最新模电基础之波形发生电路
波形发生电路(自激振荡电路)
负反馈放大器中，为了改善电路的性能，引入的是负反馈，即
(U U ' U i f i
）
' U U o U i i f
（深度负反馈的条件）
一旦在多级放大电路的低频或高频段上，附加相移 A F (2n 1) (n 1.12 ）
使
U U ' 0 U i f i
得到振荡信号等效电路 ① 电路突出的特点：管子的 三个电极分接回路的三条引线； 反馈电压取自 L1 和 L2 的分压。 暧时极性法判断： A
U U i f
，取自 L2 两端，故称电感三点式。
F 正反馈，满足相位平衡条件。
f0 1 2 LC ( L L1 L2 2M )
于振荡频率的串联谐振回路流看作短路； ——将恒流源、大电阻、大电感，固有频率等于振荡频率的并联谐振回路；固有频率 远离振频率的串联谐振回路流看作是开路； ②根据等效电路或电路组成判断相位条件。 ③根据等效电路估算振荡频率和振荡条件。 *LC 振荡器与 RC 振荡器的区别。 ① 由 电 感 和 电 容 组 成 选 频 网 络 的 LC 振 荡 器 ， 适 用 于 振 荡 频 率 较 高 的 场 合 。
C1 C 2 C 时）
1
F
32 (WCR
1 2 ) WCR
讨论：当
W CR
1 1 0 W Wo W CR RC 时，
模有最大值，
F
1 3 ，相角为0， arctgo 0
arctg
WCR 3
1 WCR
W Wo W Wo 时，模值都下降，相角不为0
实际上，振荡不需要上述假设就可建立起来。 接通电源的瞬间，总会有通电瞬间的电冲击、电干扰、晶体管的热噪声等，尽管这些噪 声很微弱，也不是单一频率的正弦波，但却是由许多不同频率的正弦波叠加组合而成的。在 不断放大→反馈→选频→放大→反馈→选频„的过程中， 振荡就可以自行建立起来。 这个过 程可简述为； 电干扰→放大→选频→正反馈→放大→选频→正反馈→„ 显然，建立过程中，每一次反馈回来的信号都比前一次大。那么，振荡输出会不会无休 止的增长呢？ 晶体管是一个非线性元件，只有在线性区才会有放大作用。开始振荡时，信号较小，工 作在线性区，
波形发生电路原理
波形发生电路原理波形发生电路是一种电子电路，用于产生特定形状和频率的电压或电流波形。
它通常由活动元件（例如晶体管、集成电路）和被动元件（例如电阻、电容）组成。
波形发生电路的原理基于信号的周期性。
一般来说，波形发生电路需要一个参考信号（例如时钟信号、振荡器信号），根据参考信号的周期和幅值来产生期望的波形。
具体的原理取决于所采用的电路拓扑和元件类型。
常见的波形发生电路包括正弦波发生器、方波发生器、矩形波发生器和三角波发生器等。
下面以正弦波发生器为例，介绍其工作原理：1. 整体思路：正弦波发生器的核心思想是利用反馈机制，将一个信号通过放大和滤波处理后再输入到自身，形成一个稳定的正弦波输出。
2. 振荡器电路：正弦波发生器的关键是振荡器电路，它负责产生频率恒定的振荡信号。
常见的振荡器电路包括LC振荡器、晶体振荡器、RC振荡器等。
以LC振荡器为例，它由电感(L)和电容(C)构成，并配合放大元件组成正反馈网络。
3. 放大器电路：振荡器电路生成的振荡信号较弱，需要经过放大器电路放大后才能得到理想的输出。
这里可以采用放大器电路，如共射放大电路或运算放大器等。
4. 滤波器电路：放大器电路放大信号后，仍然会存在一些杂散信号或高频成分。
因此，需要使用滤波器电路，如低通滤波器或带通滤波器，将不需要的信号滤除，只保留所需的正弦波信号。
通过以上的电路组合，正弦波发生器可以实现将一个参考信号转换成期望频率和幅度的正弦波输出。
实际设计时，需要根据具体要求选择合适的元件和电路拓扑，以实现所需的波形。
需要注意的是，不同类型的波形发生器可能有不同的电路原理和参数设置，本文所述仅作为示例，具体应用需根据实际情况进行调整和优化。
《模拟电子技术》 第8章 波形发生电路
例8.1.1
图7 例8.1.1的图
例8.1.1
解：（1）电路由三部分组成： ①运算放大器作为放大环节，对输入信号进行放大。 ②RC串并联网络在电路中作为反馈通道兼有选频的 作用，是一种正反馈的组态。 ③电阻Rf、Rt构成负反馈支路，其组态为电压串联负 反馈，主要起稳定振荡电路工作的作用。这些作用包 括稳定电路的电压放大倍数、振荡幅度；使输出电阻 下降，提高电路的带负载能力；使输入电阻增加，减 小放大电路对串并联网络性能的影响；减小输出波形 失真等。
8.1.1
正弦波振荡电路的基础知识
3、基本组成部分 一般应包括以下几个基本组成部分： （1）放大电路。 （2）反馈网络。 （3）选频网络。 （4）稳幅环节。
8.1.1
正弦波振荡电路的基础知识
4、分析方法 判断能否产生正弦波振荡的一般方法和步骤是： （1）检查电路是否具有放大电路、反馈网络和选频网 络等。 （2）检查放大电路是否能够正常放大，即是否有合 适的静态工作点且动态信号是否能够输入、输出和 放大。 （3）利用瞬时极性法判断电路是否满足正弦波振荡 的相位条件。
1、RC串并联式正弦波振荡电路
电路起振后， 具有负温度特性，稳定振荡电路的正 弦信号输出幅值。 在回路中串联两个并联的二极管的非线性环节， 如图8.5所示。
图8.5
利用二极管作为非线性环节 （8-12）
此时比例系数为
（3）振荡频率可调的RC串并联式正弦波振荡电路
1、RC串并联式正弦波振荡电路
图8.6
8.1.1
正弦波振荡电路的基础知识
1.起振和稳幅 自激振荡的起振条件 （8-4）
振荡频率 的信号经过图8.1中虚线所示的环路， 如果此时电路满足正反馈的条件，且反馈信号大于 净输入信号，则输出信号就会由小到大建立起来 。
模拟电子技术实验-波形发生电路
实验： 波形发生电路一、 实验目的1.掌握RC 桥式正弦波振荡电路的原理与设计方法；2.加深理解矩形波和方波-三角波发生电路的工作原理与设计方法；3.了解运放转换速率对振荡波形跳变沿的影响。
二、实验仪器名称及型号KeySight E36313A 型直流稳压电源，KeySight DSOX3014T 型示波器/信号源一体机。
模块化实验装置。
本实验将使用三种集成运放：µA741、LM324和TL084，它们的引脚如图1所示，LM324和TL084的引脚排列完全相同。
87654321µA741+Vcc -VccOUT OA2NC 141312114321LM324(TL084)1098765V-4OUT 4IN-4IN+3OUT3IN-3IN+图1 741A 、LM324和TL084的引脚图三、实验内容1.RC 桥式正弦波振荡电路（SPOC 实验）（1）设计RC 桥式正弦波振荡电路，要求振荡频率为1.6kHz ，输出波形稳定并且无失真。
其中集成运放可采用µA741、LM324或TL084，简要写出设计过程，绘制或截取电路原理图。
电阻R1.R2与电容C1、C2构成串并联选频网络，电阻R3、R4、RP 构成负反馈网络，VD1和VD2用于限幅作用稳定波形，当R1=R2=R,C1=C2=C 时，串并联选频网络的相频特性和幅频特性分别为，相频特性为，，根据，题目要求f=1.6kHz,取参数R1=R2=10kΩ，C1=C2=0.01μF,R3=R4=5.1kΩ，R p=10kΩ。
（2）学习SPOC实验操作视频，将示波器的两个通道分别接在u o端和u f端，缓慢调节电位器R W，使电路产生正弦振荡，在确保两个通道的正弦波不失真的前提下将输出幅度调得尽量大些，记录输出u o的峰-峰值U opp和输入u f的峰-峰值U fpp。
U opp= 18.1V ；U opp= 6.1V ；（3）正反馈系数F u的测定。
模拟电路实验报告——波形发生器
模拟电路实验报告RC波形发生器电路一．实验设计1.首先需要一个可以产生方波、矩形波、锯齿波、三角波四种波形的电路，分析后可以得知mooc中给出的锯齿波电路(右图)便可以产生这四种波形。
2.根据公式T=2(R PN+R)R/R，可知欲改变信号的频率，可以得到三412种改变信号频率的方法。
｛1>①在AB两点间串联一个滑动变阻器②在CD两点间串联一个滑动变阻器③在B点添加一个滑动变阻器改变分压2>①由公式η=(R PP+R)/(R PN+R)可知若在AB两点间添加滑动变阻44器，则会在改变信号的频率的同时改变信号的占空比，所以不可以在AB两点间串联一个滑动变阻器。
②由公式V OM=(R*V)/R可知若在CD两点间添加一个滑动变阻器，1Z2则会在改变信号的频率的同时改变信号的幅值。
所以也不可以在CD 两点间串联一个滑动变阻器。
③所以只有在B点添加一个滑动变阻器改变分压以此来改变信号的频率是可行的，由此改动电路如下。
3>为保证分压只与滑动变阻器有关，故在在R7后连接一个电压跟随器，并将R和R减小以提高信号的频率，最终电路图如下。
84O二．实验步骤1 2 3 >严格按照最终电路连接好。
>示波器 A 通道两端接在 A 点与地，B 通道两端接在 O 点与地。
>分别将 R 和 R 调整到 0%与 100%，记录下四组照片，这便是锯79齿波与矩形波的图像。
>将 R 和 R 调整到 50%，记录下这组照片，这便是三角波与方波 的图像。
三．理论分析 4 7 9 1 . 理论分析>锯齿波与矩形波(占空比最低)：由公式η=(R PP +R 调整到 0%时(既 R PP =0Ω时)，占空比最低。
当 R 调整到 0%时，分的电压最小，此时信号的周期最小， 频率最高。
当 R 调整到 100%时，分的电压最大，此时信号的周期最大， 频率最低。
>锯齿波与矩形波(占空比最高)：由公式η=(R PP +R 调整到 100%时(既 R PN =0Ω时)，占空比最高。
模拟电路9章节波形产生电路
当RC电路或RLC电路达到谐振状态时，会产 生振荡，从而形成尖峰波。
电路组成
主要由电阻、电容和电感等元件组成。
应用
尖峰波产生电路广泛应用于信号发生器、电 子乐器和脉冲雷达等领域。
调制波产生电路
调制波产生电路
通过调制信号对载波信号进行调制，产生具有所需波形和参数的调制 波。
电路组成
主要由调制信号源、载波信号源和调制器组成。
任意波形发生器
总结词
任意波形发生器是一种能够产生任意形状的波形信号的电路，其波形形状可以通 过编程或外部控制实现。
详细描述
任意波形发生器通常由数字信号处理器（DSP）或现场可编程门阵列（FPGA）等可 编程器件组成。通过编程或外部控制，可以生成任意形状的波形，并由DAC转换为 模拟信号输出。
08
模拟电路9章节波形产 生电路
目录 CONTENT
• 引言 • 正弦波产生电路 • 方波产生电路 • 三角波产生电路 • 锯齿波产生电路
目录 CONTENT
• 脉冲波产生电路 • 多波形产生电路 • 波形产生电路的应用 • 波形产生电路的展望
01
引言
目的和背景
研究波形产生电路的目的
波形产生电路是模拟电路中的重要组成部分 ，其目的是为了产生各种所需波形，如正弦 波、方波、三角波等。通过对波形产生电路 的研究，可以深入了解电路的基本原理、性 能指标以及实际应用。
工作原理
调制信号源产生的调制信号作为输入信号，载波信号源产生的载波信 号作为载波信号，通过调制器进行调制，从而形成调制波。
应用
调制波产生电路广泛应用于通信、广播、电视和雷达等领域。
07
多波形产生电路
函数信号发生器
模拟电路：第九章 波形发生电路
+
u·i Rb1
Rc
-c
b e
Re
+ Ce
1
C1 2L
C2
+3
u·f
电容三点式振荡电路
RL
电路满足相位 平衡条件
振荡频率：
f0 ≈
2π
1 LC
起振条件：
= 2π
1
L
C1 C2 C1 + C2
β>
C2 • C1
rbe R´
式中R´为折合到管子集电极和发射极间的等效并联总 损耗电阻。
特点： 1. 由于反馈电压取自电容 C2 ，
二、 变压器反馈式振荡电路
+VCC
U·f 与 U·i 相位相同
+
C
• N1
• N2
U·f
Rb2
L
Cb
-
N3 RL
+
振荡频率：
f0 ≈
1 2π LC
+
起振条件：
U·i Rb1
+
Re
Ce
β > rbeR´C M
三、 电感三点式振荡电路
+VCC
Cb +
u·i
Rb2
c b
+
e
Rb1
+
Re
-1
• L1
C
2 •
[例9.2.1]判断以下电路是否满足相位平衡条件？若满足，
RF为多大才能保证电路起振？已知Re1 =4.7 KΩ。 解：
Rb Rc1
Rc2
C1
VT2
VT1 RF
U·f Re1
Re2
+VCC
模拟电子技术(9.1)--波形发生电路
第9章 波形发生电路例题【例9-1】用相位条件判断图9-1所示各正弦波振荡电路能否起振，并说明原因。
R(a) (b)R (c) (d)图9-1 例9-1电路【解9-1】(a)图、(c)图电路不能产生振荡。
(b)图、(d)图电路可能产生振荡。
【解题思路】判断振荡电路是否满足相位平衡条件可以采用瞬时极性法：首先找到反馈端，振荡电路的输入是由反馈信号提供，反馈端即为放大电路的输入端，从输入端到输出端再到反馈端用瞬时极性判断电路是否为正反馈，若为正反馈则满足相位平衡条件，或分别求出A ϕ和F ϕ，看电路是否满足相位平衡条件π2F A n =+ϕϕ。
【解题过程】图9-1 (a)所示电路由两级直接耦合放大器和RC 串并联选频网络组成。
A 点为反馈端，与放大电路的输入端(即VT 1的基极)连接，瞬时极性标注如图9-1(a)所示。
可以看出，o A 180-=ϕ,o F 0=ϕ,该电路不满足产生振荡的相位平衡条件 2F A πϕϕn =+。
所以，该电路不能振荡。
图9-1 (b)所示电路由共射放大电路和三级RC 超前移相网络组成。
共射放大电路的φA ＝－180˚，三级移相网络在信号频率为0到无穷大时相移为＋270˚～0˚，因此存在使相移为＋180˚（φF ＝＋180˚）的频率，即存在满足正弦波振荡相位条件的频率f 0 (此时φA ＋φF ＝0˚)，故电路可能产生振荡。
图9-1 (c)所示电路由单端输入、单端输出差动放大电路和RC 串并联选频网络组成。
瞬时极性标注如图9-1 (c)所示。
可以看出，o A 180-=ϕ,o F 0=ϕ,该电路不满足产生振荡的相位平衡条件。
所以，该电路不能振荡。
图9-1 (d)所示电路由共射放大电路和三级滞后移相网络组成。
共射放大电路的φA ＝－180˚，三级移相网络，在信号频率为0到无穷大时相移为0˚～－270˚，因此存在使相移为－180˚ （φF ＝－180˚）的频率，即存在满足正弦波振荡相位条件的频率f 0（此时φA ＋φF ＝－360˚），故该电路可能产生振荡。
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Q
大
小
0
幅频特性
Q 增大 f
90º
0
-90º
相频特性
Z
L/rC
Z0
1j(ωrL-1ωrC) 1jQ(f/ f0-f0/ f)
模 拟电子技术
5. 并联谐振的本质 — 电流谐振
i
+
iL
ur
L
–
iC C•
IC
•
U
•
I
I•L
I•L -I•C 1) Z = Z0 呈纯阻
2)形成环流，大小是总电流的 Q 倍
R R2 > 2R1 - R3
Au T 1 + R2R /Rf 1 = 3 A u 为使 f( 失1 真 R 小f：/R 1 R) 2 < 2R1
模 拟电子技术
二、RC 移相式振荡电路
C C C R Rf
8
RR
U o
一节 RC 环节 移相 90
二节 RC 环节 移相 180
三节 RC 环节 移相 270
满足产生振荡的相位平衡条件，同性 质电抗的中间点必须接集成运放的同 相输入端。
模 拟电子技术
3、 电感三点式 振荡电路
RB1
×CB
RB2
+VCC
V
•
U i RE
C1
•
Uo
1
CE 2 L1
C
•M
Uf
L2 3
模 拟电子技术
优点： 易起振(L 间耦合紧)； 易调节(C 可调)。
缺点：输出取自电感，对 高次谐波阻抗大， 输出波形差。
对于
f0
2π
1 6RC 的信号，
F 180
A-180 AF0 — 满足相位平衡条件
优点：结构简单
缺点：选频特性差，输出波形差
模 拟电子技术
7.1.3 LC 振荡电路
类 一型 、： 变变压压器器反反馈馈式式LC、振电荡感电三路点式、 电容三点式
(一) LC 并联回路的特性
L 的等
L
效损耗 电阻
. Is
F = 0º
同相 放大器
2) 电路：
A = 2n
Rf R1
8
U•
R
i
C
U• f
U• o
CR
模 拟电子技术
AF2n
3)振荡频率
f0
1 2RC
4)振荡条件
A•uF•u 1
•
F
1
3
A• 3
应使： Rf R12 Rf 2R1
Rf 不能太大，否则 正弦波将变成方波
模 拟电子技术
5)稳幅措施
为使电 Au 为非线性，起振时，应使 Au > 3，稳幅后 Au = 3。
ICILZ Z L 0 IQ ω ω 00 L LIQ I
模 拟电子技术
(二)变压器反馈式振荡电路
RB1
CL
A -180 +VCC F 180
AF 0
×CB
RB2
V RE
—满足相位平衡条件
CE
1
f0 2 LC
模 拟电子技术
二、三点式 LC 振荡电路
1、电感三点式和电容三点式LC正弦波发生器
把并联LC回路中的C或L分成两个，则LC回路就 有三个端点。把这三个端点分别与三极管的三个 极相连，就形成了LC三点式正弦波发生电路。 它们又分为电感三点式和电容三点式两类。
模电基础之波形发生电 路
模 拟电子技术
7.1 正弦波振荡电路
引言 7.1.1 正弦波振荡电路的工作原理 7.1.2 RC 正弦振荡 7.1.3 LC 正弦振荡
模 拟电子技术
模 拟电子技术
模 拟电子技术
模 拟电子技术
模 拟电子技术
模 拟电子技术
模 拟电子技术
2. RC 桥氏振荡电路 1) 组成：
o
L
1
2
模 拟电子技术
-AXX
-XXX ujo1 r X 3 XX
31
2
o1
2
3
为了产生振荡，由上式可得：
X-XX和
3
1
2
AF
-
A uo
X 1
uu
X
3
因此，X 必须与 X 异号。由于
3
1
U -I
o3
所以必然有 X X
3
1
模 拟电子技术
结论：在LC三点式正弦波发生电路中，为了
U
uo L 0
L
因此
F Z /Z Z
u
1
1
3
-A Z Z
A u F urZ Z Z uo 1 Z 2 Z Z
o1
2
3
21
3
-XXXA uZ oj1Z r 2 XXX
2
1
3
o
1
2
3
其中，
模 拟电子技术
为了使电路振荡，应有 AF 1，上式应为实数， uu
分母的需不应为零，即：
XXX0
1
2
3
X- XX
C 3的改进 1 1 1 1 C C1 C2 C3
f021LC21L3 C
模 拟电子技术
三、石英晶体(Crystal)振荡电路 (一)石英晶体谐振器的阻抗特性
1. 结构和符号
化学成分 SiO2
结构
涂银层
焊点 晶片
符号
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2. 压电效应
形变
形变
机械振动 外力
压电谐振— 外加交变
电压的频率等 于晶体固有频 率时，机械振 动幅度急剧加 大的现象。
二极管稳幅 热敏电阻稳幅R2
4.3 k
R3
f0
1 2RC
22 k
正温R1度系数
6.2 k
V1 V2Rf
R1 U o
8 8
f0 =负1.温94度k系Hz数 12.4 k > R2 > 8.1 k
起振时信号小，
8.2 k
0.01 F
起振后二极管U电0i.0R阻1 逐FC渐8减.2Uk小f ， C
Au 二1极+U管(Ro 电2+阻R3大)/R1 > 3
LC三点式正弦波发生电路图
a）电感三点式
b）电容三点式
模 拟电子技术
2、组成LC三点式正弦波发生电路的规律
LC三点式正弦波发生电路的一般结构如下图所示。
a）反相放大
b）同相放大
图 LC三点式正弦波发生电路的一般结构
若考虑到a中的负载阻抗
，
运放输出电阻为 r 0
模 拟电子技术
无反馈时的 A - A Z /r Z
f021 LC 2(L 1L 1 22M )C
模 拟电子技术
4、 电容三点式振荡电路 考毕兹振荡器(Colpitts)
RB1
+VCC
CB
×RB2
V
•
U i RE
•
Uo
C1 CE 2
1
C3
L
•
U
f
C2
3
f0
1 2 LC 2
1 C1C2
L
C1C2
模 拟电子技术
优点：波形较好 缺点：
1) 调频时易停振 2) V 极间电容影响 f0
C r
Z
Z
1 jωC
L(/r
rCjωL
)
11
j(L(r-
1
jωL
))
jωC r rC
模 拟电子技术
1. 谐振频率 f0
ω0
1， LC
f0
2π
1 LC
2. 谐振阻抗 Z0
Z0
L rC
Z0Qω0LQω0C 3. 回路品质因数 Q
Qω0L 1 1 r rω0C r
L C
模 拟电子技术
4. 频率特性
Z 0 Z
3
1
2
进而可得
AF-
AXX uo 1 2
-A uX o 1
u u XXX XX
21
3
1
3
AX - uo 1
X 2
模 拟电子技术
上式说明，为了产生振荡， X 1 、X 2 的符号必须 而 X 必须与它们异号。
3
由因为：
Z
A A L
u
r uo Z
o
L
所以得：
F
Z 1
u Z Z
1
2
AuFu -rZ AuoZ Z LZ1Z