q-①在将上式代入,—三,得出当Q>>1时,1卜。
也,代入° ”耳虫7,整理可得y =___ _ .在信号频率较低时,电容的容抗('心i很大,网络呈感性;在信号频率较高时,电感的c^~ 青感抗(莅=j尤)很大,网络呈容性;只有当f=f0时,T r网络才呈纯阻性,且阻抗最大。
这时电路产生电O~ ——流谐振,电容的电场能转换成磁场能,而电感的口.1 ■:十H.•的网期:磁场能又转换成电场能,两种能量相互转换。
」-井底情堪实际的LC并联网络总是有损耗的,各种损耗等效成电阻R,如图(b)所示。
电路的导纳为y =/疣十一:—R + j就回路的品质因数跳E 1巧2 = — = ^^ (推导过程如下)公式推导过程:电路导纳为r = JQ+ ------------我十j^L_R r^_ 皿〔—炉令式中虚部为零,就可求出谐振角频率次并联网络当f=f时,电抗(⑷考虑电路损耗时的网络式中Q为品质因数当Q>>1时,/总京,所以谐振频率2JT4LC将上式代入口一R,得出小1 KQ fcj — J—H R^C当f=f0时,电抗1।闻鼠当Q>>1时,禹卜炉区,代入口"/A,整理可得上式表明,选频网络的损耗愈小,谐振频率相同时,电容容量愈小,电感数值愈大,品质因数愈大,将使得选频特性愈好。
振荡电路的工作原理
振荡电路是一种能够生成稳定的交流信号的电路。
它的工作原理可以简单描述如下:
1. 反馈回路:振荡电路中的反馈回路是至关重要的。
它连接电路的输出端和输入端,将一部分输出信号重新输入到电路内部。
这样一来,当电路输出的信号经过放大后再次输入回去时,电路就能维持一个稳定的振荡状态。
2. 能量增益:振荡电路中的某些元件或部分能够提供能量增益。
比如,放大器可以放大信号的幅度,而反馈回路则确保放大后的信号不断被重新输入并维持在一个稳定的水平。
3. 正反馈:振荡电路通常采用正反馈结构。
正反馈是指电路输出的一部分重新输入到电路中,使得输出信号继续增强的过程。
正反馈可以使得电路产生自激振荡的效果,从而输出稳定的交流信号。
4. 谐振频率:振荡电路中的某些元件或部分形成一个谐振回路,使得电路在特定的频率下产生振荡。
这个特定的频率被称为谐振频率,它取决于振荡电路的元件参数和电路拓扑结构。
综上所述,振荡电路通过正反馈回路、能量增益和谐振频率的作用,能够不断产生稳定的交流信号。
这一信号在许多应用中都有重要的作用,比如在无线电通信、射频信号发生器和定时电路等领域。
振荡电路公式振荡电路是指能够产生连续周期性信号的电路,常见的振荡电路有LC振荡器、RC振荡器和LCR振荡器等。
在振荡电路中,信号从一个能量存储元件(如电感、电容或电阻)传输到另一个能量存储元件,并以反馈方式回到第一个元件,使得能量在两个元件之间循环流动,从而产生连续的振荡输出。
以下是一些常见的振荡电路的基本公式和相关参考内容:一、LC振荡器LC振荡器是一种基于电感和电容的振荡电路,最简单的一种形式是LC谐振电路,其基本公式如下:1. 谐振频率f = 1 / (2π√(LC)),其中L为电感的电感系数,C为电容的电容值。
2. 谐振频率与电感和电容的关系:f ∝ 1 / √(LC)。
参考内容:1. 《电子技术基础》(第3版),张旭华编著,电子工业出版社,2014年。
2. 《电子电路基础》(第6版),尤国安编著,高等教育出版社,2012年。
二、RC振荡器RC振荡器是一种基于电阻和电容的振荡电路,最简单的一种形式是RC相位移电路,其基本公式如下:1. 相位移角度φ = arctan(1 / (2πfRC)),其中f为振荡频率,R为电阻的电阻值,C为电容的电容值。
2. 振荡频率与电阻和电容的关系:f = 1 / (2πRC)。
参考内容:1. 《模拟电子技术基础》(第5版),陈丕显,电子工业出版社,2015年。
2. 《电子电路基础》(第7版),吴谨敏、高维光、胡北韦编著,高等教育出版社,2015年。
三、LCR振荡器LCR振荡器是一种基于电感、电容和电阻的振荡电路,最常见的一种形式是LCR谐振电路,其基本公式如下:1. 谐振频率f = 1 / (2π√(LC)),其中L为电感的电感系数,C为电容的电容值。
2. 谐振频率与电感和电容的关系:f ∝ 1 / √(LC)。
3. 谐振频率附近的带宽BW = 1 / (RC),其中R为电阻的电阻值,C为电容的电容值。
参考内容:1. 《电子电路基础教程》(第11版),Delton T. Horn著,彭蕾译,机械工业出版社,2017年。
第9章波形产生与变换电路9.1 正弦波振荡电路9.2 非正弦波发生电路正弦波发生电路能产生正弦波输出,它是在放大电路的基础上加上正反馈而形成的,它是各类波形发生器和信号源的核心电路。
正弦波发生电路也称为正弦波振荡电路或正弦波振荡器。
9.1.1 产生正弦波的条件9.1.2 RC正弦波振荡电路9.1.3 LC正弦波振荡电路9.1.1 产生正弦波的条件一、正弦波发生电路的组成二、产生正弦波的条件三、起振条件和稳幅原理一、正弦波发生电路的组成为了产生正弦波,必须在放大电路里加入正反馈,因此放大电路和正反馈网络是振荡电路的最主要部分。
但是,这样两部分构成的振荡器一般得不到正弦波,这是由于很难控制正反馈的量。
如果正反馈量大,则增幅,输出幅度越来越大,最后由三极管的非线性限幅,这必然产生非线性失真。
反之,如果正反馈量不足,则减幅,可能停振,为此振荡电路要有一个稳幅电路。
为了获得单一频率的正弦波输出,应该有选频网络,选频网络往往和正反馈网络或放大电路合而为一。
选频网络由R、C和L、C等电抗性元件组成。
正弦波振荡器的名称一般由选频网络来命名。
正弦波发生电路的组成放大电路正反馈网络选频网络稳幅电路二、产生正弦波的条件产生正弦波的条件与负反馈放大电路产生自激的条件十分类似。
只不过负反馈放大电路中是由于信号频率达到了通频带的两端,产生了足够的附加相移,从而使负反馈变成了正反馈。
在振荡电路中加的就是正反馈,振荡建立后只是一种频率的信号,无所谓附加相移。
1||>F A振荡器在刚刚起振时,为了克服电路中的损耗,需要正反馈强一些,即要求这称为起振条件。
三、 起振条件和稳幅原理1.|.|>F A 既然 ,起振后就要产生增幅振荡,需要靠三极管大信号运用时的非线性特性去限制幅度的增加,这样电路必然产生失真。
这就要靠选频网络的作用,选出失真波形的基波分量作为输出信号,以获得正弦波输出。
也可以在反馈网络中加入非线性稳幅环节,用以调节放大电路的增益,从而达到稳幅的目的。
这在下面具体的振荡电路中加以介绍。
9.1.2 RC正弦波振荡电路一、RC网络的频率响应二、RC文氏桥振荡器1)122C ω1R C R 1j()1(2121C R C R ω-+++=R /j +)C j /1(2122221112R C C R C R R R ωω+++=)j 1]()C j /1([222112R C R R R ωω+++=谐振频率为: f 0=2121π21C C R R RC 10=ω当R 1 = R 2,C 1 = C 2时,谐振角频率和谐振频率分别为:RCf π210=)]j 1/([+)C j /1()j 1/(22211222212C R R R C R R Z Z Z ωωω+++=+=o f VV F =图11.02(b) RC串并联网络的频率特性曲线二、 RC 文氏桥振荡电路(1) RC 文氏桥振荡电路的构成 RCRC 文氏桥振荡电路如图11.03所示,RC 串并联网络是正反馈网络,另外还增加了R 3和R 4负反馈网络。
C 1、R 1和C 2、R 2正反馈支路与R 3、R 4负反馈支路正好构成一个桥路,称为文氏桥。
图11.03 RC 文氏桥振荡电路3143f ≥+=R R A文氏桥振荡(a) 稳幅电路 (b) 稳幅原理图9.1.3 LC正弦波振荡电路LC正弦波振荡电路的构成与RC正弦波振荡电路相似,包括有放大电路、正反馈网络、选频网络和稳幅电路。
这里的选频网络是由LC并联谐振电路构成,正反馈网络因不同类型的LC正弦波振荡电路而有所不同。
一、LC并联谐振电路的频率响应二、变压器反馈LC振荡器三、电感三点式LC振荡器(a)LC并联谐振电路(b)并联谐振曲线图11.06 有损耗的谐振电路二、变压器反馈LC 振荡电路图11.07变压器反馈LC 振荡电路变压器反馈LC 振荡电路如图11.07所示。
LC 并联谐振电路作为三极管的负载,反馈线圈L 2与电感线圈L相耦合,将反馈信号送入三极管的输入回路。
交换反馈线圈的两个线头,可使反馈极性发生变化。
调整反馈线圈的匝数可以改变反馈信号的强度,以使正反馈的幅度条件得以满足。
三、电感三点式LC振荡器图11.09 为电感三点式LC振荡电路。
电感线圈L1和L2是一个线圈,2点是中间抽头。
如果设某个瞬间集电极电流减小,线圈上的瞬时极性如图所示。
反馈到发射极的极性对地为正,图中三极管是共基极接法,所以使发射结的净输入减小,集电极电流减小,符合正反馈的相位条件。
图11.10 为另一种电感三点式LC振荡电路。
图11.09 电感三点式LC振荡器(CB)图11.10电感三点式LC振荡器(CE)分析三点式LC 振荡电路常用如下方法,将谐振回路的阻抗折算到三极管的各个电极之间,有Z be 、Z ce 、Z cb ,如图11.11所示。
图11.11 三点式振荡器对于图11.09 Z be 是L 2、 Z ce 是L 1、 Z cb 是C 。
可以证明若满足相位平衡条件, Z be 和Z ce 必须同性质,即同为电容或同为电感,且与Z cb 性质相反。
四、电容三点式LC振荡电路与电感三点式LC振荡电路类似的有电容三点式LC振荡电路,见图11.12。
(a)CB组态(b)CE组态图11.12 电容三点式LC振荡电路例11.1:图11.13为一个三点式振荡电路 试判断是否满足相位平衡条件。
(a) (b)图11.13 例题11.1的电路图五、石英晶体LC振荡电路利用石英晶体的高品质因数的特点,构成LC振荡电路,如图11.14所示。
(a)串联型f0 =f s(b)并联型f s <f0<f p图11.14 石英晶体振荡电路石英晶体的阻抗频率特性曲线见图11.15,它有一个串联谐振频率f s,一个并联谐振频率 f p,二者十分接近。
9.2 非正弦波发生电路9.2.1 比较器9.2.2 非正弦波发生电路9.2.1 比较器一、固定幅度比较器二、滞回比较器三、窗口比较器四、比较器的应用 比较器是将一个模拟电压信号与一个基准电压相比较的电路。
常用的幅度比较电路有电压幅度比较器、窗口比较器和具有滞回特性的比较器。
这些比较器的阈值是固定的,有的只有一个阈值,有的具有两个阈值。
一、固定幅度比较器(1) 过零比较器和电压幅度比较器过零电压比较器是典型的幅度比较电路,它的电路图和传输特性曲线如图14.01所示。
(a)(b)图14.01 过零电压比较器(a)电路图(b)传输特性曲线将过零电压比较器的一个输入端从接地改接到一个电压值V REF 上 , 就得到电压幅度比较器,它的电路图和传输特性曲线如图14.02所示。
图14.02 固定电压比较器(a)电路图(b)传输特性曲线(2)比较器的基本特点•工作在开环或正反馈状态。
•开关特性,因开环增益很大,比较器的输出只有高电平和低电平两个稳定状态。
•非线性,因大幅度工作,输出和输入不成线性关系。
二、 滞回比较器++++=om 21221REF 1T V R R R R R V R V -+++=om 21221REF 1T 'V R R R R R V R V 从输出引一个电阻分压支路到同相输入端,电路如图14.03(a)所示。
当输入电压v I 从零逐渐增大,且时, , 称为上限阈值(触发)电平。
T I V v ≤+=om O V v T V 当输入电压时, , 此时触发电平变为 , 称为下限阈值(触发)电平。
T I V v ≥-=omO V v T 'V T'V 图14.03(a)滞回比较 器电路图三、窗口比较器窗口比较器的电路如图14.04所示。
电路由两个幅度比较器和一些二极管与电阻构成。
设R1 =R2,则有:DLHDCC212 DCCL2 =)2(21)2(=VVVVVRRR VV V+-=+-图14.04 窗口比较器窗口比较器的电压传输特性如下页图 14.05所示。
>V H时,v O1为,D3导通;v O2平, D4截止,VL时,v O2为高导通;v为低图14.05 窗口比较器的传输特性信号的电位水平高于某规定值V H的情况,相当比较电路正饱和输出。
信号的电位水平低于某规定值V L的情况,相当比较电路负饱和输出。
该比较器有两个阈值,传输特性曲线呈窗口状,四、比较器的应用比较器主要用来对输入波形进行整形,可以将不规则的输入波形整形为方波输出,其原理图如图14.06所示。
(a) 正弦波变换为矩形波 (b) 有干扰正弦波变换为方波图14.06 用比较器实现波形变换9.2.2 非正弦波发生电路一、方波发生电路二、三角波发生电路三、锯齿波发生电路当时,,所以 电容C 放电,下降。
P N C V V v ≥=Z O V v -=21Z 2P R R V R V +-=C v 当,时,返回初态。
P N C V V v ≤=Z O V v += 方波周期T用过渡过程公式可以方便地求出)21ln(212f R R C R T += 图14.08 方波发生器波形图(2)占空比可调的矩形波电路显然为了改变输出方波的占空比,应改变电容器C的充电和放电时间常数。
占空比可调的矩形波电路见图14.09。
C充电时,充电电流经电位器的上半部、二极管D1、R f;C放电时,放电电流经R f、二极管D2、电位器的下半部。
图14.09 占空比可调方波发生电路占空比为:%100%1002111⨯+=⨯τττT T ()CR r R f 1d 'w1++=τ 其中, 是电位器中点到上端电阻, 是二极管D 1的导通电阻。
' wR 1d r ()CR r R R f 2d w w 2'++-=τ 其中, 是二极管D 2的导通电阻。
即改变的中点位置,占空比就可改变。
w R 2d r 图14.08 方波发生器波形图二、三角波发生器三角波发生器的电路如图14.10所示。
它是由滞回比较器和积分器闭环组合而成的。
积分器的输出V反馈给滞回比较器,作为滞回比较器的。
REF1.当v O1=+V Z时,则电容C充电, 同时v O按线性逐渐下降,当使A1的V P略低于V N 时,v O1从+V Z跳变为-V Z。
波形图参阅图14.11。
图14.10 三角波发生器2. 在v O1=-V Z 后,电容C 开 始放电,v O 按线性上升, 当使A 1的V P 略大于零时, v O1从-V Z 跳变为+ V Z , 如此周而复始,产生振 荡。
v O 的上升时间和下降时间相等,斜率绝对值图14.11 三角波发生器的波形3.输出峰值Z 21m o V R R V -=Z 21m o V R R V =4.振荡周期:214Z m o 444R C R R V V C R T ==m o 2/04Z21V dt R V C T =⎰。