1、第七章 波形产生,8.1 正弦波振荡电路,一. 正弦波振荡电路的振荡条件,又,所以振荡条件为：,起振条件,问题1：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？,电路器件内部噪声。,振荡电路中的选频网络，只使噪声中某一频率0 满足相位平衡条件，形成正反馈，成为振荡电路的输出信号；而其它频率的信号，则不满足相位平衡条件，逐渐被抑制掉。,问题2：电路器件的内部噪声不是单一频率噪声，而电路输出的是单一频率的正弦波，如何实现？,问题3： 起振条件 是否意味着输出电压将越来越大，趋于无穷 ？,振荡电路中的稳幅环节，将限制输出信号幅度无限增长，当输出信号达到一定值后，将使其稳定。一是可以
2、另加稳幅电路；二是直接依靠放大电路中晶体管的非线性作用实现。,正弦波振荡电路的组成：,放大电路：能量控制，保证输出信号的幅度；选频网络：确定输出信号为单一频率的正弦信号；反馈网络：引入正反馈，满足相位平衡条件；稳幅环节：使输出信号幅值稳定。,其中选频网络往往与反馈网络合二为一；振荡电路中的稳幅环节，在分立元件放大电路中常依靠放大电路中晶体管的非线性作用实现，而不另加稳幅电路。,正弦波信号振荡电路的分类:,根据选频网络构成元件的不同，可把正弦信号振荡电路分为如下几类：选频网络若由RC元件组成，则称RC振荡电路；选频网络若由LC元件组成，则称LC振荡电路；选频网络若由石英晶体构成，则称为石英晶体振
3、荡器。,二. RC 正弦波振荡电路（低频1Hz1MHz）,稳幅措施,1.热敏元件：RT（负温度系数）,2.二极管对,RC桥式正弦波振荡电路输出电压稳定，波形失真小，频率调节方便。因此，在低频标准信号发生器中都有它构成的振荡电路。,三. LC 正弦波振荡电路（高频：1MHz）,正弦振荡电路选频网络由LC谐振元件组成，称LC正弦波振荡电路。,LC正弦波振荡电路可分为互感耦合式(变压器反馈式)、电感三点式、电容三点式等几种电路形式。,1. 变压器反馈式LC正弦波振荡电路,(1) 相位平衡条件,(2) 幅值平衡条件,通过选择高值的BJT和调整变压器的匝数比，可以满足 ，电路可以起振。,BJT进入非线性
4、区，波形出现失真，从而幅值不再增加，达到稳幅目的。,(3) 稳幅,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。,(4) 选频,优点：易于产生振荡，输出波形失真不大。缺点：耦合不紧密，损耗较大，振荡频率的稳定性不高。,2.三点式LC正弦波振荡电路,三点式振荡电路的连接规律如下：对于振荡器的交流通路，与三极管的发射极或者运放的同相输入端相连的LC回路元件，其电抗性质相同（同是电感或同为电容）；与三极管的基极和集电极或者运放的反相输入端和输出端相连的元件，其电抗性质必相反（一个为电感，另一个为电容）。可以证明，这样连接的三点式振荡电路一定满足振荡器的相位
5、平衡条件。,(1)电感三点式正弦波振荡电路,优点：耦合紧，振幅大；振荡频率高，调节范围宽。缺点：输出波形不够好，含有高次谐波。,(1)电容三点式正弦波振荡电路,优点：输出波形好；振荡频率高。缺点：频率调节范围窄。,“三点式”振荡电路相位平衡条件的简单判别方法,X1、X2 为同性质的电抗元件，与X 为不同性质的电抗元件，则满足振荡的相位平衡条件。,或：发射极e 接两个同性质的电抗元件，基极b 和集电极c 接两个不同性质的电抗元件，则满足振荡的相位平衡条件。,四. 石英晶体正弦波振荡电路,石英晶体的基本特性与等效电路,极板间加电场,极板间加机械力,交变电压,机械振动的固有频率与晶片尺寸有关，稳定性
6、高。,当交变电压频率 = 固有频率时，振幅最大。,压电谐振,石英晶体的品质因数很高，Q =104 106 ；振荡频率取决于石英晶体的固有频率，具有很高的频率稳定度。,8.2 非正弦波振荡电路,一.方波产生电路,还可利用压控方波产生电路来获取方波。通常将输出信号频率与输入控制电压成正比的波形产生电路称为压控振荡器，它的应用也十分广泛。若用直流电压作为控制电压，压控振荡器可制成频率调节十分方便的信号源；若用正弦波电压作为控制电压，压控振荡器就成了调频波振荡器；当振荡受锯齿波电压控制时，它就成了扫频振荡器。,二.锯齿波产生电路,积分电路可将方波变换为线性度很高的三角波。,锯齿波与三角波的区别是：三角波的上升和下降的斜率（指绝对值）相等，而锯齿波的上升和下降的斜率不相等(通常相差很多)。锯齿波常用在示波器的扫描电路或数字电压表中。如果有意识地使C的充电和放电时间常数造成显著的差别，则在电容两端的电压波形就是锯齿波。,利用一个滞回比较器和一个反相积分器组成频率可调节的锯齿波发生电路。,
