第八章 信号发生器8.1 正弦信号发生器8.2 非正弦信号发生器器本章重点和考点：1.重点掌握RC正弦波振荡工作原理。3.掌握非正弦波发生电路的原理。本章教学时数： 4学时 本章讨论的问
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：1.在模拟电子电路中需要哪些波形的信号作为测试信号和 控制信号2.正弦波振荡电路所产生的自激振荡和负反馈放大电路中 所产生的自激振荡有什么区别3.为什么正弦波振荡电路中必须有选频网络？选频网络由 哪些元件组成？4.为什么说矩形波发生电路是产生非正弦波信号的基础为什么非正弦波发生电路中几乎都有电压比较器？8.1 正弦波信号发生器8.1.1正弦自激振荡的基本原理~放大电路反馈网络 如果反馈电压uf与原输入信号ui完全相等,则即使无外输入信号，放大电路输出端也有一个正弦波信号——自激振荡。电路要引入正反馈图8.1.2 正弦波振荡电路的方框图一、产生正弦波振荡的条件由此知放大电路产生自激振荡的条件是：即：所以产生正弦波振荡的条件是：——幅度平衡条件——相位平衡条件电路起振的条件： 二、正弦波振荡电路的组成及分类 组成：放大电路：集成运放选频网络：确定电路的振荡频率反馈网络：引入正反馈稳幅环节：非线性环节,使输出信号幅值稳定分类：RC正弦波振荡电路,频率较低，在1MHz以下。LC正弦波振荡电路,频率较高，在1MHz以上。石英晶体振荡电路,频率较高，振荡频率非常稳定。三、判断电路能否产生正弦波振荡的方法和步骤 1.检查电路是否具备正弦波振荡的组成部分； 2.检查放大电路的静态工作点是否能保证放大电路正 常工作； 3.
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电路是否满足自激振荡的相位平衡条件判断相位平衡条件的方法是：瞬时极性法。5.估算振荡频率和起振条件4.判断是否满足振幅平衡条件。8.1.2 RC正弦波振荡电路RC串并联网络振荡电路也称RC桥式正弦波振荡电路或称文氏振荡电路Wien电路组成：放大电路——集成运放A；选频与正反馈网络——R、C串并联电路；稳幅环节——RF与R组成的负反馈电路。图8.1.4一、RC串并联选频网络Z1Z2取R1=R2=R,C1=C2=C，令则： 得RC串并联电路的幅频特性为：相频特性为：最大,F=0。0F01/3+90º-90º图8..1.5二、振荡频率与起振条件1.振荡频率2.起振条件f=f0时,由振荡条件知：所以起振条件为：同相比例运放的电压放大倍数为即
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：三、振荡电路中的负反馈稳幅环节 引入电压串联负反馈,可以提高放大倍数的稳定性，改善振荡电路的输出波形，提高带负载能力。反馈系数 改变RF,可改变反馈深度。增加负反馈深度，并且满足 则电路可以起振,并产生比较稳定而失真较小的正弦波信号。图8.1.7 反馈电阻RF采用负温度系数的热敏电阻,采用正温度系数的热敏电阻，均可实现自动稳幅。稳幅的其它措施电流增大时,二极管动态电阻减小。电流减小时，动态电阻增大，加大非线性环节，从而使输出电压稳定。在RF回路中串联二个并联的二极管四、振荡频率可调的RC桥式正弦波振荡电路用双层波段开关接不同电容,作为振荡频率f0的粗调；用同轴电位器实现f0的微调。RC串、并联网络中,如何调节频率问题：如何提高频率* 其他形式的RC振荡电路一、移相式振荡电路 集成运放产生的相位移A=180º,如果反馈网络再相移180º，即可满足产生正弦波振荡的相位平衡条件。振荡频率为：0270º180º90º 当f=f0时,相移180º，满足正弦波振荡的相位条件。起振条件：RF>12R*二、双T选频网络振荡电路振荡频率约为： 当f=f0时,双T网络的相移为F=180º；反相比例运放的相移A=180º，因此满足产生正弦波振荡的相位平衡条件。 如果放大电路的放大倍数足够大,同时满足振幅平衡条件，即可产生正弦波振荡。起振条件* 三种RC振荡电路的比较名称RC串并联网络振荡电路移相式振荡电路双T网络选频振荡电路电路形式振荡频率起振条件电路特点及应用场合 可方便地连续调节振荡频率，便于加负反馈稳幅电路，容易得到良好的振荡波形。 电路简单，经济方便，适用于波形要求不高的轻便测试设备中。 选频特性好，适用于产生单一频率的振荡波形。8.1.3 LC正弦波振荡电路一、LC谐振回路的频率特性 当频率变化时,并联电路阻抗的大小和性质都发生变化。并联电路的导纳：当电路发生并联谐振。图8.1.10并联谐振角频率令：——谐振回路的品质因数当Q>>1时谐振频率：回路等效阻抗：LC并联回路的阻抗：发生并联谐振时,在谐振频率附近,可见,Q值不同，回路的阻抗不同。 不同Q值时,LC并联 电路的幅频特性：Z01Z02Q1>Q2Q1Q2相频特性：F+90º-90ºQ1Q2Q1>Q2感性纯阻容性结论： 1.当f=f0时,电路为纯电阻性，等效阻抗最大；当f
f0时，电路为容性。所以LC并联电路具有选频特性。 2.电路的品质因数Q愈大,选频特性愈好。图8.1.11谐振时LC回路中的电流电容支路的电流：并联回路的输入电流：所以：当Q>>1时, 结论：谐振时,电容支路的电流与电感支路的电流大小近似相等，而谐振回路的输入电流极小。若以LC并联网络作为共射放大电路的集电极负载当f=f0时,电压放大倍数的数值最大，且无附加相移。因而电路称为选频放大电路若增加正反馈,并用反馈电压取代输入电压，则电路就成为正弦波振荡电路LC正弦波振荡电路变压器反馈式电感反馈式电容反馈式二、变压器反馈式振荡电路1.工作原理 用瞬时极性判断为正反馈,所以满足自激振荡的相位平衡条件。-2.振荡频率和起振条件振荡频率起振条件图8.1.14 变压器反馈式振荡电路三、电感反馈式振荡电路1.电路组成 用瞬时极性判断为正反馈,所以满足自激振荡的相位平衡条件。---2.振荡频率和起振条件振荡频率起振条件图8.1.17四、电容反馈式振荡电路1.电路组成 用瞬时极性判断为正反馈,所以满足自激振荡的相位平衡条件。2.振荡频率和起振条件振荡频率起振条件图8.1.20----电容反馈式改进型振荡电路振荡频率选择C<
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