第八章

波形發生器8.1正弦波振蕩電路的分析方法8.2

RC

正弦波振蕩電路8.3

LC

正弦波振蕩電路8.4石英晶體振蕩器8.5非正弦波發生電路8.1正弦波振蕩電路的分析方法8.1.1產生正弦波振蕩的條件~放大電路反饋網絡如果反饋電壓uf與原輸入信號ui完全相等，則即使無外輸入信號，放大電路輸出端也有一個正弦波信號——自激振蕩。圖

8.1.1

反饋放大電路產生自激振蕩的條件由此知放大電路產生自激振蕩的條件是：即：所以產生正弦波振蕩的條件是：——幅度平衡條件——相位平衡條件8.1.2正弦波振蕩電路的組成和分析步驟

組成：放大電路、反饋網絡、選頻網絡和穩幅環節。

分析步驟：一、判斷能否產生正弦波振蕩

1.檢查電路是否具備正弦波振蕩的組成部分；

2.檢查放大電路的靜態工作點是否能保證放大電路正常工作；

3.分析電路是否滿足自激振蕩的相位平衡條件和振幅平衡條件。判斷相位平衡條件的方法是：瞬時極性法。二、估算振蕩頻率和起振條件8.2

RC正弦波振蕩電路8.2.1

RC串并聯網絡振蕩電路電路組成：放大電路

——集成運放A；選頻與正反饋網絡——R、C串并聯電路；穩幅環節——RF與R

組成的負反饋電路。圖

8.2.1圖

8.2.2一、RC串并聯網絡的選頻特性Z1Z2取R1=R2=R，C1=C2=C，令

則：得RC串并聯電路的幅頻特性為：相頻特性為：最大，

F=0。0

F01/3+90o-90o圖

8.2.3二、振蕩頻率與起振條件1.振蕩頻率2.起振條件f=f0時，由振蕩條件知：所以起振條件為：同相比例運放的電壓放大倍數為即要求：三、振蕩電路中的負反饋引入電壓串聯負反饋，可以提高放大倍數的穩定性，改善振蕩電路的輸出波形，提高帶負載能力。反饋系數改變RF，可改變反饋深度。增加負反饋深度，并且滿足則電路可以起振，并產生比較穩定而失真較小的正弦波信號。采用具有負溫度系數的熱敏電阻RT代替反饋電阻RF，可實現自動穩幅。RT圖

8.2.48.2.2其他形式的RC振蕩電路一、移相式振蕩電路集成運放產生的相位移

A=180o，如果反饋網絡再相移180o，即可滿足產生正弦波振蕩的相位平衡條件。振蕩頻率為：0

270o180o90o當f=f0時，相移180o，滿足正弦波振蕩的相位條件。起振條件：RF>12R圖

8.2.6二、雙T選頻網絡振蕩電路振蕩頻率約為：當f=f0

時，雙T網絡的相移為

F=180o；反相比例運放的相移

A=180o，因此滿足產生正弦波振蕩的相位平衡條件。如果放大電路的放大倍數足夠大，同時滿足振幅平衡條件，即可產生正弦波振蕩。圖

8.2.8表8-1三種RC振蕩電路的比較名稱RC串并聯網絡振蕩電路移相式振蕩電路雙T網絡選頻振蕩電路電路形式振蕩頻率起振條件電路特點及應用場合可方便地連續調節振蕩頻率，便于加負反饋穩幅電路，容易得到良好的振蕩波形。電路簡單，經濟方便，適用于波形要求不高的輕便測試設備中。選頻特性好，適用于產生單一頻率的振蕩波形。8.3

LC

正弦波振蕩電路8.3.1

LC

并聯電路的特性當頻率變化時，并聯電路阻抗的大小和性質都發生變化。并聯電路的導納：當電路發生并聯諧振。圖

8.3.1并聯諧振角頻率令：——諧振回路的品質因數當Q

>>1時諧振頻率：回路等效阻抗：LC并聯回路的阻抗：發生并聯諧振時，在諧振頻率附近，可見，Q值不同，回路的阻抗不同。不同Q

值時，LC并聯電路的幅頻特性：Z01Z02Q1

>Q2Q1Q2相頻特性：

F+90o-90oQ1Q2Q1

>Q2感性純阻容性結論：

1.當f=f0

時，電路為純電阻性，等效阻抗最大；當f

<

f0

時，電路為感性；當f

>

f0

時，電路為容性。所以LC并聯電路具有選頻特性。

2.電路的品質因數Q愈大，選頻特性愈好。圖

8.3.2諧振時LC

回路中的電流電容支路的電流：并聯回路的輸入電流：所以：當

Q>>1時，

結論：諧振時，電容支路的電流與電感支路的電流大小近似相等，而諧振回路的輸入電流極小。8.3.2變壓器反饋式振蕩電路一、電路組成用瞬時極性判斷為正反饋，所以滿足自激振蕩的相位平衡條件。

-

二、振蕩頻率和起振條件振蕩頻率起振條件圖

8.3.3

變壓器反饋式振蕩電路8.3.3電感三點式振蕩電路一、電路組成用瞬時極性判斷為正反饋，所以滿足自激振蕩的相位平衡條件。-

--二、振蕩頻率和起振條件振蕩頻率起振條件圖

8.3.48.3.4電容三點式振蕩電路一、電路組成用瞬時極性判斷為正反饋，所以滿足自激振蕩的相位平衡條件。二、振蕩頻率和起振條件振蕩頻率起振條件-

--

圖

8.3.58.3.5電容三點式改進型振蕩電路振蕩頻率選擇C<<C1，C<<C2，則：減小了三極管極間電容對振蕩頻率的影響，適用于產生高頻振蕩。圖

8.3.6名稱變壓器反饋式電感三點式電容三點式電容三點式改進型電路形式振蕩頻率起振條件同左頻率調節方法及范圍頻率可調，范圍較寬。同左頻率可調，范圍較小。同左振蕩波形一般較差好好頻率穩定度可達10-4同左可達10-4~10-5可達10-5適用頻率幾千赫~幾十兆赫同左幾兆赫~一百兆赫同左表8-2各種LC

振蕩電路的比較8.4石英晶體振蕩器8.4.1石英晶體的基本特性和等效電路一、基本特性

壓電效應：在石英晶片的兩極加一電場，晶片將產生機械變形；若在晶片上施加機械壓力，在晶片相應的方向上會產生一定的電場。

壓電諧振：晶片上外加交變電壓的頻率為某一特定頻率時，振幅突然增加。二、等效電路符號：串聯諧振頻率并聯諧振頻率電抗頻率特性OfXfsfp容性容性感性圖

8.4.1圖

8.4.28.4.2石英晶體振蕩電路一、并聯型石英晶體振蕩電路交流等效電路振蕩頻率由于圖

8.4.3二、串聯型石英晶體振蕩電路圖

8.4.4

串聯型石英晶體振蕩電路當振蕩頻率等于fS

時，晶體阻抗最小，且為純電阻，此時正反饋最強，相移為零，電路滿足自激振蕩條件。振蕩頻率調節R

可改變反饋的強弱，以獲得良好的正弦波。8.5非正弦波發生電路8.5.1矩形波發生電路一、電路組成RC

充放電回路滯回比較器圖

8.5.1圖

8.5.2滯回比較器：集成運放、R1、R2；充放電回路：R、C；鉗位電路：VDZ、R3。二、工作原理設t=0時，uC=

0，uO=+UZ則tOuCOuOtu+u-當u-=uC

=u+

時，t1t2則當u-=uC

=u+

時，輸出又一次跳變，uO=+UZ輸出跳變，uO=-UZ圖

8.5.3三、振蕩周期電容的充放電規律：對于放電，解得：結論：改變充放電回路的時間常數及滯回比較器的電阻，即可改變振蕩周期。t1t2tOuCOuOtt3圖

8.5.3四、占空比可調的矩形波發生電路圖

8.5.4使電容的充、放電時間常數不同且可調，即可使矩形波發生器的占空比可調。tOuCuOtOT1T2T充電時間T1放電時間T2占空比D圖

8.5.5圖

8.5.6一、電路組成8.5.2三角波發生電路二、工作原理OuO1tOuOt當u+=u-

=0時，滯回