7.1正弦波信号产生电路

模拟电子技术第七讲(1)
+
+
R1
vo
+
+
-
C2
vf -
+
+
其频率特性为：
当ω=∞时， vf=0，│F│=0
ϕ F→-90°
当ω↓时， vf=↑，│F│↑
ϕF↓
模拟电子技术第七讲(1)
由以上分析知：可能有一个频率ω0存在，
当ω=ω0时，│F│最大，且 ϕF=0°
ω0=？ │F│max=？
|F|
|F| 频率很低
Rf
Δ
_∞
vo
+
+
R1
C：双联可调电容，改变C，用于细调振荡频率。
2.3 RC桥式振荡器的稳幅 一、采用热敏电阻
模拟电子技术第七讲(1)
2.3 RC桥式振荡器的稳幅
模拟电子技术第七讲(1)
二、利用二极管的非线性实现自动稳幅
RC串并联网络： 正反馈、选频网络
R
集成运放A： 放大网络
C
+∞
A+
vo
-
模拟电子技术第七讲(1) 应用电路之一
—正弦波振荡电路
内容纲要
11 正正弦弦波波振振荡荡电电路路的的基基本本原原理理 22 RRCC正正弦弦波波振振荡荡电电路路
1 正弦波振荡电路的基本原理
模拟电子技术第七讲(1)
¾ 正弦波振荡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。
¾ 它是各类波形发生器和信号源的核心电路。
只有正反馈电路才能产生自激振荡。
+ Xi +
X d 基本放大器 A
+
Xf
反馈网络
F
模拟电子技术第七讲(1)
Xo
如果：X f = X i , 则去掉 X i 后仍有信号输出。
Xd 基本放大器
A
Xf
反馈网络 F
Xo
反馈信号代替了放大 电路的输入信号。
Xd 基本放大器
A
Xf
反馈网络 F
模拟电子技术第七讲(1)
其低频等效电路为：
|F|
φ0F
ω
90°
0
ω
模拟电子技术第七讲(1)
+
+
C1
vo
+
+
-
R2
vf
-
+
+
其频率特性为： 当ω=0时， vf=0，│F│=0
ϕ F→+90°
当ω↑时，
vϕf=F↑↓，│F│↑
（2）当信号的频率很高时
1
ωC1 ＜＜R1
1
ωC2 ＜＜R2
其高频等效电路为：
|F|
0
ω
φF
0
ω
-90°
Z1 = R1 + (1/ jωC1 )
R2C2 并联阻抗：
+
Z2 = R2 //(1/ jωC2 )
=
R2
1+ jωR2C2
vf -+
选频特性：
F&
=Vf Vo
=
Z2 Z1 + Z2
模拟电子技术第七讲(1)
+
R1
C1
vo
R2
C2
-+
一、定性分析
（1）当信号的频率很低时
1
ωC1 >>R1
1
ωC2 >>R2
AF=1 F = 1 只需：A=3 3
f0
=
1
2πRC
引入电压串联负反馈：A =1+ Rf
选： Rf = 2R1
R1
模拟电子技术第七讲(1)
RC桥式正弦波振荡电路
振荡频率的调节： R2
K：双联波段开关，
切换R，用于
R1
R3
粗调振荡频率。
K
R
振荡频率：
f0
=
1
2πRC
C
R2
R1
R3 C
K
模拟电子技术第七讲(1)
如果正反馈量大，则增幅、输出幅度会越来越大，最后 由于三极管的非线性限幅，必然会产生非线性失真。反 之，如果正反馈量不足，则减幅，其后果是可能停振， 导致没有信号产生。
为此，振荡电路要有一个稳幅电路。
模拟电子技术第七讲(1)
为了获得单一频率的正弦波输出，还应该有选频网络。 ¾ 选频网络往往和正反馈网络或放大电路合而为一。
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。
2、主动稳幅： 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。
2 RC正弦波振荡电路
2.1 RC 串并联网络的选频特性
R1C1 串联阻抗：
+
+
R1
vo
C1
+
+
-
R2
+
C2
vf -
+
F& = Vf = Z2 Vo Z1 + Z2
=
1
(1 +
C2 C1
+
R1 R2
)+
j(ωR1C2
−
1
ωR2C1
)
R2
•
F=
1 + jωR2C2
R1
+
1
jωC1
+
1+
R2
jωR2C 2
模拟电子技术第七讲(1)
=
1
(1 +
C2 C1
+
R1 R2
)
+
j(ωR1C2
¾ 选频网络由R、C或L、C等元件组成。
¾ 正弦波振荡器的名称一般由选频网络来命名。
综上，正弦波振荡电路由以下四个部分组成： 放大电路 正反馈网络 选频网络 稳幅电路
1.2 产生正弦波的条件
模拟电子技术第七讲(1)
+ Xi +
X d 基本放大器 A
Xo
–
Xf
改成+
反馈网络
F
+
Xd = Xi − X f
¾ 正弦波振荡电路也称为正弦波产生电路或正弦波 振荡器。
1.1 正弦波振荡电路的组成
1.2 产生正弦波的条件
1.3 起振条件和稳幅原理
1.1 正弦波振荡电路的组成
模拟电子技术第七讲(1)
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最主要的部分。 但是，这两部分构成的振荡器一般得不到正弦波，因为 正反馈的量很难控制。
ωo
ω
当
ω
=
ω0
=
1 RC
时，
│F│= │F│max=1/3
ϕF = 0
φF
+90°
ωo
ω
2.2 RC桥式振荡器的工作原理
模拟电子技术第七讲(1)
R
Rf
C
_
∞
+A +
R
C vf R1
输出正弦波频率：
因为： ϕ A = 0
在 f0 处 ϕ F = 0 ,
vo 满足相位条件：
ϕA +ϕF =0
振幅条件：
频率很高
φ0F
ω
0
φF
ω
90°
0
ω0
ω
-90°
二、定量分析
R1C1 串联阻抗：
Z1 = R1 + (1 / jωC1 )
R2C2 并联阻抗：
Z2 = R2 //(1 / jωC2 )
=
R2
1 + jωR2C2
R2
•
F=
1 + jωR2C2
R1
+
1
jωC1
+
1+
R2
jωR2C 2
模拟电子技术第七讲(1)
1.3 起振条件和稳幅原理
起振条件：
| A& F& |>1 （略大于）
结果：产生增幅振荡
模拟电子技术第七讲(1)
Xd 基本放大器
Xo
A
Xf
反馈网络 F
稳幅过程：
起振时， | A& F& |>1 稳定振荡时， | A& F& |=1
模拟电子技术第七讲(1)
稳幅措施：
1、被动稳幅：器件非线性
.. 既然 | AF | >1 ，起振后就要产生增幅振荡，需要靠
Xo
•
•
•
A=
X0
•
•
F
=
XHale Waihona Puke •fXd•
•
X
.
0.
X f = Xd
AF =1
..
产生振荡的条件： A F = 1
.
.
因为： A = | A | ∠ϕ A F = | F | ∠ϕF
所以，产生振荡的条件也可以写成：
1、振幅条件： | AF | = 1
2、相位条件： ϕ A + ϕ F = 2nπ n是整数
−
1
ωR2C1
)
通常，取R1＝R2＝R，C1＝C2＝C，则有：
•
F
=
3+
j(
1
ω
−
ω0)
式中：ω0
=
1 RC
可见：当 ω = ω0
=
1 RC
ω0 ω