第5章 正弦波振荡电路 5.1 正弦波振荡电路的基本原理 5.2 RC正弦波振荡电路 *5.4 石英晶体正弦波振荡电路

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1 第5章 正弦波振荡电路 5.1 正弦波振荡电路的基本原理 5.2 RC正弦波振荡电路 *5.4 石英晶体正弦波振荡电路
5.1 正弦波振荡电路的基本原理 5.2 RC正弦波振荡电路 *5.3 LC正弦波振荡电路 *5.4 石英晶体正弦波振荡电路 上页 下页 返回

2 A F 5.1 正弦波振荡电路的基本原理 第5章 1、自激振荡的条件 翻页 上页 下页 返回 S A=Uo / Ud .
2 A=Uo / Ud . S 在 1: Ud=Ui + Uo . + Ui . 1 . A + Ud . Uf=Ui U = d - - - . S 在 2: 令 Uf + - 则输出电压保持不变。 因为: Uf=Ud， . F=Uf / Uo . F 所以产生自激振荡的条件为: . AF= Uo Ud Uf =1 翻页 上页 下页 返回

3 AF = 1 AF = 1 A+ F = 2n  （n=0,1,2……） 第5章 自激振荡的条件: 幅度平衡条件： 相位平衡条件:
反馈信号与输入信号的大小相等,在放大倍数 一定时应有足够强的反馈量。 A+ F = 2n  （n=0,1,2……） 相位平衡条件: 反馈信号与输入信号同相，必须引入正反馈。 翻页 上页 下页 返回

4 A F 2、 振荡的建立与稳定 |AF| >1 |AF| = 1 第5章 振荡电路的起振: 翻页 上页 下页 返回 Ud S Uf -
+ Uf - . Ui Uo A F 振荡电路的起振: 选择某一频率的信号增幅振荡 电路由 |AF| >1 |AF| = 1 电路变为等幅振荡 翻页 上页 下页 返回

5 自激振荡的建立过程 如右图 第5章 Ufm Uom 翻页 上页 下页 返回 幅度特性 Uom=f(Ufm)
A Uom2 反馈特性 Ufm=|F|Uom Uom1 如右图 Ufm1 Ufm2 翻页 上页 下页 返回

6 第5章 由上述讨论可知： 正弦波振荡电路应由以下部分组成： 放大电路 正反馈电路 选频电路 稳幅电路 翻页 上页 下页 返回

7 5.2 RC正弦波振荡电路 第5章 1.电路组成 uO Ao 文氏电桥正弦波振荡电路 翻页 上页 下页 返回 R Rf C + ∞ R C
负反馈网络 （稳幅环节） R Rf C uO + — ∞ Ao 正反馈选频网络 R C R1 文氏电桥正弦波振荡电路 翻页 上页 下页 返回

8 . 第5章 2、 RC串并联网络的选频特性 翻页 上页 下页 返回 I Z1 = R + Z2 = + R Z1 U0 . C + = Uf
jωC 1 Z2 = R( jωC ) R+ = R 1+jωRC + R Z1 . Uf UO = IZ2 I(Z1+Z2) Z2 Z1+Z2 U0 . C + = R 1+jωRC R+ 1 jωC + Uf . Z2 C R = 1 3+j(ωRC - jωRC ) 翻页 上页 下页 返回

9 . 第5章 RC串并联选频网络 结论： 翻页 上页 下页 返回 . Uf Uo = 1 ωRC 3+j (ωRC- ) I + 1 ωRC
=0 R 当: 即, Z1 R C ω = ω0 = 1 或 U0 . C 2πRC ƒ = ƒ0 = 1 + 时 Uf . Z2 . Uf Uo 与 同相位, 即为正反馈； C R 结论： Uf Uo . =1/3， 则Uf达到最大值。 翻页 上页 下页 返回

10 u ui uf 3、 如何满足自激振荡条件 Ｒ Ｒ 第5章 Ao Rf R1 ）, A=（1+ Rf R1 Rf=2R1 – 翻页 上页
2RC = F = Uf • __ Uo 1 3 f = 0º , 1 Ｒ Ｒ f Ao ui u 为了满足 AF = 1, A=3 o Rf R1 ）, A=（1+ A = 0º Z1 Ｒ Rf R1 ）=3 , （1+ Rf=2R1 C + uf Z2 C Ｒ 起振时应满足: Rf>2R1 – 即 A≥3 翻页 上页 下页 返回

11 u 4、 稳幅措施 第5章 Ｒ Ｒf2 Ｒf1 D2 D1 特点： Ao 翻页 上页 下页 返回 二极管稳幅电路 利用二极管的非线性
C Ｒf1 D2 D1 特点： 利用二极管的非线性 自动调节反馈的强弱来维 持输出电压的恒定。 Ao UO↑→r↓→U ƒ ↑→|A|↓ 缺点 输出波形失真较大 翻页 上页 下页 返回

12 u 热敏电阻稳幅电路 第5章 ＲT 特点： 线性实现稳幅。 Ｒ Ao UO↑→T↑→RT↓→U ƒ ↑→|A|↓
利用半导体热敏电阻的非 线性实现稳幅。 1 Ｒ Ao u o UO↑→T↑→RT↓→U ƒ ↑→|A|↓ C Ｒ ☆由于热敏电阻具有热惯性，因 此可获得失真较小的输出电压。 Ｒ C 翻页 上页 下页 返回

13 *5.3 LC正弦波振荡电路 第5章 1.电容三点式振荡电路 uo ui 上页 下页 返回 翻页 +UCC 1 RB1 RC 谐振回路 C1
CB － + T C1 T uo ui L 2 L 2 CE － + RB2 RE C2 － RB1∥ RB2 C2 3 + 3 (a) 基本电路 (b) 交流通路 上页 下页 返回 翻页

14 第5章 电感L和电容C1、 C2构成的谐振回路成为放大电路的负载，电容C2两端的电压作为反馈信号，在放大器的输入端引入了正反馈。 选取适当的静态值和元件参数，使得谐振回路谐振时，AF≥1。电路自激振荡AF=1时，振荡稳定。振荡频率近似等于LC谐振回路的振荡频率： √ C1 C2 C1 + C2 L 2π 1 fo = 上页 下页 返回 翻页

15 第5章 改进型电容三点式振荡电路 在电感支路中串联一个电容C3 ，且取C3远小于C1和C2。故谐振回路的振荡频率主要由L和C3来决定： +UCC RB1 RC CB T C1 C3 RB2 RE fo ≈ √ 2π LC3 1 L C2 改变C3，即可改变fo 上页 下页 返回 翻页

16 第5章 2.电感三点式振荡电路 uo ui 上页 下页 返回 翻页 +UCC 1 RB1 RC 谐振回路 1 CB + T T L1 C
－ + T T L1 uo C ui L1 2 － + C RB2 RE L2 2 RB1∥ RB2 － CE L2 + 3 3 (a) 基本电路 (b) 交流通路 上页 下页 返回 翻页

17 第5章 电感L1 、L2 和电容C构成了谐振回路，+UCC通过L1 到集电极形成集电极电流的直流通路，故可省略R C 。电感L2两端的电压作为反馈信号，在放大器的输入端引入了正反馈。 若L1 、L2线圈之间的互感为M ，则线圈的总电感为：L = L1 +L2 + 2M 。电路的振荡频率近似等于LC谐振回路的振荡频率： fo = 1 √ 2π （ L1 +L2 + 2M ）C 翻页 上页 下页 返回

18 *5.4 石英晶体正弦波振荡电路 1.石英晶体谐振器 第5章 石英晶体具有压电效应，压电谐振就是石英晶体的固有谐振频率。
*5.4 石英晶体正弦波振荡电路 1.石英晶体谐振器 石英晶体具有压电效应，压电谐振就是石英晶体的固有谐振频率。 谐振频率有两个，LCR支路的串联谐振频率 f s 和LCR支路与电容CO的并联谐振频率 f P ，　f P ＞ f s　且很接近。 （a）符号 （b）等效电路 JT L C R CO 上页 下页 返回 翻页

19 根据等效电路可画出石英晶体的电抗频率特性曲线。
第5章 f s f p 容性 感性 f X （c ）电抗频率特性曲线 根据等效电路可画出石英晶体的电抗频率特性曲线。 f = f s 时：（X = 0） 石英晶体呈阻性 f ＜ f s 或 f ＞ f p 时： 石英晶体呈容性 f s ＜ f ＜ f p 时： 石英晶体呈感性 翻页 上页 下页 返回

20 2.并联型石英晶体振荡器 第5章 并联型石英晶体振荡 电路工作频率为： f s ＜ f ＜ f p 石英晶体呈感性，作 为电容三点式振荡电
+UCC 并联型石英晶体振荡 电路工作频率为： f s ＜ f ＜ f p RB1 RC CB T C1 石英晶体呈感性，作 为电容三点式振荡电 路中的回路电感 JT RB2 RE C2 上页 下页 返回 翻页

21 3.串联型石英晶体振荡器 第5章 上页 下页 返回 本节结束 RE C2 C1 RC RB1 RB2 (a) 基本电路 CB CC L T
+UCC JT 串联型石英晶体振荡电路工作频率等于f s ,晶体呈纯阻性，且阻抗最小。频率为f s时，正反馈最强。 (b) 交流通路 L C1 C2 T RE JT 上页 下页 返回 本节结束