第8章 信号产生电路.pptVIP

8.1.3 RC振荡电路（续4） 文氏桥振荡器仿真实验 8.1.3 RC振荡电路（续5） RC移相振荡 RC移相网络 相移为-90o~-360°，当相移为-180°时，幅频特性为|F|=1/29。因此，为了维持振荡，放大器应具有反相放大功能。 频率特性 起振时，A 29，一般设计电路时取50~100。 稳定时，A = 29。 R R R C C C uo uF f f |F| f -90° -360° 1 R R R+ C C C uF uo Rf R 振荡电路 8.1.3 RC振荡电路（续6） 放大电路的放大倍数从起振时的50~100降到29，是通过信号幅度增大后的非线性来实现的。也可类似RC串并联振荡电路采用稳幅支路改善波形。 RC移相振荡器仿真实验 8.1.4 石英晶体正弦波振荡电路 石英晶体谐振器简称石英晶体，由石英晶体组成的选频网络具有非常稳定的固有频率，常用在对振荡频率稳定性要求非常高的电路中。 石英晶体结构、符号、等效电路及特性 8.1.4 石英晶体正弦波振荡电路（续1） 石英晶体通过压电效应产生振荡，在石英晶体两个引脚加交变电场时，将产生一定频率的机械变形，而这种机械振动又会产生交变电场。 当交变电场的频率为某一特定值时，产生共振，振幅骤然增大，形成压电振荡。 这一特定频率就是石英晶体的固有频率，也称谐振频率。在谐振频率附近，石英谐振器可等效成LC谐振回路。 不振动时，石英晶体结构类似一个平板电容器，等效为一个静态电容C0，其值决定于晶片的几何尺寸和电极面积，一般约为几到几十皮法。 当晶片产生振动时，机械振动的惯性等效为电感L，其值约为几毫亨。晶片的弹性等效为电容C，其值仅为0.01~0.1pF，CC0。晶片的磨擦损耗等效为电阻R，其值约为几十欧至100Ω，理想情况下R=0。 8.1.4 石英晶体正弦波振荡电路（续2） 串联谐振频率 当f fs时，C0和C电抗较大，起主导作用，石英晶体呈容性。 当f fs时，L、C、R支路呈感性，将与C0产生并联谐振，石英晶体又呈纯阻性，并联谐振频率 由于CC0，所以fp ≈ fs。 8.1.4 石英晶体正弦波振荡电路（续3） 当f fP时，电抗主要决定于C0，石英晶体又呈容性。 只有在fs f fP的情况下，L、C、R支路呈感性，才会有与C0产生并联谐振的现象。并且C0和C的容量相差愈悬殊，fs和fP愈接近，石英晶体呈感性的频带愈窄。 由于C和R的数值都很小，L数值很大，石英晶体的Q值非常高，可达104~106，由石英晶体构成的振荡电路频率稳定度Δf/f可达10-6~10-8，采用稳频措施后可达10-10~10-11。而LC振荡器的Q值只能达到几十，频率稳定度只能达到10-5。石英晶体振荡频率高稳定性的特点是其他选频网络所不能比拟的。 8.1.4 石英晶体正弦波振荡电路（续4） 并联型石英晶体振荡电路 将电容三端式正弦波振荡电路中的电感L用石英晶体来替代，即可组成并联型石英晶体正弦波振荡电路，石英晶体在电路中起电感L的作用。 电路的振荡频率处于石英晶体的串并联谐振频率之间 fs fo fp。 8.1.4 石英晶体正弦波振荡电路（续5） 串联型石英晶体正弦波振荡电路 电路由两级放大器组成，第一级为共基极电路，第二级为共集电极电路，石英晶体所在的支路为放大器的反馈网络。 当石英晶体串联谐振时，反馈放大器通过石英晶体构成强正反馈，满足振荡器振荡的相位条件。调整电位器Rf使电路同时满足振荡的幅度条件，振荡电路就会起振，输出正弦波信号。串联型石英晶体振荡电路的振荡频率为石英晶体的串联谐振频率fs。 8.2 非正弦信号产生电路 在工程实践中，除广泛应用正弦波发生电路外，测量设备、数字系统及自动控制系统中，还常常需要非正弦波发生电路。 矩形波发生器是一种能直接产生矩形波或方波的非正弦信号发生器。由于矩形波或方波包含极丰富的谐波，这种电路又称为多谐振荡器。 8.2.1 矩形波发生器 ui UR=0 uo Rf R1 施密特触发器 定时电路 C R + uC _ 方波振荡电路如图所示，由两部分组成： 1. 施密特触发器 2. RC定时电路 根据上一章分析，施密特触发器的两个触发电平分别为： 负跳变触发电平： 正跳变触发电平： 8.2.1 矩形波发生器（续1） 当输出处于正饱和时： uo=+UOM 输出电压对电容充电， uC 按指数规律增大 经过T1 uC=UTH? uo=-UOM 触发 当输出处于负饱和时： uo=-UOM 输出电压对电容反向充电， uC 按指数规律减小 经过T2 uC=UTH? uo=+UOM 触发 8.2.1 矩形波发生器（续2） +UOM -UOM t uo UTH? uC t UTH? uo Rf R1 施密特触发器 定时电路 C R