1、 掌握掌握LC正弦波振荡电路和正弦波振荡电路和RC正弦波振荡电正弦波振荡电路的原理及应用路的原理及应用 了解石英晶体振荡电路的原理及应用了解石英晶体振荡电路的原理及应用 熟悉矩形波和锯齿波典型应用电路熟悉矩形波和锯齿波典型应用电路 本章学习要求本章学习要求 第第6章章 信号产生电路信号产生电路 6.1 正弦波振荡电路正弦波振荡电路 6.2 正弦波振荡电路的应用正弦波振荡电路的应用 6.3 非正弦信号发生器非正弦信号发生器 6.4 知识拓展知识拓展 6.5 实训实训 RC桥式振荡电路的调试与测量桥式振荡电路的调试与测量 小结小结 习题习题本章大纲本章大纲6.1 正弦波振荡电路正弦波振荡电路 放大
2、电路放大外来输入信号的过程中，把电源的直流电能转换成按输入信号规律变化的交流电能，而振荡电路，不需要外来信号，可直接自动把直流电能转换为一定频率、一定波形和一定幅度的交流电能，产生交流信号，为电子设备提供交流信号源，这种电路被称为信号产生电路。根据输出波形的不同，振荡电路可分为正弦和非正弦两种。振荡电路常常作为信号源被广泛地应用于无线电通信以及自动测量、自动控制等系统中。在调试放大电路时，需要正弦信号发生器；在无线电通信、广播、电视中，都要用到高频信号振荡电路；工业上的超声焊接，高频感应加热、熔炼、表面淬火等，都需要大功率的高频信号发生器；测量仪表和自动控制电路中更需要各式各样的振荡电路。6.
3、1 正弦波振荡电路正弦波振荡电路 在报告会或演唱会上，使用扩音机不恰当，往往会听到扬声器尖锐的啸叫声。这是因为扬声器发出的声音又反馈到话筒中，话筒将声音变换为电信号，经放大后再推动扬声器，声音信号就这样不断地反馈到放大电路的输入端进行重复放大，结果在不需外加输入信号时，系统自己就可以将信号逐渐增大变成振幅固定的振动，这就是振荡现象，如图所示。扩音系统中的电声振荡6.1.1正弦波振荡电路的基本概念振荡是指连续地发生振幅一定、频率一定的振动现象。1振荡现象 放大电路在没有输入信号的情况下就没有输出信号，而振荡电路在没有输入信号的情况下，仍有一定频率和幅值的输出信号，这种现象称为放大电路的自激振荡。
4、振荡电路就是利用自激振荡来进行工作的。自激振荡在放大电路中是不希望出现的，它会使放大电路不能正常工作，这是振荡电路和放大电路的区别。6.1.1正弦波振荡电路的基本概念2正弦波振荡电路的组成 正弦波振荡电路由放大电路、选频电路和正反馈电路组成，如图所示。正弦波振荡电路的组成6.1.1正弦波振荡电路的基本概念3正弦波振荡电路产生振荡的条件（1）振荡电路的起振条件 AF1（2）振荡电路的平衡条件 为使振荡电路维持等幅振荡，振幅平衡条件为 AF=1 利用三极管的非线性或在电路中采用负反馈等措施，降低放大倍数（A），从而使AF1过渡到AF=1，达到稳定振幅目的。F2 an 6.1.1正弦波振荡电路的基本
5、概念4检查一个正弦波振荡电路是否正确的一般步骤 检查电路的交流通路是否正确及是否存在正反馈和选频电路。检查电路的直流通路是否正确。为满足起振条件，起振时应使放大电路工在线性放大区。6.1.2LC正弦波振荡电路 LC正弦波振荡电路是由LC并联回路作为选频电路的一种高频振荡电路，它能产生几十千赫兹几百兆赫兹的正弦波信号。常用的LC正弦波振荡电路有变压器反馈式、电感三点式和电容三点式振荡电路。它们是利用LC并联谐振回路的选频特性，把LC并联谐振回路作为LC正弦波振荡电路的选频电路。6.1.2LC正弦波振荡电路 1变压器反馈式LC振荡电路 6.1.2LC正弦波振荡电路【例6-1】判断下图是否满足相位平
6、衡条件。6.1.2LC正弦波振荡电路解假设在输入端加入一正极性的信号，用瞬时极性法判定反馈信号的极性。若反馈信号与输入信号同相，则满足相位条件；否则不满足。判断的分析过程如图所示。瞬时极性判断利用瞬时极性法判断，满足相位平衡条件。6.1.2LC正弦波振荡电路 2电感三点式LC振荡电路 6.1.2LC正弦波振荡电路3电容三点式LC振荡电路 6.1.2LC正弦波振荡电路4采用集成运放的LC桥式振荡电路 6.1.3RC正弦波振荡电路 RC正弦波振荡电路是利用电阻（R）和电容（C）组成选频电路的振荡电路，一般用来产生低频正弦波信号。常用的RC正弦波振荡电路主要有RC移相式振荡电路和RC桥式振荡电路。6
7、.1.3RC正弦波振荡电路 1RC移相式振荡电路6.1.3RC正弦波振荡电路2RC桥式振荡电路6.1.3RC正弦波振荡电路3采用集成运放的RC桥式振荡电路 6.1.3RC正弦波振荡电路【例6-2】如下图所示，已知C=6800pF，R=22k，R1=20k，要使电路产生正弦波振荡，Rf应该为多大？电路振荡频率应该为多少？6.1.3RC正弦波振荡电路解 RC桥式振荡电路的起振条件为Au3，那么根据题意有：得到Rf=40k。电路的振荡频率为 =1 064Hzf113uRAR 012fRC6.1.4石英晶体振荡器 振荡频率的稳定性是振荡电路的一个重要指标。随着科学技术的发展，电子电路对正弦波振荡电路振
8、荡频率的稳定性要求越来越高。石英晶体振荡器就是一种振荡频率非常稳定的正弦波振荡电路，其频率稳定度（f/f）极高，可达1011109。6.1.4石英晶体振荡器 1石英晶体振荡器的结构和符号 把按一定方位切片的石英晶体，夹在两块金属板之间，加上外壳封装，就构成了石英晶体振荡器，其结构和符号分别如图所示。石英晶体振荡器的结构石英晶体振荡器的符号6.1.4石英晶体振荡器2石英晶体振荡器的类型 根据石英晶体振荡器的两个谐振频率，可组成并联型石英晶体振荡器和串联型石英晶体振荡器。并联型石英晶体振荡器 串联型石英晶体振荡器6.1.4石英晶体振荡器3石英晶体的特性 石英是一种化学成分为二氧化硅（SiO2）的天
9、然六菱形晶体。在石英晶体振荡器上加上电场后，晶体将会在电场方向产生机械伸缩，称为伸缩效应。反之，若在晶体上施加机械力，则在晶体表面会产生电场。这种可逆的现象称为压电效应。如果加的是交变电场，则引起相应的机械伸缩，同时机械伸缩又将产生相应的交变电场。石英晶体的节片方位和几何尺寸固定后，晶体就具有固定的振荡频率。这个现象称为压电谐振。石英晶体要么就是不起振，要么就是谐振在固有振荡频率上。因此，用它来组成的振荡电路输出的频率稳定度非常高，常常用它来制作测量频率和时间的标准仪表。6.2 正弦波振荡电路的应用正弦波振荡电路的应用 远距离调频无线话筒的电路图如图所示。6.3 非正弦信号发生器非正弦信号发生
10、器 在自动化、电子、通信等领域中，经常需要进行性能测试盒信息的传送等，这些都离不开一些非正弦信号。常见的非正弦信号发生器有矩形波发生器、三角波发生器、锯齿波发生器等。6.3.1矩形发生器 1工作原理 矩形波发生电路 矩形波发生电路的波形6.3.1矩形发生器 2振荡频率及其调节 电路输出的矩形波电压的周期（T）取决于充、放电的时间常数（RC）。可以证明其周期为T=2.2RfC，则振荡频率为 改变RC值，就可以调节矩形波的频率。12.2ffR C6.3.2三角波发生器 三角波发生器的基本电路6.3.2三角波发生器 三角波发生器的波形6.3.2三角波发生器 频率可调的三角波发生器的电路三角波发生器的
11、频率为1234RfR R C 6.3.3锯齿波发生器 简单的锯齿波发生器电路6.3.3锯齿波发生器 锯齿波发生器的波形6.4 知识拓展知识拓展 1.高低频信号发生器6.4.1信号产生电路的识图 高低频信号发生器的原理图6.4 知识拓展知识拓展 2.半导体接近开关6.4.1信号产生电路的识图 半导体接近开关的原理电路6.4.2集成函数发生器8038简介 集成函数发生器8038是一种多用途的波形发生器，可以产生正弦波、方波、三角波和锯齿波，其频率可以通过外加的直流电压进行调节，使用方便，性能可靠。6.4.2集成函数发生器8038简介 1.8038的工作原理 8038的内部原理电路框图6.4.2集成
12、函数发生器8038简介 1.8038的工作原理 8038的外部引脚排列图6.4.2集成函数发生器8038简介 2.8038的典型应用利用8038构成的函数发生器6.5 实训实训 RC桥式振荡电路的调试与测量桥式振荡电路的调试与测量 一 实训目的 了解正弦波振荡电路的工作原理。理解RC桥式正弦波振荡电路的组成。熟悉正弦波振荡电路的调试与测量方法。二 实训原理 正弦波振荡电路主要性能指标有输出幅度及其稳定度、波形失真度、频率及其稳定度等。因此，振荡电路的调试主要是进行振荡幅度的调整与测试、失真度的调整与测试、振荡频率的调整与测试。测试主要使用示波器和电子交流毫伏表，若要求准确测量频率时，则需采用数
13、字式频率计。二 实训原理（1）输出幅度调整与测量 振荡电路经检查接线无误，元件选择合适，合上直流电源后，就有可能产生振荡，可用示波器观察输出端电压波形，若此时将正反馈电路断开，输出波形消失，则说明示波器所显示波形不是干扰或寄生振荡波形；若示波器中没有波形，则说明电路没有起振，这时应先检查正反馈电路有没有接通，反馈极性是否正确，然后作如下调整：改变正反馈系数，提高正反馈量；减小负反馈量，提高放大倍数；由三极管构成的振荡电路可通过提高静态工作点，增加集电极负载电阻来提高放大倍数，同时也可以增加输出电压幅度。二 实训原理（2）振荡波形的调整与测量 振荡电路输出波形用示波器观察应为不失真的正弦波，当观
14、察到的波形产生严重失真时，首先应减小正反馈量，提高负反馈量，使振荡电路的环路增益下降，然后再检查三极管的静态工作点。（3）频率的调整与测量 频率测量可用示波器进行，要求精确测出振荡频率时，则需采用数字式频率计。频率调整的主要方法是调整振荡电路中选频电路的参数。例如，对RC振荡电路，可调RC选频电路中的电阻和电容值；对于LC振荡电路，可调LC回路的电容、线圈中的磁心位置或改变线圈匝数等。二 实训原理（4）幅度与频率稳定度测量 振荡电路经过上述调试，波形失真、频率及幅度均达到指标要求后，即可对输出信号幅度和频率稳定度进行测量，一般测量短期稳定值。例如，改变直流电源电压（变化10%）和改变负载阻抗的
15、大小，分别测出输出电压及频率的变化量，从而求得幅度及频率稳定度Uo/Uo和fo/fo。也可以通过测量1h（或0.5h）内幅度及频率的相对变化量，来确定振荡电路幅度和频率的稳定度。三 实训器材 直流稳压电源、交流毫伏表、示波器、万用表、实训线路板、各种元器件。所用元器件如表所示。四 实训步骤 用万用表检查元器件，确保质量完好。在实训线路板上连接下图所示电路。RC桥式振荡电路四 实训步骤 连接好线路，检查无误后接通电源。用示波器观察输出信号波形，若无正弦波电压输出，则表示不起振，可从两方面着手检查：一是检查电路的连接是否有错或接触不良，尤其要检查正反馈电路的连接，应满足起振的相位条件；二是调节放大
16、电路的放大倍数，使其满足振荡的幅度条件，对不起振的电路一般都应增大放大倍数，调节Rf，使之出现一个完整的正弦波。将示波器的时标旋钮置于合适的位置，读出一个完整正弦波的光点数，求出振荡信号频率，填入下表中。四 实训步骤 正弦波振荡电路的数据表输 出 波 形振 荡 频 率振 荡 周 期振 荡 幅 值t/div=V/div=五 实训报告 整理实训数据。根据测试过程，总结正弦波振荡的条件。说明实训中遇到的问题及解决办法。说明负反馈电阻（Rf）在电路中的作用。六 注意事项 测量时应注意测量仪器输入阻抗对振荡电路的影响，测量仪器接入被测电路后，有时会发生振荡频率偏移及幅度变化，甚至停振，为了减小测量仪器的
17、影响，仪器应尽量接到低阻抗测量点，采取隔离措施。有时在振荡波形上叠加有高频振荡信号或杂散干扰信号，说明振荡电路中产生了高频寄生振荡，这时可通过适当改变电路布线、缩短过长的接线，在反馈电路内适当增加小的衰减电阻，增加去耦电路等方法加以抑制。频率的调整与测量调试过程中应注意器件、电路元件寄生电容以及测试仪器输入阻抗等的影响。正弦波振荡的条件：AF=1（振幅条件）；=a+f=2n（相位条件）。正弦波振荡电路由放大电路、正反馈电路、选频电路构成。正弦波振荡电路主要有RC振荡电路、LC振荡电路和石英晶体振荡电路三种。RC振荡电路主要用于中低频场合，LC振荡电路主要用于高频场合。石英晶体振荡电路是一种特殊
18、的LC振荡电路，其特点是具有很高的频率稳定性。在矩形波、三角波和锯齿波等非正弦波信号发生器中，运放一般也工作在非线性状态。电路由比较器、积分器等环节组成。小小 结结1正弦波振荡电路的振幅平衡条件是 ，相位平衡条件是 。2电容三点式和电感三点式两种振荡电路相比，容易调节频率的是 三点式电路，输出波形较好的 三点式电路。3根据反馈形式的不同，LC振荡电路可分为 反馈式和三点式两类，其中三点式振荡电路又分为 三点式和 三点式两种。4并联型晶体振荡电路中，石英晶体用作高Q值的 元件。和普通LC振荡电路相比，晶体振荡电路的主要优点是 。习习 题题5分析如图所示RC桥式正弦波振荡电路能否起振，说明Rp的作用。如果Rp开路，输出波将有什么变化？为使电路起振，Rp应调整为多大？习习 题题
