第7章：信号产生电路
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脉冲信号的产生及波形变换
7.1 多谐振荡器
一、 由门电路构成的多谐振荡器 二、由555定时器构成的多谐振荡器 三、 多谐振荡器的应用
3
第7章 脉冲信号的产生及波形变换
一、 由门电路构成的多谐振荡器
能产生矩形脉冲的自激振荡电路叫做多谐振荡器。
1、RC环形多谐振荡器
G1 ui1 &
G2 ui2 & uo2
R
C
G3 ui3 & RS
uo (ui1)
动翻转的工作过程
0 ui2
t1 t2 t3
t
(uo1)
G1
G2
ui1 & ui2 & uo2
G3 ui3 &
0 uo uo2
t
R
RS
0
t
ui3
C (a) 电路图
UT
t
0
(b) 波形图
在t2时刻，uo2变为低电平，电容C开始通过电阻R放电。随着放 电的进行，ui3逐渐下降。在t3时刻，ui3下降到UT，使uo（ui1）又 由0变为1，第二个暂稳态结束，电路返回到第一个暂稳态，又 开始重复前面的过程。
24
第7章 脉冲信号的产V生DD及波形变换
ui
ui
号
发
生
器
FF1 Q1 FF2
Q2 FF14 Q14 FF15 Q15 分
C1
C1
C1
C1
频
电
f0
f1
f2
f14
f
路
32768Hz 16384Hz 8192Hz 2Hz
1Hz 17
第7章 脉冲信号的产生及波形变换
模拟声响电路
VCC
R1
84
7
一、 由门电路构成的多谐振荡器 二、由555定时器构成的多谐振荡器 三、 多谐振荡器的应用
3
第7章 脉冲信号的产生及波形变换
一、 由门电路构成的多谐振荡器
能产生矩形脉冲的自激振荡电路叫做多谐振荡器。
1、RC环形多谐振荡器
G1 ui1 &
G2 ui2 & uo2
R
C
G3 ui3 & RS
uo (ui1)
动翻转的工作过程
0 ui2
t1 t2 t3
t
(uo1)
G1
G2
ui1 & ui2 & uo2
G3 ui3 &
0 uo uo2
t
R
RS
0
t
ui3
C (a) 电路图
UT
t
0
(b) 波形图
在t2时刻，uo2变为低电平，电容C开始通过电阻R放电。随着放 电的进行，ui3逐渐下降。在t3时刻，ui3下降到UT，使uo（ui1）又 由0变为1，第二个暂稳态结束，电路返回到第一个暂稳态，又 开始重复前面的过程。
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第7章 脉冲信号的产V生DD及波形变换
ui
ui
号
发
生
器
FF1 Q1 FF2
Q2 FF14 Q14 FF15 Q15 分
C1
C1
C1
C1
频
电
f0
f1
f2
f14
f
路
32768Hz 16384Hz 8192Hz 2Hz
1Hz 17
第7章 脉冲信号的产生及波形变换
模拟声响电路
VCC
R1
84
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第7章信号调制解调电路
为了正确进行信号调制必须要求ωc>>Ω，通常至
少要求ωc>10Ω。这样，解调时滤波器能较好地将调
制信号与载波信号分开，检出调制信号。若被测信号 的变化频率为0~100Hz，则载波信号的频率ωc>1000 Hz。调幅信号放大器的通频带应为900~1100 Hz。
测控电路
2020/7/19 13
3. 信号调制解调电路
(1) 什么是调幅？写出调幅信号的数学表达式，画 出其波形。 调幅就是用调制信号x去控制高频载波信号的幅值。 常用的是线性调幅，即让调幅信号的幅值按调制 信号x的线性函数变化。 调幅信号的一般表达式可写为：
Us=(Um+mx)cosωct
测控电路
2020/7/19 10
3. 信号调制解调电路
3.1 调幅式测量电路
2020/7/19 8
3. 信号调制解调电路
调制解调的功用与类型
(6) 在测控系统中常用的调制方法有哪几种？
在信号调制中常以一个高频正弦信号作为载波信 号。一个正弦信号Asin(ωt+φ)有幅值、频率、相位 三个参数，可以对这三个参数进行调制，分别称为 调幅(Amplitude modulation)、调频(Frequency modulation)和调相(Phase modulation) 。
测控电路
2020/7/19 4
3. 信号调制解调电路
调制解调的功用与类型
理论基础：傅里叶变换的频移特性（调制定理）
若 f (t) F ( j) 则 f (t) ej0t F[ j( 0 )]
F[ f (t) cos0t] 1 F[ f (t)e j0t ] 1 F[ f (t)e-j0t ]
测控电路
2020/7/19 3
少要求ωc>10Ω。这样，解调时滤波器能较好地将调
制信号与载波信号分开，检出调制信号。若被测信号 的变化频率为0~100Hz，则载波信号的频率ωc>1000 Hz。调幅信号放大器的通频带应为900~1100 Hz。
测控电路
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3. 信号调制解调电路
(1) 什么是调幅？写出调幅信号的数学表达式，画 出其波形。 调幅就是用调制信号x去控制高频载波信号的幅值。 常用的是线性调幅，即让调幅信号的幅值按调制 信号x的线性函数变化。 调幅信号的一般表达式可写为：
Us=(Um+mx)cosωct
测控电路
2020/7/19 10
3. 信号调制解调电路
3.1 调幅式测量电路
2020/7/19 8
3. 信号调制解调电路
调制解调的功用与类型
(6) 在测控系统中常用的调制方法有哪几种？
在信号调制中常以一个高频正弦信号作为载波信 号。一个正弦信号Asin(ωt+φ)有幅值、频率、相位 三个参数，可以对这三个参数进行调制，分别称为 调幅(Amplitude modulation)、调频(Frequency modulation)和调相(Phase modulation) 。
测控电路
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3. 信号调制解调电路
调制解调的功用与类型
理论基础：傅里叶变换的频移特性（调制定理）
若 f (t) F ( j) 则 f (t) ej0t F[ j( 0 )]
F[ f (t) cos0t] 1 F[ f (t)e j0t ] 1 F[ f (t)e-j0t ]
测控电路
2020/7/19 3
《模拟电子技术》电子教案ch71 电子课件
石英晶体振荡器(频率稳定度高)
非正弦波振荡： 方波、三角波、锯齿波等
主要性 输出信号的幅度准确稳定 要求能： 输出信号的频率准确稳定
第 7 章 信号产生电路
7.1.1 正弦波振荡电路的工作原理
振荡条件
一、振荡条件
放大器
U• i
A• u
反馈网络
U• f
F• u
RL U• o
•
Au
U• o U• i
;
形变
外力
形变
机械振动
第 7 章 信号产生电路
3. 等效电路 Co — 晶片静态电容(几 ~ 几十 pF)
Cq
Lq — 晶体的动态电感(103 ~ 102 H)(大) Cq — 晶体的动态电容(< 0.1 pF)(小)
C0
Lq rq — 等效摩擦损耗电阻(小)
rq
大 Q 1 Lq 大
4. 频率特性和谐振频率
第 7 章 信号产生电路
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。
二热极敏管电稳阻幅稳幅R2
4.3 k
R3
22 k
正温R度1 系数
6.2 k
V1 V2Rf
R1 Uo
8 8
f0
1 2RC
负温度系数
f0 = 1.94 kHz
12.4 k > R2 > 8.1 k
f0
2
1 LC
2
1 (L1 L2 2M )C
第 7 章 信号产生电路
(二) 电容三点式振荡电路
考克毕拉兹泼振荡器(Cloalppit)ts)
+VCC
RB1
CB
51单片机第七章信号输入输出
A/D转换器的任务就是在满足奈奎斯特采样定理的条 件下，将模拟信号转换为数字信号。
对于开关量，可以很容易的映射成数字的0或者1，即 TTL的低电平和高电平，映射后的这些数字信号就可以 直接输入到单片机内部。
输出：
处理的结果需要输出，对于开关量的输出，可以简单 地经过映射部件，将单片机的TTL电平输出信号转换成 所需要的开关量进行输出。
7.2.2传感器特性
选择传感器主要考虑灵敏度、响应特性、线性范围、稳 定性、精确度、测量方式等六个方面的问题。
除了以上选用传感器时应充分考虑的一些因素外，还应 尽可能兼顾结构简单、体积小。重量轻、价格便宜、易于维 修、易于更换等条件。
1、灵敏度
一般说来，传感器灵敏度越高越好，因为灵敏度越高， 就意味着传感器所能感知的变化量小，即只要被测量有一微 小变化，传感器就有较大的输出。但是，在确定灵敏度时， 要考虑以下几个问题：
当被测量是一个向量时，并且是一个单向量时， 就要求传感器单向灵敏度愈高愈好；如果被测量是 二维或三维的向量，那么还应要求传感器的交叉灵 敏度愈小愈好。
2、响应特性
传感器的响应总不可避免地有一定延迟，但我们总希 望器)响应时间短，工作频率宽;
7.1 单片机应用系统的结构
图7.1单片机应用系统的基本结构
单片机应用系统的核心任务：
根据一定的输入（前向通道），结合一定的处理算 法，然后作出一定的输出响应（后向通道）。 输入：
包括模拟输入和数字输入，电量信号输入和非电量 信号输入。对于非电量输入需要通过传感器将非电物 理量转换为模拟电信号。 预处理：一般包括放大器和滤波器两部分：
主要应用
压电传感器主要应用在加速度、压力和力等的测量中。
压电式加速度传感器是一种常用的加速度计。它具有结 构简单、体积小、重量轻、使用寿命长等优异的特点。压 电式加速度传感器在飞机、汽车、船舶、桥梁和建筑的振 动和冲击测量中已经得到了广泛的应用，特别是航空和宇 航领域中更有它的特殊地位。
对于开关量，可以很容易的映射成数字的0或者1，即 TTL的低电平和高电平，映射后的这些数字信号就可以 直接输入到单片机内部。
输出：
处理的结果需要输出，对于开关量的输出，可以简单 地经过映射部件，将单片机的TTL电平输出信号转换成 所需要的开关量进行输出。
7.2.2传感器特性
选择传感器主要考虑灵敏度、响应特性、线性范围、稳 定性、精确度、测量方式等六个方面的问题。
除了以上选用传感器时应充分考虑的一些因素外，还应 尽可能兼顾结构简单、体积小。重量轻、价格便宜、易于维 修、易于更换等条件。
1、灵敏度
一般说来，传感器灵敏度越高越好，因为灵敏度越高， 就意味着传感器所能感知的变化量小，即只要被测量有一微 小变化，传感器就有较大的输出。但是，在确定灵敏度时， 要考虑以下几个问题：
当被测量是一个向量时，并且是一个单向量时， 就要求传感器单向灵敏度愈高愈好；如果被测量是 二维或三维的向量，那么还应要求传感器的交叉灵 敏度愈小愈好。
2、响应特性
传感器的响应总不可避免地有一定延迟，但我们总希 望器)响应时间短，工作频率宽;
7.1 单片机应用系统的结构
图7.1单片机应用系统的基本结构
单片机应用系统的核心任务：
根据一定的输入（前向通道），结合一定的处理算 法，然后作出一定的输出响应（后向通道）。 输入：
包括模拟输入和数字输入，电量信号输入和非电量 信号输入。对于非电量输入需要通过传感器将非电物 理量转换为模拟电信号。 预处理：一般包括放大器和滤波器两部分：
主要应用
压电传感器主要应用在加速度、压力和力等的测量中。
压电式加速度传感器是一种常用的加速度计。它具有结 构简单、体积小、重量轻、使用寿命长等优异的特点。压 电式加速度传感器在飞机、汽车、船舶、桥梁和建筑的振 动和冲击测量中已经得到了广泛的应用，特别是航空和宇 航领域中更有它的特殊地位。
第7章 信号处理电路 习题解答
综上所述，仪表放大器的特点是：具备足够大的放大倍数、高的输入电阻和高共模抑制比。
7.3简述电荷放大器有什么特点，应用于何种场合。
解：电荷放大器应用于压电式加速度传感器、压力传感器等的后端放大。
上述两种传感器属于电容性传感器，这类传感器的阻抗非常高，呈容性，输出电压很微弱；他们工作时，将产生正比于被测物理量的电荷量，积分运算电路可以将电荷量转换成电压量，电路如下图所示。
解：1）LBF；2）BPF；3）HPF；4）BEF。
二、判断下列说法是否正确，用 “√”（正）和“ ”（误）填入括号内。
1）高通滤波器的通频带是指电压的放大倍数不变的频率范围。（）
2）低通滤波器的截止频率就是电压放大倍数下降1/2的频率点。（）
3）带通滤波器的频带宽度是指电压放大倍数大于或等于通带内放大倍数0.707的频率范围。（）
其中 ；
该滤波器为二阶低通滤波电路，幅频特性如下图：
7.7试说明图P7－8所示各电路属于哪种类型的滤波电路，是几阶滤波电路。
（1）
（2）
图P7-7
解：
图（1）所示电路二阶带通滤波器或者二阶带阻滤波器。
前一个运放为高通滤波器（截止频率f1），后一个运放为低通滤波器（截止频率f2），如果 ，则f1<f2，该滤波器为二阶带通滤波器；如果 ，则f1>f2，该滤波器为二阶带阻滤波器。
电容性传感器可等效为因存储电荷而产生的电动势Ut与一个输出电容Ct串联，如图中虚线框内所示。根据集成运放的特点，可得到输出电压为： 。
7.4简述隔离放大器有什么特点，应用于何种场合。
解：隔离放大器通常应用于远距离信号传输。
在远距离信号传输的过程中，常因强干扰的引入使放大电路的输出有很强的干扰背景，甚至将有用信号淹没，造成系统无法正常工作。隔离放大器将电路的输入侧和输出侧在电气上完全隔离，它既可切断输入侧和输出侧电路间的直接联系，避免干扰混入输出信号，又可使有用信号畅通无阻。目前集成隔离放大器有变压器耦合式、光电耦合式和电容耦合式三种。
7.3简述电荷放大器有什么特点，应用于何种场合。
解：电荷放大器应用于压电式加速度传感器、压力传感器等的后端放大。
上述两种传感器属于电容性传感器，这类传感器的阻抗非常高，呈容性，输出电压很微弱；他们工作时，将产生正比于被测物理量的电荷量，积分运算电路可以将电荷量转换成电压量，电路如下图所示。
解：1）LBF；2）BPF；3）HPF；4）BEF。
二、判断下列说法是否正确，用 “√”（正）和“ ”（误）填入括号内。
1）高通滤波器的通频带是指电压的放大倍数不变的频率范围。（）
2）低通滤波器的截止频率就是电压放大倍数下降1/2的频率点。（）
3）带通滤波器的频带宽度是指电压放大倍数大于或等于通带内放大倍数0.707的频率范围。（）
其中 ；
该滤波器为二阶低通滤波电路，幅频特性如下图：
7.7试说明图P7－8所示各电路属于哪种类型的滤波电路，是几阶滤波电路。
（1）
（2）
图P7-7
解：
图（1）所示电路二阶带通滤波器或者二阶带阻滤波器。
前一个运放为高通滤波器（截止频率f1），后一个运放为低通滤波器（截止频率f2），如果 ，则f1<f2，该滤波器为二阶带通滤波器；如果 ，则f1>f2，该滤波器为二阶带阻滤波器。
电容性传感器可等效为因存储电荷而产生的电动势Ut与一个输出电容Ct串联，如图中虚线框内所示。根据集成运放的特点，可得到输出电压为： 。
7.4简述隔离放大器有什么特点，应用于何种场合。
解：隔离放大器通常应用于远距离信号传输。
在远距离信号传输的过程中，常因强干扰的引入使放大电路的输出有很强的干扰背景，甚至将有用信号淹没，造成系统无法正常工作。隔离放大器将电路的输入侧和输出侧在电气上完全隔离，它既可切断输入侧和输出侧电路间的直接联系，避免干扰混入输出信号，又可使有用信号畅通无阻。目前集成隔离放大器有变压器耦合式、光电耦合式和电容耦合式三种。
第7章正弦信号发生器
••
AF 1
vo不再增大，自激振荡建立
自激振荡建立过程可用 下面的特性曲线来说明
vo
vi A vo
vo
vf F
F（反馈特性）
vvoo43
vo2 vo1
vi1’ vf1 vf2 vf3 vf4 vi2’ vi3’ vi4’ vi5’
A（放大特性）
vi’（vf）
若F不同时 F太小 F合适
F太大
返回
正弦振荡器——自激振荡产生单一频率的 正弦信号的电路。
2、自激振荡的平衡条件
• 设想：
vi vi
v’i A
vo
vo
vf F
要保证vo不变，则必有：
vf = vi 又：vf = F vO vi = vO /A
11-1振荡条件动画
vf = vi 即
返回
••
AF 1 ——自激振荡的平衡条件
2020/6/20
1
2RC
•
f=f0时，
•
F
•
F
1
max 3
0 • f=f0时， • 即：vf和vo同相
F
2020/6/20
返回
7.2.2 RC文氏桥振荡电路
1 对放大器的要求 2 分立元件RC文氏桥振荡电路 3 集成运放组成的RC文氏桥振荡电路
2020/6/20
返回
1 对放大器的要求
由起振条件知：
幅值条件：A•
7.1.2 自激振荡的建立过程及其起振条件
在电源接通的一瞬间，有很小的电扰
动信号（电冲击信号），由于这种电扰 vi A vo 动的不规则性，它包含着频率范围很宽
vo
的各次谐波。
vf F
若vf>vi’，则vo会越来越大。由于三极管的非线性
信号产生电路
C 0.01μF
R
10kΩ
10kΩ
Au
随之下降至 Au 3 ， Uo
（2）由选频网络可求得振荡频率为
1 1 f0 Hz 1.59kHz 3 6 2 RC 2 10 10 0.0110
（3）R2影响输出电压的波形和幅度。为了保证起振，须满足
R2﹥2R1- R3,若R2过小，电路会停振；R2略大于2R1- R3，起 振后的输出振荡幅度较小，但输出波形比较好；若R2增大， 输出电压幅度跟着增大，失真也增大，当 R2﹥2R1时，将 ，
相频特性为：
0 f arctan 0 3
由此可作出 Fu 的幅频特性和相频特性的曲线图分别为
+90°
00
幅频特性为：
-90°
1 F 由图可见，当 时， u 3 ，即 0
1 U 2 U1 3
，f 0，
从图中可以看出，RC串联支路， RC并联支路，R1支路，RF支路，刚好 构成一个文氏电桥的四个臂，运算放 大器的输入端和输出端分别跨接在电 桥的对角线上，故把这种振荡电路称 为RC桥式振荡电路，也称之为文氏桥 式振荡电路，如图（b）所示。
热敏电阻
＋ U id －
（b）文氏电桥
.
＋
U od
.
（a）RC桥式正弦波振荡电路
2.振荡的平衡条件和起振条件 1）振荡的平衡条件
由以上的分析可知，振荡的平衡条件包括振幅平衡条件 和相位平衡条件： （1）振幅平衡条件（幅度平衡条件）
Au Fu 1
即在振荡闭环正反馈环中，环路总的传输系数应该等于1，使反馈 电压与输入电压大小相等。
（2）相位平衡条件
a f 2n (n 0,1, 2, )
7章-信号的运算和处理题解(第四版模电答案)
7章-信号的运算和处理题解(第四版模电答案)第七章信号的运算和处理自测题一、现有电路：A. 反相比例运算电路B. 同相比例运算电路C. 积分运算电路D. 微分运算电路E. 加法运算电路F. 乘方运算电路选择一个合适的答案填入空内。
（1）欲将正弦波电压移相＋90O，应选用。
（2）欲将正弦波电压转换成二倍频电压，应选用。
（3）欲将正弦波电压叠加上一个直流量，应选用。
（4）欲实现A u＝－100的放大电路，应选用。
（5）欲将方波电压转换成三角波电压，应选用。
（6）欲将方波电压转换成尖顶波波电压，应选用。
解：（1）C （2）F （3）E （4）A （5）C （6）D二、填空：（1）为了避免50Hz电网电压的干扰进入放大器，应选用滤波电路。
（2）已知输入信号的频率为10kHz～12kHz，为了防止干扰信号的混入，应选用滤波电路。
（3）为了获得输入电压中的低频信号，应选用滤波电路。
（4）为了使滤波电路的输出电阻足够小，保证负载电阻变化时滤波特性不变，应选用滤波电路。
解：（1）带阻（2）带通（3）低通（4）有源三、已知图T7.3所示各电路中的集成运放均为理想运放，模拟乘法器的乘积系数k 大于零。
试分别求解各电路的运算关系。
图T7.3解：图（a ）所示电路为求和运算电路，图（b ）所示电路为开方运算电路。
它们的运算表达式分别为I3142O 2O43'O 43I 12O2O1O I343421f 2I21I1f O1 )b (d 1)1()( )a (u R kR R R u ku R R u R R u R R u t u RCu u R R R R R R R u R u R u ⋅=⋅-=-=-=-=⋅+⋅+++-=⎰∥习题本章习题中的集成运放均为理想运放。
7.1 填空：（1）运算电路可实现A u＞1的放大器。
（2）运算电路可实现A u＜0的放大器。
（3）运算电路可将三角波电压转换成方波电压。
（4）运算电路可实现函数Y＝aX1＋bX2＋cX3，a、b和c均大于零。
电子技术基础(上习题)(附答案)
电子技术基础一、 填空第一章 直流电路分析基础１．电路一般由 电源 、 负载 和 中间环 三部分组成。
２.电源是将 其他形式的能转换成电能 的装置。
3.负载是将 电能转换为其他形式的能 的设备。
4．电路的作用包括 能源转换 和 信号处理 两个方面。
５.交流电是指 大小和方向随时间变换而变化 的电压或电流。
6．数字信号是指 大小和方向不随时间变化而变化 的电压或电流信号。
7．模拟信号是指 大小和方向随时间连续变化 的电压或电流信号。
８.电路中的元件分为有源元件和无源元件，其中无源元件包括 电阻 、电感 和 电容 三种。
9.在电路中起激励作用的是独立电源，包括理想独立电流源 和 非理想电压源 。
10.电路中有两种电源，其中起激励作用的是独立电源，不起激励作用的是 受控 电源。
11. 一般来说,电流分为 直流 、 交流 和 随机电流 三种类型。
1２.求出的功率如果大于０，表示该元件吸收功率 ；如果功率小于0,表示该元件 发出功率 。
13.一般来说,电压分为 直流电压 、 交流电压 和 随机电压 三种类型。
14.对于一个二端元件,在关联参考方向的时，该元件功率的计算公式习惯表示为 P=UI ;与此相反,在非关联参考方向的时，其功率计算公式习惯表示为 P= －UI 。
15．根据是否提供激励，电源分为 独立 和 受控 两种。
第二章 一阶过渡电路1.一阶过渡电路的全响应分析通常用三要素法,三要素分别指 初始值f (0) 、 稳态值f (∞) 和 时间常数τ 。
2.ＲＣ过渡电路中的时间常数的表达式为 τ=RC ；RL 过渡电路中的时间常数的表达式为τ=lR 。
3.根据是否有信号输入，一阶过渡电路分为 零输入 响应和 零状态 响应。
４.一阶电路的全响应既可以用零输入响应和零状态响应表示，也可用 多个暂态 和 多个稳态 表示。
第三章 正弦交流电1.正弦交流电源的三要素是指 振幅 、 频率 和 出相位 。
第7章 信号细分与分辨电路
绝对零位
20Ω
sin、cos、-sin三路信号通过电阻链移相产生十路移相信号， 经十路比较器和逻辑电路在O1、O2获得两路正交信号。 绝对零信号经比较器整形后和两路方波信号( 126 、 ) 144 相与，获得标准零脉冲信号。
7.1.3 微型计算机细分
7.1.3.1 与硬件细分相结合的细分技术
缓冲计数器1
光栅 传感器
放大 整形
细分 辨向
缓冲计数器2
微 机 接 口
细分与辨向：由硬件电路完成； 计数、处理和显示：由微机完成； 缓冲计数器：提高系统的响应速度，最高速度为：
v m ax C / ( pN t )
7.1.3 微型计算机细分
7.1.3.2 时钟脉冲细分技术
将光栅一个栅距W内的信号转化为计时的方法实现细分。
7.1.4 只读存储器细分
128
0
128
255 X
7.2 平衡补偿式细分
■
用途：广泛应用于标尺节距大的感应同步器、容栅、 磁栅、光栅等传感器的后续仪器中。 特点：细分数高、分辨率高、精度高，但速度低(带负 反馈的闭环系统)。
前馈回路 xi 比较器 xF F 细分机构，分频数=细分数 x i- x F ∫ Ks + N xo
—— 相位调制信号，作为相位跟踪细分的输入信号。
7.2.1.1 相位跟踪细分原理
Umsin(t+j) 放大整形 鉴相电路
j- d
移 相 脉 冲
移相脉冲门
d
相对相位 基准分频器
显示电路
输入信号：相位差90的两路正余弦(正交)模拟信号。
工作原理：将正余弦信号施加在电阻链两端，由于两信 号的叠加作用，在电阻链的接点上得到幅值和相位各不相 同的电信号。这些信号经整形、脉冲形成后，就能在正余 弦信号的一个周期内获得若干计数脉冲，实现细分。
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1 可见：当 0 RC
RC
F＝00
时， │F│最大，且
F0=│F│max=1/3
二、RC正弦波振荡器的工作原理
Rf
R1 C R C
+
A
+
uo
从起振和平 衡条件来看：
1 AF 1, F 3 A3
uf=ud
R
A 1
Rf R1
3
R f 2 R1
•注意：RC串并联电 路既是选频网络又作 为反馈环节
Xd
基本放大器
Xo
A
反馈网络
Af
Xo Xo / Xd Xi Xi / Xd
Xf F
A A ( X d－X f ) / X d 1－AF
正反馈电路的方框图
Af
Xd Xo
当AF 1时： 1 AF 0, X 0 －
i
反馈信号代替了放 大电路的输入信号。
基本放大器 A
Xd X f
石英晶体的等效电路与电抗特性
(a) 并联晶体振荡器
（b）串联晶体振荡器
石英晶体起电感作用
石英晶体起电阻作用
小结
1．正弦波振荡的条件： | AF | 1 （1）振幅条件：
（2）相位条件：
A F 2n
n是整数
正弦波振荡电路由放大器、正反馈网络、选频网络和稳 幅环节四部分构成。
2．正弦波振荡电路分类：
+
L2 Uo － Uff u
+
Rb2 －
uf
Re
+Vcc
uo
Rb1 Cb C L1
+
L2 Uo － Uff u
+
Rb2 －
假设在输入端 （基极）加入正极性 （＋）的信号，
据共射极电路输入输 出信号反相的结论，输 出端(集电极)为负极性 （－）。
uf
Re
通过互感线圈同名端感应后，反馈信号为正 极性（＋），与输入信号同相;
Cb
R b2
Re
uf
（+）
振荡频率： f 0
1 1 2 LC 2 ( L1 L2 2 M )C
1.电感三点式LC振荡电路
优点：易起振，采用可变电容器能在较宽的 范围内调节振荡频率，从数百千赫兹至数十兆 赫兹，用在经常改变频率的场合（例如收音机、 信号发生器等）。 缺点：反馈电压取自L2上，L2对高次谐波 （相对于f0而言）阻抗较大，因而引起振荡回 路输出谐波分量增大，输出波形较差。
例：试判断下图所示三点式振荡电路是否满足 相位平衡条件。
Rf
（+） R1
－
uf
R
A
∞
+
uo
（-）
V
振荡频率
+
f0
1 2 LC
uo uf
C1 C2
（+）
L
满足相位平衡条件
小 结
LC振荡器的振荡频率
f0
1 2 LC
振荡频率大约在几千－几兆Hz之间，若需 要产生更低频率的正弦波信号，必须增大L或 C值，即选用的电感、电容元件体积、重量和 价格均剧增，得不偿失。 因此，可采用RC振荡器来产生较低频率 （几－几十千Hz）的正弦波信号。
7.1.3 RC正弦波振荡电路
一、RC 串并联网络的选频特性
R1C1 串联阻抗：
+
Z1 R1 (1 / jC1 )
R2C2 并联阻抗：
+
R1 C1
+
+
uo +
Z 2 R2 //( 1 / jC 2 ) R2 1 jR2C 2
R2
C 2 uf +
Uf Z2 反馈系数 F U o Z1 Z 2
满足正反馈的相位条件。
LC正弦波振荡器举例
Vcc
Rb 1 Rc
uo
+
–
C2
+ C1
振荡频率
+ –
R b2
Re Ce
f0
C
1 2 LC
uf
u L o
满足相位平衡条件
三、三点式LC振荡电路
三点式结构：LC选频电路中由两个电感或两个电容 串联，从而形成的三个端点。
uf
L1
电感三点式：
uo
C
L2
uf与uo反相
2. 电容三点式LC振荡电路
Vcc
R b1 Cb Rb2
共射电路
共基电路
Vcc
Rb 1
uo
（+）
Rc
（-）
uo
uf
L
（+）
C2 C1
（+）
uf
Re
C1 Ce
（+）
uo
L
（+）
Ce
Cb
C2
uf
1 f0 2 LC
R b2
Re
uf
振荡频率：
1 C1 C 2 2 L C1 C 2
改进型电容三点式：
n是整数
问题：电路接通瞬间振荡是如何产生的？
Xd Xf
反馈网络 F 基本放大器 A
Xo
二、正弦波振荡器的组成 1.起振信号：
ic
IC0
0
t
ic
IC0
0
t
电路接通瞬间加于晶体管基极的阶跃输入电压或噪声，包 含许多谐波分量，谐振回路选择满足相位平衡条件的谐波 分量。
问题：如何得到振荡器的稳定的f 输出。
不能
不能
能
不能
能
不能
试标出题10.5图中各电路变压器的同名端,使之满足正弦振荡的 相位条件。
主要有RC振荡电路和LC振荡电路两种。 RC振荡电路常用于中低频电路， 谐振频率： f 0 LC振荡电路常用于高频电路， 谐振频率： f 0
1 2RC
1 2 LC
例：试判断下图所示三点式振荡电路是否满足相 位平衡条件。
正反馈，满足相位平衡条件
习题评讲 试用瞬时极性法判别题10.1图各电路能否满足自 激振荡的相位条件？
RC振荡电路的稳幅过程
稳幅元件：
正温度系数热敏电阻R4
当输出电压升高，R4上温度升高，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？
例题:R=1k，C=0.1F，R1=10k。Rf为多大时才 能起振？振荡频率f0=？
起振条件：
R Rf
A F 1, A 3
Xf
反馈网络 F
此时，自激振荡 发生。
可见，自激振荡的条件为：
负反馈电路 正反馈电路 或 AF 1 1 AF －
而A A A , F | F | F
所以，自激振荡条件也可以写成：
（1）振幅条件： （2）相位条件：
| AF | 1
A F 2n
R3
R1
K
C
R1
C：双联可调电容，改变C，用于细调振荡频率。
1
R28 R27 R26 R25 R24
电子琴的振荡电路：
R2
2 3 4 5
f0 1 2 C R1R2
RF1 R1
F
1
2
RF2
D1
R 1 R 2 使R2>>R1
D1
1 F 2
AF1 A2 uo 功率放 大器
6 C 7
1
_
Rb 1
c0 uf uo L
Vcc
C2 C1 Ce
振荡频率：
C0 C1 , C0 C2 1 1 f0 2 LC0 2 LC0
Cb
R b2
Re
uf
2. 电容三点式LC振荡电路
优点：容抗随频率增大而减小，高次谐波 被抑制，输出波形较好。 缺点：调节频率时，要求C1、C2同时变， 不方便。可并联一小电容，在小范围内调频。 常见于调幅和调频接收机中，同轴电容器 调频。
4.稳幅环节
使电路易于起振又能稳定振荡，波 形失真小。 稳幅措施： （1）利用放大器自身的非线性特性，但 输出波形有一定失真； （2）在反馈网络中加入非线性稳幅环节， 用以调节放大电路的增益，输出波形基 本不失真。
7.1.2 LC正弦波振荡器
一、LC选频网络
R：电感和回路中的损耗电阻， 阻值极小。 当
无线电发射机：产生载荷信息的载波信号。 超外差接收机：产生本地振荡信号。 各种电子测量设备和计时仪表：产生频率（或时间） 基准信号。
工业生产部门广泛应用的高频电加热设备等。
•应 用
电警棍
超声波振荡器
电脑无线发射器
微波炉
无线发射机
7.1.1 振荡原理
一、产生自激振荡的条件： 在第5章中，负反馈电路的方框图：
• 定义
无需外加输入信号，自身能产生并输出 一定频率和幅度的正弦交流信号的装置， 称为正弦波振荡器，亦称正弦波发生器。 多谐振荡器（无稳态电路）亦称矩 形波发生器，输出的波形为矩形波，如 图1(b)所示。
图(a)正弦波
(b) 矩形波
图1
• 应用
正弦波振荡器能产生频率范围宽 （1Hz-1GHz）、输出功率大(几mW-几十 kW)的正弦波信号，广泛应用于通信、遥 控遥感、航空航天、无线电广播、检测技 术、热处理、电加工等领域。
R2 1 1 jR2C 2 F 1 R2 C R 1 R1 (1 2 1 ) j( R1C 2 ) jC1 1 jR2C 2 C1 R2 R2C1
通常，取R1＝R2＝R，C1＝C2＝C，则有：
F 3 j(
RC
F＝00
时， │F│最大，且
F0=│F│max=1/3
二、RC正弦波振荡器的工作原理
Rf
R1 C R C
+
A
+
uo
从起振和平 衡条件来看：
1 AF 1, F 3 A3
uf=ud
R
A 1
Rf R1
3
R f 2 R1
•注意：RC串并联电 路既是选频网络又作 为反馈环节
Xd
基本放大器
Xo
A
反馈网络
Af
Xo Xo / Xd Xi Xi / Xd
Xf F
A A ( X d－X f ) / X d 1－AF
正反馈电路的方框图
Af
Xd Xo
当AF 1时： 1 AF 0, X 0 －
i
反馈信号代替了放 大电路的输入信号。
基本放大器 A
Xd X f
石英晶体的等效电路与电抗特性
(a) 并联晶体振荡器
（b）串联晶体振荡器
石英晶体起电感作用
石英晶体起电阻作用
小结
1．正弦波振荡的条件： | AF | 1 （1）振幅条件：
（2）相位条件：
A F 2n
n是整数
正弦波振荡电路由放大器、正反馈网络、选频网络和稳 幅环节四部分构成。
2．正弦波振荡电路分类：
+
L2 Uo － Uff u
+
Rb2 －
uf
Re
+Vcc
uo
Rb1 Cb C L1
+
L2 Uo － Uff u
+
Rb2 －
假设在输入端 （基极）加入正极性 （＋）的信号，
据共射极电路输入输 出信号反相的结论，输 出端(集电极)为负极性 （－）。
uf
Re
通过互感线圈同名端感应后，反馈信号为正 极性（＋），与输入信号同相;
Cb
R b2
Re
uf
（+）
振荡频率： f 0
1 1 2 LC 2 ( L1 L2 2 M )C
1.电感三点式LC振荡电路
优点：易起振，采用可变电容器能在较宽的 范围内调节振荡频率，从数百千赫兹至数十兆 赫兹，用在经常改变频率的场合（例如收音机、 信号发生器等）。 缺点：反馈电压取自L2上，L2对高次谐波 （相对于f0而言）阻抗较大，因而引起振荡回 路输出谐波分量增大，输出波形较差。
例：试判断下图所示三点式振荡电路是否满足 相位平衡条件。
Rf
（+） R1
－
uf
R
A
∞
+
uo
（-）
V
振荡频率
+
f0
1 2 LC
uo uf
C1 C2
（+）
L
满足相位平衡条件
小 结
LC振荡器的振荡频率
f0
1 2 LC
振荡频率大约在几千－几兆Hz之间，若需 要产生更低频率的正弦波信号，必须增大L或 C值，即选用的电感、电容元件体积、重量和 价格均剧增，得不偿失。 因此，可采用RC振荡器来产生较低频率 （几－几十千Hz）的正弦波信号。
7.1.3 RC正弦波振荡电路
一、RC 串并联网络的选频特性
R1C1 串联阻抗：
+
Z1 R1 (1 / jC1 )
R2C2 并联阻抗：
+
R1 C1
+
+
uo +
Z 2 R2 //( 1 / jC 2 ) R2 1 jR2C 2
R2
C 2 uf +
Uf Z2 反馈系数 F U o Z1 Z 2
满足正反馈的相位条件。
LC正弦波振荡器举例
Vcc
Rb 1 Rc
uo
+
–
C2
+ C1
振荡频率
+ –
R b2
Re Ce
f0
C
1 2 LC
uf
u L o
满足相位平衡条件
三、三点式LC振荡电路
三点式结构：LC选频电路中由两个电感或两个电容 串联，从而形成的三个端点。
uf
L1
电感三点式：
uo
C
L2
uf与uo反相
2. 电容三点式LC振荡电路
Vcc
R b1 Cb Rb2
共射电路
共基电路
Vcc
Rb 1
uo
（+）
Rc
（-）
uo
uf
L
（+）
C2 C1
（+）
uf
Re
C1 Ce
（+）
uo
L
（+）
Ce
Cb
C2
uf
1 f0 2 LC
R b2
Re
uf
振荡频率：
1 C1 C 2 2 L C1 C 2
改进型电容三点式：
n是整数
问题：电路接通瞬间振荡是如何产生的？
Xd Xf
反馈网络 F 基本放大器 A
Xo
二、正弦波振荡器的组成 1.起振信号：
ic
IC0
0
t
ic
IC0
0
t
电路接通瞬间加于晶体管基极的阶跃输入电压或噪声，包 含许多谐波分量，谐振回路选择满足相位平衡条件的谐波 分量。
问题：如何得到振荡器的稳定的f 输出。
不能
不能
能
不能
能
不能
试标出题10.5图中各电路变压器的同名端,使之满足正弦振荡的 相位条件。
主要有RC振荡电路和LC振荡电路两种。 RC振荡电路常用于中低频电路， 谐振频率： f 0 LC振荡电路常用于高频电路， 谐振频率： f 0
1 2RC
1 2 LC
例：试判断下图所示三点式振荡电路是否满足相 位平衡条件。
正反馈，满足相位平衡条件
习题评讲 试用瞬时极性法判别题10.1图各电路能否满足自 激振荡的相位条件？
RC振荡电路的稳幅过程
稳幅元件：
正温度系数热敏电阻R4
当输出电压升高，R4上温度升高，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？
例题:R=1k，C=0.1F，R1=10k。Rf为多大时才 能起振？振荡频率f0=？
起振条件：
R Rf
A F 1, A 3
Xf
反馈网络 F
此时，自激振荡 发生。
可见，自激振荡的条件为：
负反馈电路 正反馈电路 或 AF 1 1 AF －
而A A A , F | F | F
所以，自激振荡条件也可以写成：
（1）振幅条件： （2）相位条件：
| AF | 1
A F 2n
R3
R1
K
C
R1
C：双联可调电容，改变C，用于细调振荡频率。
1
R28 R27 R26 R25 R24
电子琴的振荡电路：
R2
2 3 4 5
f0 1 2 C R1R2
RF1 R1
F
1
2
RF2
D1
R 1 R 2 使R2>>R1
D1
1 F 2
AF1 A2 uo 功率放 大器
6 C 7
1
_
Rb 1
c0 uf uo L
Vcc
C2 C1 Ce
振荡频率：
C0 C1 , C0 C2 1 1 f0 2 LC0 2 LC0
Cb
R b2
Re
uf
2. 电容三点式LC振荡电路
优点：容抗随频率增大而减小，高次谐波 被抑制，输出波形较好。 缺点：调节频率时，要求C1、C2同时变， 不方便。可并联一小电容，在小范围内调频。 常见于调幅和调频接收机中，同轴电容器 调频。
4.稳幅环节
使电路易于起振又能稳定振荡，波 形失真小。 稳幅措施： （1）利用放大器自身的非线性特性，但 输出波形有一定失真； （2）在反馈网络中加入非线性稳幅环节， 用以调节放大电路的增益，输出波形基 本不失真。
7.1.2 LC正弦波振荡器
一、LC选频网络
R：电感和回路中的损耗电阻， 阻值极小。 当
无线电发射机：产生载荷信息的载波信号。 超外差接收机：产生本地振荡信号。 各种电子测量设备和计时仪表：产生频率（或时间） 基准信号。
工业生产部门广泛应用的高频电加热设备等。
•应 用
电警棍
超声波振荡器
电脑无线发射器
微波炉
无线发射机
7.1.1 振荡原理
一、产生自激振荡的条件： 在第5章中，负反馈电路的方框图：
• 定义
无需外加输入信号，自身能产生并输出 一定频率和幅度的正弦交流信号的装置， 称为正弦波振荡器，亦称正弦波发生器。 多谐振荡器（无稳态电路）亦称矩 形波发生器，输出的波形为矩形波，如 图1(b)所示。
图(a)正弦波
(b) 矩形波
图1
• 应用
正弦波振荡器能产生频率范围宽 （1Hz-1GHz）、输出功率大(几mW-几十 kW)的正弦波信号，广泛应用于通信、遥 控遥感、航空航天、无线电广播、检测技 术、热处理、电加工等领域。
R2 1 1 jR2C 2 F 1 R2 C R 1 R1 (1 2 1 ) j( R1C 2 ) jC1 1 jR2C 2 C1 R2 R2C1
通常，取R1＝R2＝R，C1＝C2＝C，则有：
F 3 j(