模拟电子技术基础第九讲正弦波信号产生电路
模拟电子技术课件第九章 信号产生电路[可修改版ppt]
![模拟电子技术课件第九章 信号产生电路[可修改版ppt]](https://img.taocdn.com/s3/m/9b8520a108a1284ac85043bc.png)
f f0 2π1RC
F
Vf Vo
1 3
F=0
为满足振荡的幅度条件 AF 1，所以
Af≥3。加入R3、R4支路，构成串联电压负反馈。
Af
1 R3 R4
3
(2) RC文氏桥振荡电路的稳幅过程
RC文氏 桥振荡电路的 稳幅作用是靠 热敏电阻R4实 现的。
R4是正温度系数热敏电 阻，即温度升高，R4的 阻值增加，负反馈增强， 输出幅度下降。反之输 出幅度增加。若热敏电 阻是负温度系数，应放 置在?
有关同名端的极性请参阅下图。
变压器反馈LC 振荡电路的振荡频 率与并联LC谐振电 路相同，为
f0
2π
1 LC
同名端的极性
电感三点式LC振荡电路
Z1 Z 2 R1 (1/ jC1) + [R2 /(1 jR2C2)]
R2
[R1 (1/ jC1)](1 jR2C2) R2
R2
R1 (1/ jC1) + jR1R2C2 R2C2 / C1 R2
1
(1
R
1
C 2)
j(R
C
-
1
)
RC
1 2 R C
21
21
F
1
(1
R
1
C 2)
§ 9.3 LC正弦波振荡电路
LC正弦波振荡电路的构成与RC正弦波振
荡电路相似，包括有放大电路、正反馈网络、 选频网络和稳幅电路。这里的选频网络是由
LC并联谐振电路构成，正反馈网络因不同类 型的LC正弦波振荡电路而有所不同。
LC并联谐振电路的频率响应 变压器反馈LC振荡电路
电感三点式LC振荡电路
电容三点式LC振荡电路
正弦波发生电路
称 为自激振荡条件。
由于A,F为复数形式，故自激振荡条件又可以表示为：
及 n=0,1,2… Z为整数
①由于场效应管的gm>0，以及电阻
因此式（9）中须有 。即X1和X3必须是同类电抗。
而为满足（8）式，可知X2必须为和X1、X3的相反类电抗。例如X1、X3为电感时X2必须为电容。
②通常分析时，由式（8）解得三点式振荡器的振荡频率，由式（9）求得电路的起振条件。
4、电容三点式振荡器
④当ω>ωp时，X(ω)<0
石英晶体呈容性阻抗
从上述阻抗特性说明：
图13
①当ω=ωs时，石英晶体阻抗为零（忽略R时，若计及R的影响，则为很小的电阻值）。
②当ωs<ω<ωp时，石英晶体相当于一个高Q值电感。
利用上述的两个特性，可以组成两类石英晶体正弦振荡器。
2、石英晶体振荡器
①利用Z(jω)呈高Q值电感特性，替代LC三点式振荡器中的电感，组成振荡频率为石英晶体并联谐振频率ωp的正弦振荡器。如图14（a）和（b）。
1、由闭合环路组成的自激振荡器，其振荡产生的起始信号来自于电路中的各种起伏和外来扰动，例如电路接通电源瞬间的电冲击、电子器件的噪声电压等等，这些电信号中含丰富的频率成分，经选频网络
选出某频率的信号输送至放大器A放大后，经F网络反馈后再放大，……，反复循环直至电路的输出Xo由小至大。最后建立和形成稳定的波形输出。
图7
图8
2、将场效应管的低频等效电路替代图7得图8等效电路，并分析得出：
及
由式（5）或式（7）的自激振荡条件：T=AF=1 有 ：
正弦信号产生电路
vIvP时v， OVOL (低电 ) 平
vIvP时v， OVOH (高电 ) 平
而vp与v0有关，对应于v0的两个电压值可得vp的 两个门限电压(上门限电压和下门限电压) 。
7
9.8 非正弦信号产生电路
9.8.1 比较器
2. 迟滞比较器(施密特触发器)
(1) 电路组成
vI
vN
–
vO
特点：正反馈
VREF
VREF
R2
vP
A +
(2) 门限电压
=1V 100
R1
vPR1R 1R2VREFR1R 2R2vO
10k
下门限电压VT-： v0=VOL时的门限电压。
VT
R1VREF R1R2
R1R 2R2VOL
9
9.8 非正弦信号产生电路
9.8.1 比较器
2. 迟滞比较器(施密特触发器)
(1) 电路组成
vI
vN
vI
VOL =-5V时：
VREF =1V
vN
R2 vP 100
–
A +
R1
vO
VT
R1VREF R2VOH R1R2 R1R2
＝1.04V
10k
VT
R1VREF R2VOL R1R2 R1R2
＝0.94V
V TV TV TR 2(V R O 1H R V 2O)L＝0.1V
11
9.8 非正弦信号产生电路
9.8.1 比较器
2. 迟滞比较器(施密特触发器)
(3) 传输特性
vI
vN
–
vO
当vI=0时： v0=VOH , vp=VT+
VREF
完整版)模拟电子技术基础-知识点总结
完整版)模拟电子技术基础-知识点总结共发射极、共基极、共集电极。
2.三极管的工作原理---基极输入信号控制发射结电流，从而控制集电极电流，实现信号放大。
3.三极管的放大倍数---共发射极放大倍数最大，共集电极放大倍数最小。
三.三极管的基本放大电路1.共发射极放大电路---具有电压放大和电流放大的作用。
2.共集电极放大电路---具有电压跟随和电流跟随的作用。
3.共基极放大电路---具有电压放大的作用，输入电阻较低。
4.三极管的偏置电路---通过对三极管的基极电压进行偏置，使其工作在放大区，保证放大电路的稳定性。
四.三极管的应用1.放大器---将弱信号放大为较强的信号。
2.开关---控制大电流的通断。
3.振荡器---产生高频信号。
4.稳压电源---利用三极管的负温度系数特性，实现稳定的输出电压。
模拟电子技术复资料总结第一章半导体二极管一.半导体的基础知识1.半导体是介于导体和绝缘体之间的物质，如硅Si、锗Ge。
2.半导体具有光敏、热敏和掺杂特性。
3.本征半导体是纯净的具有单晶体结构的半导体。
4.载流子是带有正、负电荷的可移动的空穴和电子，是半导体中的两种主要载流体。
5.杂质半导体是在本征半导体中掺入微量杂质形成的半导体。
根据掺杂元素的不同，可分为P型半导体和N型半导体。
6.杂质半导体的特性包括载流子的浓度、体电阻和转型等。
7.PN结是由P型半导体和N型半导体组成的结，具有单向导电性和接触电位差等特性。
8.PN结的伏安特性是指在不同电压下，PN结的电流和电压之间的关系。
二.半导体二极管半导体二极管是由PN结组成的单向导电器件。
1.半导体二极管具有单向导电性，即只有在正向电压作用下才能导通，反向电压下截止。
2.半导体二极管的伏安特性与PN结的伏安特性相似，具有正向导通压降和死区电压等特性。
3.分析半导体二极管的方法包括图解分析法和等效电路法等。
三.稳压二极管及其稳压电路稳压二极管是一种特殊的二极管，其正常工作状态是处于PN结的反向击穿区，具有稳压的作用。
9 正弦波信号产生电路
（定性分析）
调整变压器的匝数比，可以 满足 AF 1 ，电路可以起振。 4. 稳幅 BJT进入非线性区，波形 出现失真，从而幅值不再增加，达到稳幅目的。
5. 选频 虽然波形出现了失真，但由于LC谐振电路的Q值很高，选 频特性好，所以仍能选出0的正弦波信号。
所以振荡条件为
A( ) F ( ) 1
振幅平衡条件
a ( ) f ( ) 2n
相位平衡条件
5
2. 起振和稳幅
起振条件
A( ) F ( ) 1
a ( ) f ( ) 2n
# 振荡电路是单口网络，无须输入信号就能起振，起振的 信号源来自何处？ 噪声中，满足相位平衡条件的某一频率 0 的信号被放大， 成为振荡电路的输出信号。 当输出信号幅值增加到一定程度时，就要限制它继续增 加，否则波形将出现失真。 稳幅的作用就是，当输出信号幅值增加到一定程度时， 使振幅平衡条件从 AF 1 回到 AF 1 。
6
3. 基本结论
正弦波持续振荡的两个条件是：
①振幅平衡条件（幅值条件） AF=1
②相位平衡条件
①放大电路 ②正反馈
a ( ) f ( ) 2n
从电路结构上来看，一个振荡电路必须满足三个条件：
③选频网络（只对某一固定频率发生振荡）
欲使振荡电路自行建立振荡，则必需满足
AF 1
AV 1 Rp3 R3 RDS 3
稳幅原理
Vo
VGS (负值)
RDS
AV
AV 3
AV FV 1 稳幅
14
（3）采用非线性元件二极管
《模拟电子技术》课件第9章 信号发生电路
电路可以输出频率为
f0
AV
FV 3 1
2πRC
1 1
3
的正弦波
RC正弦波振荡电路一般用于产生频率低于 1 MHz 的正弦波
4. 稳幅措施
采用非线性元件 热敏元件
起振时，
AV
1
Rf R1
3
即 AV FV 1
热敏电阻的作用
热敏电阻
Vo
Io
Rf 功耗
Rf 温度
Rf 阻值
AV
AV 3
四、 三端式LC振荡电路 2. 电容三点式振荡电路
T
Rc
C1
Rb2 Rb1
L
+ +
C2
–
– +–
+
A β RC
rb e
F Vf C1
Vo
C2
令 A F C1 β RC 1
C 2 rbe
起振条件为 β C 2 rbe
C1 RC
谐振频率
f0
2π
1 LC
C C1C2 C1 C2
四、 三端式LC振荡电路 3. 电感三点式振荡电路
§9.2 RC正弦波振荡电路
一、RC串并联网络振荡电路 1. 电路组成
RC桥式振荡电路
i2
R2
R1
i1
vN -
vI
vP
A +
vO
反馈网络兼做选频 网络
AV
1
Rf R1
2. RC串并联选频网络的选频特性
1
1
Z R jω C
Z2 R// jωC
FV
V f V1
Z2 Z1 Z2
jωCR (1 ω2 R2C 2 ) 3 jωCR
(完整版)模拟电子技术基础_知识点总结
模拟电子技术复习资料总结第一章半导体二极管一.半导体的基础知识1.半导体---导电能力介于导体和绝缘体之间的物质(如硅Si、锗Ge)。
2.特性---光敏、热敏和掺杂特性。
3.本征半导体----纯净的具有单晶体结构的半导体。
4. 两种载流子----带有正、负电荷的可移动的空穴和电子统称为载流子。
5.杂质半导体----在本征半导体中掺入微量杂质形成的半导体。
体现的是半导体的掺杂特性。
*P型半导体:在本征半导体中掺入微量的三价元素（多子是空穴，少子是电子）。
*N型半导体: 在本征半导体中掺入微量的五价元素（多子是电子，少子是空穴）。
6. 杂质半导体的特性*载流子的浓度---多子浓度决定于杂质浓度，少子浓度与温度有关。
*体电阻---通常把杂质半导体自身的电阻称为体电阻。
*转型---通过改变掺杂浓度，一种杂质半导体可以改型为另外一种杂质半导体。
7. PN结* PN结的接触电位差---硅材料约为0.6~0.8V，锗材料约为0.2~0.3V。
* PN结的单向导电性---正偏导通，反偏截止。
8. PN结的伏安特性二. 半导体二极管*单向导电性------正向导通，反向截止。
*二极管伏安特性----同ＰＮ结。
*正向导通压降------硅管0.6~0.7V，锗管0.2~0.3V。
*死区电压------硅管0.5V，锗管0.1V。
3.分析方法------将二极管断开，分析二极管两端电位的高低:若 V阳 >V阴( 正偏 )，二极管导通(短路);若 V阳 <V阴( 反偏 )，二极管截止(开路)。
1）图解分析法该式与伏安特性曲线的交点叫静态工作点Q。
2) 等效电路法➢直流等效电路法*总的解题手段----将二极管断开，分析二极管两端电位的高低:若 V阳 >V阴( 正偏 )，二极管导通(短路);若 V阳 <V阴( 反偏 )，二极管截止(开路)。
*三种模型➢微变等效电路法三. 稳压二极管及其稳压电路*稳压二极管的特性---正常工作时处在PN结的反向击穿区，所以稳压二极管在电路中要反向连接。
正弦波信号源电路工作原理
正弦波信号源电路工作原理
嘿，朋友们！今天咱们要来好好聊聊正弦波信号源电路的工作原理，这可真是个超级有趣的玩意儿啊！
你想想看，正弦波就像是音乐中的旋律一样，优美而有规律。
那正弦波信号源电路呢，就像是一位神奇的魔法师，能变出这美妙的正弦波来！
比如说，我们家里的电器，像电视、音响之类的，它们里面可都离不开正弦波信号源电路呢！它就像一个默默工作的小英雄，虽然我们平时可能不太注意它，但没有它可不行啊！
正弦波信号源电路是怎么工作的呢？这就好像是一场精彩的表演！首先呢，有电源给它提供能量，这就好比是演员有了充足的体力。
然后呢，通过一系列的电子元件，就像演员们默契的配合一样，最终产生出了那漂亮的正弦波。
哎呀，你说这巧不巧！就像我们搭积木，一块一块地堆起来，就变成了一个漂亮的造型。
正弦波信号源电路不也是这样嘛，各种元件组合在一起，就产生了神奇的效果！
“嘿，小李，你知道正弦波信号源电路吗？”“当然知道啦！这可是个很重要的东西呢！”我们平时和朋友们聊天的时候，也会谈论到它呀。
而且啊，这正弦波信号源电路还特别稳定可靠呢，就跟我们的好朋友一样，一直陪伴着我们的电器设备稳定运行。
总之呢，正弦波信号源电路的工作原理真的是太有意思啦！它在我们的生活中扮演着不可或缺的角色，没有它，好多东西都没法正常工作啦！所以啊，我们真的应该好好感谢这位小小的“幕后英雄”啊！。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
即振荡频率为
电子技术基础精 品课程——模拟
(+)
× (+)
(+) (-)
反馈
(+) (+)
(+)
(+) ×
反馈
满足相位平衡条件 电子技术基础精 品课程——模拟
满足相位平衡条件
9.3.3 LC三点式振荡电路
1. 三点式LC并联电路
仍然由LC并联谐振电路构成选频网络 中间端的瞬时电位一定在首、尾端
电位之间。 三点的相位关系 A. 若中间点交流接地，则首端与尾端
电子技术基础精 品课程——模拟
例如文氏桥典型电路
+×+
+
T2
电子技术基础精 品课程——模拟
例9-1：根据相位平衡条件，利用瞬时极性法判断以下电路能否 振荡
Rb1
RC1
+
T1
+
× Re1
RC2 +Vcc
-
T2
C
R-
Ce Re2
RC
不满足相位平衡条件，不能振荡 电子技术基础精 品课程——模拟
作业
• P312 • • • •
模拟电子技术基础第九 讲正弦波信号产生电路
2020年7月18日星期六
9.1 正弦波振荡器的振荡条件
• 正弦波振荡电路
– 没有输入信号，依靠自激振荡产生正弦波输 出信号的电路
• 组成：
1. 放大电路 2. 正反馈网络 3. 选频网络 4. 稳幅环节
正反馈框图如图示 。（注意与负反馈方
框图的差别）
1 振荡条件
则，输出频率为
的正弦波。
RC正弦波电振子荡技术电基路础一精般用于产生频率低于 1 MHz 的正弦波
品课程——模拟
5. 稳幅措施
●采用非线性元件自动调 整反馈的强弱从而稳幅。
(1)热敏元件 起振时，
即 负温度系数热敏电阻的作用
热敏电阻
稳幅
思考？ 可否采用正温度系数的热敏电阻？应怎样连接？
电子技术基础精 品课程——模拟
•放大电路Av为电压串联负反 馈，具有Ri高，Ro低的特点
Av为同相比例运算电路
•Z1、Z2、R1、Rf构成一个四臂电桥
电子技术基础精 品课程——模拟
2. RC串并联选频网络的选频特性
反馈系数
又
且令
幅频响应
电子技术基础精 品课程——模拟
则 相频响应
当
幅频响应有最大值
相频响应
电子技术基础精 品课程——模拟
结构：
晶体机械变形
极板间加机械力
晶体产生电场
压电效应： 交变电压
机械振动 交变电压
机械振动的固有频率与晶片尺寸有关，稳定性高
当交变电电压子频技率术基=础固精有频率时，振幅最大 －－压电谐振
品课程——模拟
2. 石英晶体的基本特性与等效电路
等效电路
C0——静态电容(两极板之间 的电容，几PF~几十PF)
相位相反。 B. 若首端或尾端交流接地，则其他两
端相位相同。
电感三点式
适当选取L2/L1可起振
对高次谐波阻抗大，输 出谐波分量大，波形不 理想
适当选取C2/C1可起振 对高次谐波阻抗小，输 出波形好
电容三电点子式技术基础精 品课程——模拟
2. 电感三点式振荡电路
中间点交流接地，首 端与尾端相位相反
(2)串联晶体振荡电路－ －工作在串联谐振状态， 石英晶体作为一个正反馈 通路元件。(呈阻性)
串联型晶体振荡器
由晶体电抗特性可知，当 ƒ=ƒs时，晶体相当于一个“短路” 元件，串联型晶体振荡器正是 利用晶体这一特性构成的正弦 波振荡电路。
石英晶体接在T1、T2组成的两极放大器的正反馈网络中， 起到选频和正反馈作用。当电路调谐到石英晶体的串联谐振频 率ƒs时，石英晶体阻抗最小(相当于短路)，电路的正反馈最强， 且相移为零，满足振荡条件。而对其它频率的信号，晶体阻抗 很大，正反馈很弱，电路不能起振。可见这种电路的振荡频率ƒ0 是由石英晶体的串联谐振频率ƒs所决定的，即： ƒ0 = ƒs而不取 决于振荡回路。
9.2.1 9.2.2 9.2.4 9.2.5
9.3 LC正弦波振荡器
9.3.1 LC选频放大电路 9.3.2 变压器反馈式LC振荡电路 9.3.3 三点式LC振荡电路
电子技术基础精 品课程——模拟
9.3 LC正弦波振荡器
9.3.1 LC选频放大电路
1. 并联谐振回路
一般有
则
等效损耗电
阻
当
时，电路谐振。
所以
2. 石英晶体的基本特性与等效电路 实际使用时外接一小电容Cs
则新的谐振频率(标称频率)为
由于
由此看出
调整
电子技术基础精 品课程——模拟
3. 石英晶体振荡电路
(1)并联晶体振荡电路－－工作在 并联谐振状态，晶振作为电容三 点式LC选频网络中的一个元件（ 代替L）。
电子技术基础精 品课程——模拟
品课程——模拟
9.4 石英晶体振荡电路
1. 频率稳定问题 频率稳定度一般由
来衡量
——频率偏移量。 ——振荡频率。 Q值越高，选频特性越好，频率越稳定。
LC振荡电路 石英晶体振荡电路
Q =数百 Q =10000 500000
电子技术基础精 品课程——模拟
2. 石英晶体的基本特性与等效电路
极板间加电场
品课程——模拟
×
电子技术基础精 品课程——模拟
分别标出图中所示各电路中变压器的同名端，使 之满足正弦波振荡的相位条件。
+
-
+
+
×+
+
பைடு நூலகம்
×+ +
+ +× +
电子技术基础精 品课程——模拟
+-
-
×+
分别判断图中所示各电路是否满足正弦波振 荡的相位条件，不满足的请改正
-
＋× +
×+
电容三点式
+ + +×
电子技术基础精
电子技术基础精品课程——模拟电子技术基础
振幅平衡条件 相位平衡条件
•是平衡条件，电路处于稳态振荡
•要使电路自行振荡，需满足起振条件
2 起振条件
思考？ 振荡电路是单口网络，无须输入信号就能起振，起振 的信号源来自何处？
电路的电磁波干扰
电子技术基础精 品课程——模拟
3 起振与稳幅
起振
稳幅
• 频率成分丰富的随机噪声信号中恰好有ω0=2πf0，使起振条件得 以满足（选频网络），产生增幅振荡，自激
2. 相位平衡条件
3. 幅值平衡条件
通过选择高值/gm和R的BJT 、FET和调整变压器的匝数比， Cg
可以满足
,电路可以起振。
4. 稳幅 BJT/FET进入非线性区，波形
R
VDD
g
d
T
g
s
出现失真，从而幅值不再增加，达到稳幅目的。 5. 选频
虽然波形出现了失真，但由于LC谐振电路的Q值很高，选
频特性好，所以仍能选出ω0= 的正弦波信号。
振荡频率:
电子技术基础精 品课程——模拟
3. 电容三点式振荡电路
谐振频率
电子技术基础精 品课程——模拟
例9-2：根据相位平衡条件，利用瞬时极性法判断以下电路能否振 荡?若能，写出振荡频率表达式
+
+
-
×
+
谐振频率
电子技术基础精 品课程——模拟
+ + ×+
满足相位平衡条件
电子技术基础精 品课程——模拟
(4)稳幅环节（电路易于起振并逐步稳幅振荡，使波形失 真小）
电子技术基础精品课程——模拟电子技术基础
9.2 RC正弦波振荡器
1. 电路原理图 2. RC串并联选频网络的选频特性 3. 振荡的建立与稳定 4. 振荡频率与振荡波形 5. 稳幅措施
电子技术基础精 品课程——模拟
1. 电路原理图
•反馈网络兼做选频网络,为正 反馈。
L——机械振荡的惯性10~102mH C——晶片的弹性10-4~10-1PF R——晶片振动时因摩擦而造成 的损耗 102Ω
特性:2个谐振频率 A. 串联谐振
R、L、C支路串联谐振
晶体等效阻抗为纯阻性
B. 并联谐振 当f高于fs，R、L、C支路呈感性，与Co并联谐振
电子技术基础精 品课程——模拟
通常
若环路增益 则
去掉
仍有稳定的输出
又 所以振荡条件为
振幅平衡条件 相位平衡条件
电子技术基础精 品课程——模拟
更关键
1 振荡条件
振荡条件
振幅平衡条件 相位平衡条件
思考？ 与自激振荡条件有何异同？
自激振荡条件 自激振荡幅值条件
ja (w) + jf (w) = (2n +1)p 自激振荡相位条件
常据相位平衡条件，利用瞬时极性法判断电路可否振荡。
为谐振频率
谐振时阻抗最大，且为纯阻性，容抗等于感抗，
其中
同时有电子技术基础精
品课程——模拟
为品质因数(几十～几百) 即
Z0为谐 振阻抗
相对失谐量 w偏离w0的程度
当Z仅局限于w0附近时， 近似有w=w0, w-w0=w
感性
容性
电子技术基础精 品课程——模拟
9.3.2 变压器反馈式LC振荡电路 1. 电路结构
• 在幅值不断增大的输出信号发生失真之前，要采取措施加以限 制（限幅、稳幅），增幅振荡→等幅振荡
→
4 正弦波振荡电路的基本组成