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1、第九章 波形产生电路与直流稳压电源9 9.1 .1 正弦波产生电路正弦波产生电路9.2 9.2 非正弦波产生电路非正弦波产生电路 9.3 9.3 直流稳压电源直流稳压电源产生自激振荡的原理产生自激振荡的原理fidXXX-=改成正反馈改成正反馈只有正反馈电路才能产生自激振荡。只有正反馈电路才能产生自激振荡。基本放大基本放大电路电路Ao反馈电路反馈电路FiX+dXoXfX+9.1 正弦波产生电路正弦波产生电路如果：如果：,dfXX=则去掉则去掉,iX仍有信号输出。仍有信号输出。基本放大基本放大电路电路Ao反馈电路反馈电路FdXoXfX电路中，广谱（白）电路中，广谱（白）噪声是随时存在的，噪声是随时
2、存在的，基本放大基本放大电路电路Ao反馈电路反馈电路FiX+dXoXfX若频率为若频率为f f0 0的正弦波在的正弦波在电路中发生正反馈，则电路中发生正反馈，则该信号经该信号经A A放大后，输出放大后，输出X XO O会越来越大会越来越大找出找出f f0 0的电路的电路称为选频电路称为选频电路fidofdooXXXXFXXAX+=FAAXXAooiof-=1基本放大基本放大电路电路Ao反馈电路反馈电路FiX+dXoXfX自激振荡条件的推导自激振荡条件的推导自激振荡条件的推导自激振荡条件的推导基本放大基本放大电路电路Ao反馈电路反馈电路FdXoXfXfdofdooXXXFXXAX=FAoXoFA
3、o=1自激振荡的条件自激振荡的条件(3)(3)要获得正弦自激振荡要获得正弦自激振荡,反馈回路中必须反馈回路中必须有选频电路。所以将放大倍数和反馈系数写成：有选频电路。所以将放大倍数和反馈系数写成：当当X Xi i=0=0时，时，A Ao oF F=1=1(1)(1)正反馈足够强正反馈足够强,输入信号为输入信号为 0 0 时仍有信时仍有信号输出，这就是产生了自激振荡。号输出，这就是产生了自激振荡。(2)(2)要获得非正弦自激振荡要获得非正弦自激振荡,反馈回路中必反馈回路中必须有须有RCRC积分电路。积分电路。自激振荡条件的推导自激振荡条件的推导所以，自激振荡条件也可以写成：所以，自激振荡条件也可
4、以写成：（1）振幅条件：）振幅条件：（2）相位条件：）相位条件：pjjnFA2=+n是整数是整数相位条件相位条件意味着振荡电路必须是正反馈；意味着振荡电路必须是正反馈；振幅条件振幅条件可以通过调整放大电路的放大倍数达到。可以通过调整放大电路的放大倍数达到。因为：因为：00自激振荡的条件：自激振荡的条件：1)()(=wwFA00自激振荡条件的推导自激振荡条件的推导如果：如果：则去掉则去掉仍有信号输出。仍有信号输出。基本放大基本放大电路电路Ao反馈电路反馈电路F反馈信号代替了放大反馈信号代替了放大电路的输入信号。电路的输入信号。基本放大基本放大电路电路Ao反馈电路反馈电路F+自激振荡的条件：自激振
5、荡的条件：因为：因为：所以，自激振荡条件也可以写成：所以，自激振荡条件也可以写成：（1）振幅条件：）振幅条件：（2）相位条件：）相位条件：n是整数是整数相位条件相位条件意味着振荡电路必须是正反馈；意味着振荡电路必须是正反馈；振幅条件振幅条件可以通过调整放大电路的放大倍数达到。可以通过调整放大电路的放大倍数达到。问题问题1：如何启振？如何启振？Uo 是振荡器的电压输出幅度，是振荡器的电压输出幅度，B是要求输出的幅是要求输出的幅度。起振时度。起振时Uo=0，达到稳定振荡时，达到稳定振荡时Uo=B。放大电路中存在噪声即瞬态扰动，这些扰动可分放大电路中存在噪声即瞬态扰动，这些扰动可分解为各种频率的分量
6、，其中也包括有解为各种频率的分量，其中也包括有fo分量。分量。选频网络：选频网络：把把fo分量选出，把其他频率的分量衰分量选出，把其他频率的分量衰减掉。这时，只要：减掉。这时，只要：|AF|1，且，且 A+F=2n，即可起振。即可起振。问题问题2：如何稳幅？如何稳幅？起振后，输出将逐渐增大，若不采取稳幅，这起振后，输出将逐渐增大，若不采取稳幅，这时若时若|AF|仍大于仍大于1，则输出将会饱和失真。，则输出将会饱和失真。达到需要的幅值后，将参数调整为达到需要的幅值后，将参数调整为AF=1，即可稳幅。，即可稳幅。具体方法将在后面具体电路中介绍。具体方法将在后面具体电路中介绍。起振并能稳定振荡的条件
7、：起振并能稳定振荡的条件：用用RC 电路构成选频网络的振荡电路即所谓的电路构成选频网络的振荡电路即所谓的 RC振荡电路，可选用的振荡电路，可选用的 RC 选频网络有多种，这里选频网络有多种，这里只介绍只介绍文氏桥选频电路文氏桥选频电路。R1C1R2C2选频电路选频电路文氏桥选频电路文氏桥选频电路)1()1(112211221CRCRjCCRRUUioww-+=R1C1R2C2iUoU时，相移为时，相移为0 0。1221w1CRCR=w当当如果：如果：R1=R2=R，C1=C2=C，则：，则：1221w1CRCR=w21211CCRR=w01CR=w0)1()1(112211221CRCRjCC
8、RRUUioww-+=13=文氏桥选频电路文氏桥选频电路)1(31CRCRjww-+=w=wo时文氏桥选频电路文氏桥选频电路)(3100ffffjUUio-+=传递函数：传递函数：2002)(31ffffUUio-+=幅频特性：幅频特性：相频特性：相频特性：如果：如果：R1=R2=R，C1=C2=Cf+90 90 ff0UUio)1(31CRCRjww-+=用运放组成的用运放组成的RC振荡器：振荡器：只有在只有在 f0 处处才满足相位条件：才满足相位条件：因为：因为：AF=131=F1fF+=RRAfF2RR=uo_+RFRCRCRfA=3uouo3A=3同同相相放放大大器器文文氏氏桥桥选选频
9、频电电路路输出正弦波频率：输出正弦波频率：例题例题:R=1kR=1k，F F，R Rf f=10k=10k。R RF F为多大时才能为多大时才能起振？振荡频率起振？振荡频率f f0 0=？Hz Hz uo_+RFRCRCRfAF=1，31=F1fF+=RRAA=3=2 10=20k k=1592 Hz起振条件：起振条件：fF2RR=能自行启动的电路能自行启动的电路uotRtA半导体半导体热敏电阻热敏电阻起振时，起振时，RT略大于略大于2R1，使使|AF|1，以便起振；，以便起振；_+RTRCRCR1t uo起振后，起振后，uo逐渐增大则逐渐增大则RT逐渐减小，使得输出逐渐减小，使得输出uo为某值时，为某值时，|AF|=1，从，从而稳幅。而稳幅。1.电路结构电路结构方波发生器方波发生器迟滞比较器，输出经积分电路迟滞比较器，输出经积分电路再输入到此比较器的输入端。再输入到此比较器的输入端。上下限上下限:+RR1R2Cucuo9.2 非正弦波产生电路非正弦波产生电路2.工作原理：工作原理：(1)设设 uo=+UOM,此时，输出给此时，输出给C 充电充电,uc 则：则：u+=U+H+RR1R2C+ucuo0tuoUOM-UOMucU+H0t一旦一旦 uc U+H,就有就有 u-u+,在在 uc U+H 时，时，u-RwcUOMuo0t-UOM