8.1正弦波振蕩電路的振蕩條件8.2RC正弦波振蕩電路8.3LC正弦波振蕩電路8.4非正弦信號產生電路8.5集成函數發生器簡介第8章信號產生電路一.產生自激振蕩的條件fidXXX-=改成正反饋只有正反饋電路才能產生自激振蕩。基本放大電路A反饋電路FiX+–dXoXfX8.1正弦波振蕩器的基本原理+如果：,ifXX=則去掉,iX仍有信號輸出。基本放大電路A反饋電路FdXoXfX反饋信號代替了放大電路的輸入信號。基本放大電路A反饋電路FiX++dXoXfX基本放大電路A反饋電路FdXoXfXFA=1Xd=Xf所以，自激振蕩條件也可以寫成：自激振蕩的條件：（1）振幅條件：（2）相位條件：pjjnFA2=+n是整數因為：..動畫演示起振條件和穩幅原理振蕩建立與穩定過程圖起振條件：結果：產生增幅振蕩（略大于）1、被動：器件非線性2、主動：在反饋網絡中加入非線性穩幅環節，用以調節放大電路的增益穩幅：8.2RC振蕩電路一.RC串并聯網絡的選頻特性R1C1R2C2OUfUR1C1串聯阻抗：R2C2并聯阻抗：選頻特性：)1()1(112211221CRCRjCCRRUUOfww-+++=R1C1R2C2OUfU時，相移為0。1221w1CRCR=w當22如果：R1=R2=R，C1=C2=C，則：1221w1CRCR=w21211CCRR=w01CR=w0)1()1(112211221CRCRjCCRRUUofww-+++=13=選頻特性)1(31CRCRjww-+=w=wo時RC橋式振蕩器的工作原理：在f0處滿足相位條件：因為：AF=131=F11f+=RRA1f2RR=uo_++RfRCRCR1A=3uouo3A=3同相放大器文氏橋選頻電路輸出正弦波頻率：振幅條件：例題:R=1k，C=0.1F，R1=10k。Rf為多大時才能起振？振蕩頻率f0=？uo_++RfRCRCR1AF=1，31=F11f+=RRAA=3=210=20k=1592Hz起振條件：1f2RR=能自動穩幅的振蕩電路半導體熱敏電阻(負溫度系數）起振時RT>2R1,使A>3,易起振。當uo幅度自激增長達某一值時，RT=2R1，A=3。當uo進一步增大時，RT<2R1,使A<3。因此uo幅度自動穩定于某一幅值。_++RTRCRCR1Tuo能自動穩幅的振蕩電路Rf1+Rf2略大于2R1,隨著uo的增加，Rf2逐漸被短接，A自動下降，輸出自動被穩定于某一幅值。將Rf分為二個：Rf1

和Rf2，

Rf2并聯二極管_++Rf1RCCR1Rf2D1D2RK：雙聯波段開關，切換R，用于粗調振蕩頻率。C：雙聯可調電容，改變C，用于細調振蕩頻率。振蕩頻率的調節：_++RfuoRCCR1KKR1R1R2R2R3R3振蕩頻率：電子琴的振蕩電路：_++RF1uoR1CCRfD1D1RF2R28R27R26R25R24R23R22R21R22112CRR=0f2121RRF+=12345176功率放大器使R2>>R121F1fF2RRA+=F1R+2AF1可調A2RF1+RF2Rf8.3.1.LC并聯諧振回路的選頻特性CLRuiLici(阻性)LC并聯諧振特點：諧振時，總路電流很小，支路電流很大，電感與電容的無功功率互相補償，電路呈阻性。用于選頻電路。R為電感線圈中的電阻8.3LC正弦波振蕩器

Q為諧振回路的品質因數，Q值越大，曲線越陡越窄，選頻特性越好。圖中Q1＞Q2。并聯諧振阻抗為Z0諧振時LC并聯諧振電路相當一個電阻。LC并聯諧振回路的幅頻特性曲線互感線圈的極性判別1234磁棒初級線圈次級線圈同極性端1234+–+–CLRuiLici反饋信號通過互感線圈引出8.3.2.變壓器反饋式LC振蕩電路

工作原理：三極管共射放大器。利用互感線圈的同名端：

滿足相位條件。振蕩頻率:判斷是否是正反饋:用瞬時極性法判斷(+)(-)(+)(+)(+)(+)(+)(+)LC正弦波振蕩器舉例反饋滿足相位平衡條件滿足相位平衡條件反饋++–+正反饋

LC正弦波振蕩器舉例振蕩頻率:–+UCCCC1Luo滿足相位平衡條件仍然由LC并聯諧振電路構成選頻網絡A.若中間點交流接地，則首端與尾端相位相反。8.3.3.三點式LC振蕩電路原理：電容三點式電感三點式中間端的瞬時電位一定在首、尾端電位之間。三點的相位關系B.若首端或尾端交流接地，則其他兩端相位相同。8.3.3.三點式LC振蕩器

1.電感三點式LC振蕩電路振蕩頻率：2.電容三點式LC振蕩電路振蕩頻率：Q值越高，選頻特性越好，頻率越穩定。8.3.4石英晶體振蕩電路1.頻率穩定問題頻率穩定度一般由來衡量——頻率偏移量。——振蕩頻率。LC振蕩電路Q——數百石英晶體振蕩電路Q——10000500000一.石英晶體2.基本特性1.結構：極板間加電場極板間加機械力晶體機械變形晶體產生電場壓電效應交變電壓機械振動交變電壓機械振動的固有頻率與晶片尺寸有關，穩定性高當交變電壓頻率=固有頻率時，振幅最大

→壓電諧振3.石英晶體的等效電路與頻率特性等效電路：（1）串聯諧振頻率特性：晶體等效阻抗為純阻性（2）并聯諧振通常所以實際使用時外接一小電容Cs則新的諧振頻率為由于由此看出調整二.石英晶體振蕩電路利用石英晶體的高品質因數的特點，構成LC振蕩電路。1.并聯型石英晶體振蕩器

石英晶體工作在fs與fp之間，相當一個大電感，與C1、C2組成電容三點式振蕩器。由于石英晶體的Q值很高，可達到幾千以上，所示電路可以獲得很高的振蕩頻率穩定性。2.并聯型石英晶體振蕩器

石英晶體工作在fs處，呈電阻性，且阻抗最小，正反饋最強。該電路為電感三點式振蕩器。加入石英晶體是利用石英晶體的高Q值，提高振蕩頻率的穩定性。8.4.1比較器

將一個模擬電壓信號與一參考電壓相比較，輸出一定的高低電平。功能：特性：運放組成的電路處于非線性狀態，輸出與輸入的關系uo=f(ui)是非線性函數。8.4非正弦信號產生電路1.運放工作在非線性狀態的判定：電路開環或引入正反饋。運放工作在非線性狀態基本分析方法2.運放工作在非線性狀態的分析方法：若U+＞U-則UO=+UOM；若U+＜U-則UO=-UOM。虛斷（運放輸入端電流=0）

注意：此時不能用虛短！uoui0+UOM-UOM++uoui1.過零比較器:（門限電平=0）++uouiuoui0+UOM-UOM一.單門限電壓比較器2.單門限比較器（與參考電壓比較）++uouiUREFuoui0+Uom-UomUREFUREF為參考電壓當ui>UREF時,uo=+Uom當ui<UREF時,uo=-Uom

運放處于開環狀態++uouiUREFuoui0+Uom-UomUREF當ui<UREF時,uo=+Uom當ui>UREF時,uo=-Uom

若ui從反相端輸入++uiuoui0+UZ-UZ用穩壓管穩定輸出電壓uoUZuoui0+UOM-UOM++uoui忽略了UD3.限幅電路——使輸出電壓穩定限幅電路的另一種形式：將雙向穩壓管接在負反饋回路上++uiuoUZR′R_uoui0+UZ-UZR′=R二.遲滯比較器1.遲滯比較器特點:電路中使用正反饋。1、因為有正反饋，所以輸出飽和。2、當uo正飽和時(uo=+UOM)：+om211+UURRRUT=+=3、當uo負飽和時(uo=-UOM)：-om211+UURRRUT=+-=－++uoRR2R1uiU+－++uoRR2R1uiU+遲滯比較器uoui0+Uom-UomUT+UT-設ui

,當ui=<UT-,

uo從-UOM+UOM這時,uo=-UOM,U+=UT-設初始值:

uo=+UOM,U+=UT+設ui,當ui=>UT+,

uo從+UOM-UOM傳輸特性uoui0+Uom-UomUT+UT-UT+上門限電壓UT-下門限電壓UT+-UT-稱為回差om211URRR+=+UTom211URRR+=--UTtuiUT+UT-tuoUom-Uom例:設輸入為正弦波,畫出輸出的波形。－++uoRR2R1uiU+加上參考電壓后的遲滯比較器：上下限：uoui0UT-UT+傳輸特性+UZ-UZ例題：R1=10k，R2=10k，UZ=6V，UR=10V。當輸入ui為如圖所示的波形時，畫出輸出uo的波形。上下限：3V8Vuiuo+UZ-UZ三、窗口比較器1、電路設R1=R2，則兩門限：2、傳輸特性1.電路結構由滯回比較電路和RC定時電路構成的上下限:－++RR1R2Cucuo9.4.2方波發生器2.工作原理：(1)設uo

=

+UOM,此時，輸出給C充電,uc

則：u+=UT+－++RR1R2C+ucuo0tuoUOM-UOMucUT+0t一旦uc>UT+

,就有u->u+,在uc<UT+時，u-

<u+,uo

立即由＋UOM

變成－UOM

,設uC初始值uC(0+)=0方波發生器uo保持+UOM不變UOM此時，C

經輸出端放電,再反向充電(2)當uo

=

-UOM時，u+=UT-uc達到UT-時，uo上翻－++RR1R2C+ucuoUT+uctUT-當uo

重新回到＋UOM

以后，電路又進入另一個周期性的變化。-UOM動畫演示0UT+uctUT-UOMuo0t-UOMT周期與頻率的計算：－++RR1R2C+ucuof=1/T此期間是分析問題時的假設,實際上用示波器觀察波形時看不到這段波形.周期與頻率的計算：－++RR1R2C+ucuo0UT+uctUT-+UOM-UOMT1T2TT=T1+T2=2T2，因正反向充電條件一樣T1=T2。uc(t)=UC()+UC(0+)-UC()e,=RC-tT2階段uc(t)的過渡過程方程為:0UT+uctUT-+UOM-UOMT1T2Tuc(t)=UC()+UC(0+)-UC()e,=RC-tUC(0+)=UC()=+UOMt=T2時,uc(t=T2)=周期與頻率的計算：)21ln(21RRRCT2+=vO1vP1vIA1A2R3R4R2R1R5VZ8.4.3三角波發生器與鋸齒波發生器組成：施密特觸發器，積分器1三角波發生器vN1=vP1時vI(即vO)的閾值-VZVZt0vO1T

/2T/2t2t3t1t0vOVth1Vth2幅度：VO1m=2VZT與VZ和運放無關，穩定性好！t2t3t1t0vOVth1Vth2vO1vP1vIA1A2R3R4R2R1R5V