模电课件第九章信号产生电路优质PPT.ppt
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但稳幅环节又往往不单独形成电路,而是利用放大器中的BJT的非线性特性、运放的非线性工作区来完成的,如Vo太大,信号将进入BJT的饱和区,使Vo,或者进入截止区,使Vo。
从而使输出信号Vo稳定,达到稳幅效果。
9.2RC正弦波振荡电路一、桥式RC正弦波振荡电路(又称文氏振荡电路)结构二、分析选频网络的选频特性9.2RC正弦波电路为满足振荡条件为满足振荡条件,须使上式虚部为零须使上式虚部为零.使使:
三、振荡条件和振荡频率
(1)当当电路(电路(RC串并联网络)发生谐振,阻抗呈电阻性,串并联网络)发生谐振,阻抗呈电阻性,所以所以Uf=U0同相(不产生相移)同相(不产生相移)即即f=0,因因A=0(同相端输入)同相端输入)所以所以A+f=0满足相位平衡条件满足相位平衡条件
(2)当)当满足幅值平衡条件满足幅值平衡条件为了保证电路容易起振,往往使:
RC串并联网络完整的频率特性曲线:
串并联网络完整的频率特性曲线:
当当时,时,F=Fmax=1/3F+90|F|例题例题:
R=1k=1k,C=0.1=0.1FF,R11=10k=10k。
Rff为多大时才为多大时才能起振?
振荡频率能起振?
振荡频率f00=?
AF=1,31=F11f+=RRAA=3Rf=2R1=210=20kk=1592Hz起振条件:
起振条件:
能自动稳幅的振荡电路能自动稳幅的振荡电路半导体热敏电阻半导体热敏电阻(负温度系数)负温度系数)起振时起振时Rt较大较大使使A3,易起振。
易起振。
当当uo幅度自激增幅度自激增长时,长时,Rt减小,减小,A减小。
减小。
当当uo幅度达某一幅度达某一值时,值时,A3。
当当uo进一步增大进一步增大时,时,RT再减小再减小,使使A3。
因此因此uo幅度自动幅度自动稳定于某一幅值稳定于某一幅值。
能自动稳幅的振荡电路能自动稳幅的振荡电路起振时起振时D1、D2不导通,不导通,Rf1+Rf2略大于略大于2R1。
随着随着uo的增加,的增加,D1、D2逐渐逐渐导通,导通,Rf2被短接,被短接,A自动自动下降,起到稳幅作用。
下降,起到稳幅作用。
将将Rf分为分为Rf1和和Rf2,Rf2并联二极管并联二极管K:
双联波段开关,双联波段开关,切换切换R,用于用于粗调振荡频率。
粗调振荡频率。
C:
双联可调电容,改变双联可调电容,改变C,用于细调振荡频率。
用于细调振荡频率。
振荡频率的调节:
_+RfuoRCCR11KKR1R1R2R2R3R3振荡振荡频率:
频率:
三三.RC移相式振荡电路移相式振荡电路1.RC移相电路移相电路
(1)RC超前移相电路超前移相电路
(2)RC滞后移相电路滞后移相电路A+90+180+2700A-90-180-27002.RC移相式振荡电路移相式振荡电路在在f0处处满足相位条件:
满足相位条件:
例1判断电路能否产生振荡?
P.430T9.2.1、T9.2.39.2.1电路如图题电路如图题9.2.1所示,试用相位平衡条件判断哪个电路可能振荡,哪所示,试用相位平衡条件判断哪个电路可能振荡,哪个不能,并简述理由。
个不能,并简述理由。
答答:
图(a)不能产生振荡。
其环路相移为a180(即负反馈);
而两节RC移相f180,整个电路(af)360,不能满足产生振荡的相位平衡条件。
图(b)能产生振荡,在01/(RC)时,经RC选频网络传输到运放同相端的电压Vf与Vo同相,即有f0和af2n。
这样,放大电路和由RC组成的串、并联反馈网络刚好形成正反馈系统,满足相位平衡条件。
例例2:
用相位条件判断下图电路能否产生自激振荡用相位条件判断下图电路能否产生自激振荡,说明理说明理由由.负反馈负反馈,不能产生自激振荡不能产生自激振荡.例例39.2.3一节一节RC高通或低通电路的最大相移绝对值小于高通或低通电路的最大相移绝对值小于90,试从相位平衡,试从相位平衡条件出发,判断图题条件出发,判断图题9.2.3所示电路哪个可能振荡,哪个不能,并简述理由。
所示电路哪个可能振荡,哪个不能,并简述理由。
图(a)可能产生振荡,因它由三节RC低通电路组成,每节RC移相最大可达90,如果每节相移60,三节共180,电路本身为负反馈,倒相180,加上三节相移180,共为360,符合振荡的相位平衡条件;
图(b)不能产生振荡,因它只有二节RC高通,最大相移绝对值小于180,加上负反馈倒相180,不能等于af2n,不满足振荡的相位平衡条件。
例4利用相位平衡条件,判断下图所示各电路是否有可能产生正弦波振荡,并简述理由。
设耦合电容和射极旁路电容很大,可视为交流短路。
图(a)a=0o;
而选频网络采用的是RC串并联电路,f=0o,所以,=a+f=0o,满足相位平衡条件,可能振荡。
图(b)第一级共基极放大电路,输出与输入同相;
第二级共射极放大电路,输出与输入反相,因此总的输出电压vo与输入电压vi反相,a=180o;
选频网络采用RC串并联电路,f=0o,=a+f=180o,电路不满足相位平衡条件,不能振荡。
图(c)电路为差分式电路,单端输入,T2的集电极单端输出,因此,输出电压vo与输入电压vi同相,a=0o;
选频网络采用的是RC串并联电路,f=0o,所以,=a+f=0o,电路满足相位平衡条件,可能振荡。
例5:
P.431T9.2.6解解:
(1)为了满足相位平衡条件,采用瞬时极性法分析可知,运放A的输入端应为上“”下“”,如图中所示。
(2)为能起振,AV必须满足:
R2RP2R125.110.2k(3)求振荡频率:
(4)求Vom的表达式:
当uOVom时,因为AV3,则有:
uNuPVom/3u0m=uN+VZ+uRP(Vom/3)+VZ+(RP/R1)(Vom/3)考虑到流过R1和RP的电流相等,有:
uRP(uN/R1)RP=(RP/R1)(Vom/3)u0m=uN+VZ+uRP(Vom/3)+VZ+(RP/R1)(Vom/3)整理得:
作业:
P.431T9.2.4、T9.2.5预习:
9.39.41.LC并联谐振回路的并联谐振回路的选频特性选频特性(阻性阻性)LC并联谐振并联谐振特点:
特点:
谐振时,总路电流很小,支路电流很谐振时,总路电流很小,支路电流很大,电感与电容的无功功率互相补偿,电路呈阻性。
大,电感与电容的无功功率互相补偿,电路呈阻性。
R为电感和回路中的损耗电阻为电感和回路中的损耗电阻9.3LC正弦波振荡器正弦波振荡器当当时,时,并联谐振。
并联谐振。
谐振时,电路呈阻性:
QQ为谐振回路的品为谐振回路的品质因数,质因数,QQ值越大,值越大,曲线越陡越窄,选曲线越陡越窄,选频特性越好。
频特性越好。
谐振时谐振时LC并联谐振电路并联谐振电路相当一个大电阻。
相当一个大电阻。
LC并联谐振回路的并联谐振回路的幅频特性曲线幅频特性曲线|Z|Q小小Q大大互感线圈的极性判别互感线圈的极性判别1234初级线圈初级线圈次级线圈次级线圈同名端同名端1234+在在LC振荡器中,反馈信号通振荡器中,反馈信号通过过互感线圈引出互感线圈引出同名端:
同名端:
二二.变压器反馈式变压器反馈式LC振荡电路振荡电路工作原理:
工作原理:
三极管共射放大器。
利用互感线圈的同利用互感线圈的同名端:
名端:
满足相位条件。
振荡频率振荡频率:
判断是否是满足判断是否是满足相位条件相位条件相相位平衡法:
位平衡法:
断开反馈到放大断开反馈到放大器的输入端点,假设器的输入端点,假设在输入端加入一正极在输入端加入一正极性的信号,用瞬时极性的信号,用瞬时极性法判定反馈信号的性法判定反馈信号的极性。
若反馈信号与极性。
若反馈信号与输入信号同相,则满输入信号同相,则满足相位条件;
否则不足相位条件;
否则不满足。
满足。
(+)(-)(+)(+)LC正弦波振荡器举例正弦波振荡器举例满足相位平衡条件满足相位平衡条件(+)(-)(-)(-)(+)(+)()(+)LC正弦波振荡器举例正弦波振荡器举例振荡频率振荡频率:
()满足相位平衡条件满足相位平衡条件仍然由仍然由LC并联谐振电路构成选频网络并联谐振电路构成选频网络三三.三点式三点式LC振荡电路振荡电路原理:
原理:
uf与与uo反相反相uf与与uo同相同相电感三点式:
电感三点式:
电容三点式:
uf与与uo反相反相uf与与uo同相同相1.电感三点式电感三点式LC振荡电路振荡电路振荡频率:
振荡频率:
2.电容三点式电容三点式LC振荡电路振荡电路振荡频率:
例例11:
试判断下图所示三点式振荡电路是否满足相:
试判断下图所示三点式振荡电路是否满足相位平衡条件。
位平衡条件。
Q值越高,选频特性越好,频率越稳定。
值越高,选频特性越好,频率越稳定。
四四.石英晶体石英晶体振荡电路振荡电路1.频率稳定问题频率稳定问题频率稳定度一般由频率稳定度一般由来衡量来衡量频率偏移量。
频率偏移量。
振荡频率。
LC振荡电路振荡电路Q数百数百石英晶体振荡电路石英晶体振荡电路Q10000500000一一.石英晶体石英晶体2.基本特性基本特性1.结构:
结构:
极板间加电场极板间加电场极板间加机械力极板间加机械力晶体机械变形晶体机械变形晶体产生电场晶体产生电场压电效应:
压电效应:
交变电压交变电压机械振动机械振动交变电压交变电压机械振动的固有频率与晶片尺寸有关,稳定性高。
机械振动的固有频率与晶片尺寸有关,稳定性高。
当交变电压频率当交变电压频率=固有频率时,振幅最大固有频率时,振幅最大符号符号压电谐振压电谐振3.石英晶体的等效电路与频率特性石英晶体的等效电路与频率特性等效电路:
等效电路:
(1)串联谐振)串联谐振频率特性:
频率特性:
晶体等效纯阻且阻值晶体等效纯阻且阻值0
(2)并联谐振)并联谐振通常通常所以所以X感性感性0容性容性二二.石英晶体振荡电路石英晶体振荡电路利用石英晶体的高品质因数的特点,构成利用石英晶体的高品质因数的特点,构成LC振荡电路。
振荡电路。
1.并联型石英晶体振荡器并联型石英晶体振荡器石英晶体工作在石英晶体工作在fss与与fpp之间,相当一个大电感,与之间,相当一个大电感,与CC11、CC22组成电容三点式振荡器。
由于石英晶体的组成电容三点式振荡器。
由于石英晶体的Q值很高,可达到几值很高,可达到几千以上,所以电路可以获得很高的振荡频率稳定性。
千以上,所以电路可以获得很高的振荡频率稳定性。
X感性感性0容容性性2.串联型石英晶体振荡器串联型石英晶体振荡器石英晶体工作在石英晶体工作在fss处,处,呈呈电阻性,而且阻抗最小,正反阻性,而且阻抗最小,
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- 课件 第九 信号 产生 电路