第9篇 波形发生电路.pptVIP

压电效应 压电效应：在石英晶片两电极间加一个交变电压，晶体会产生和该交变电压频率相同的机械形变振动，同时机械形变振动又会产生交变电场，在其两个电极间产生交变电压，这种机电相互转换的物理现象称为压电效应。在一般情况下，这种机械振动和交变电压的幅度极其微小，但当外加交变电压的频率与晶体的固有频率相等时，振幅才会急剧增大，这种现象称为压电谐振。因此，石英晶体又称为石英晶体谐振器，简称晶振。石英晶体的固有频率决定于晶片的外形、尺寸和切割方向等。石英晶体的体积越小，振荡频率越高。 串联型石英晶体振荡器 由、和构成并联谐振回路，石英晶体支路将反馈信号送回三极管的发射极，只有石英晶体为纯电阻时才满足起振的相位条件，即只有等于石英晶体的串联谐振的那个频率成分，才能得到最大的正反馈量。而其他的频率成分，因石英晶体不能谐振且产生附加相移而被衰减，所以振荡器可以产生频率为的正弦振荡输出。 并联型石英晶体振荡器 石英晶体工作在和之间呈感性，构成电容三点式振荡电路，只有在晶体的和之间的与频率范围内，本电路才满足起振的相位平衡条件。该电路的振荡频率即为石英晶体和、、组成回路的并联谐振频率，可根据石英晶体的等效电路来求得。由于和十分接近，因此电路的振荡频率只取决于晶体本身的固有频率，并且十分稳定。 非正弦波发生器必须包含具有开关特性的器件．如电压比较器、集成模拟开关、TTL与非门等，具有开关特性的双极型晶体管也可以起开关作用；反馈网络，在非正弦波发生器中必须设法将输出电压恰当地反馈给具有开关特性的器件，才能使具有开关特性的器件改变状态；延迟环节，如利用RC电路的充放电特性来实现延迟，有了延迟环节，才能获得所需要的振荡频率。 矩形波周期公式 9.3.2矩形波发生电路 1. 电路组成和工作原理 （a）矩形波发生器电路 （b）电路工作波形 2. 主要参数 3. 占空比可调电路 1. 三角波电路组成和工作原理 9.3.3三角波发生电路 （a）三角波发生电路 （b）工作波形 1)谐振频率 f0 2) 回路品质因数 Q 3) 串联谐振的本质 — 电压谐振 UL UC O US io |UC|= |UL|=Q |US| . . . 4) 频率特性 —满足相位平衡条件 2. 变压器反馈式振荡电路 根据振荡电路的起振条件 可得到变压器反馈式振荡电路的起振条件为 式中 为三极管b、e间的等效电阻 为折合到谐振回路中的等效总损耗电阻。 M为绕组N1、N2之间的互感， 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或者与场效应管的三个电极或者与集成运放的同相输入端、反相输入端、输出端相连就形成了LC三点式正弦波发生电路。 3. LC三点式振荡电路 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 若考虑到a中的负载阻抗 运放输出电阻为 ， (1) 组成LC三点式振荡电路的规律 1) a图的推导 无反馈时的 因此 其中， a）反相放大 为了使电路振荡，应有 ，上式应为实数， 分母的需不应为零，即： 进而可得 、 上式说明，为了产生振荡， 的符号必须 而 必须与它们异号。 所以得： b）同相放大 2) b图的推导 为了产生振荡，由上式可得： 和 因此， 必须与 异号。由于 所以必然有 (2) 电感三点式 振荡电路 （a）电感三点式振荡电路 （b）电感三点式振荡电路的交流通路 优点： 缺点： 易起振(L 间耦合紧)； 易调节(C 可调)。 输出取自电感，对 高次谐波阻抗大， 输出波形差。 【例9-2】：如图所示电路是由共基极放大电路构成的电感反馈式正弦波振荡电路，因为共基极电路的高频特性较好，所以这种电路形式的振荡频率可以做得更高。试用瞬时极性法判断该电路是否满足相位起振条件。 【解9-2】：虽然图中的电路为共基组态，但从电路的任何地方开始标注瞬时极性都可以得到正确的结论。所以从比较习惯的基极输入开始标注，如图中所示。由瞬时极性可知，该电路满足相位条件，因此该电路可以起振。输出振荡频率为 +VCC V RE RB1 RB2 CE CB L C1 C2 1 2 3 ? ? ? (3) 电容三点式 振荡电路——考毕兹振荡器 (Colpitts) 优点：波形较好 缺点： 2) V 极间电容影响 f0 1) 调频时易停振 +VCC V RE RB1 RB2 CE CB L C1 C2 1 2