1、电工电子学电工电子学下页下页上页上页1l波形产生电路：波形产生电路：无需外加输入信号无需外加输入信号便能自动产生各种便能自动产生各种周期性周期性的波的波形的电路（也称为形的电路（也称为振荡电路振荡电路）。如正弦波、矩形波、三角波等。如正弦波、矩形波、三角波等。l波形产生电路分类：波形产生电路分类：正弦波正弦波产生电路、产生电路、非正弦波非正弦波产生电路两种。产生电路两种。l波形变换电路：波形变换电路：将某种波形将某种波形变换成变换成另一种波形的电路，或对某种另一种波形的电路，或对某种波形进行波形进行整形的电路整形的电路。l正弦波振荡电路：正弦波振荡电路：将直流电能转换成频率和幅值一定的将直流电
2、能转换成频率和幅值一定的正弦交流正弦交流信号的电路信号的电路。它是一种正反馈电路。它是一种正反馈电路。l振荡电路组成：振荡电路组成：由由放大、反馈、选频、稳幅放大、反馈、选频、稳幅环节组成。环节组成。波形产生和变换波形产生和变换电工电子学电工电子学下页下页上页上页2主要内容主要内容 正弦波振荡电路的基本原理正弦波振荡电路的基本原理 RCRC正弦波振荡电路正弦波振荡电路正弦波振荡电路正弦波振荡电路振荡电路分析的主要内容是：振荡电路分析的主要内容是：l建立振荡的建立振荡的起振条件起振条件l保持振荡的保持振荡的平衡条件平衡条件l振荡电路的振荡电路的振荡频率振荡频率电工电子学电工电子学下页下页上页上页
3、31.1.自激振荡条件自激振荡条件：正反馈放大电路原理图正反馈放大电路原理图放大环节放大环节 正弦波振荡电路的基本原理正弦波振荡电路的基本原理可见，净输入为可见，净输入为+/oiAUU正反馈正反馈环节环节/foFUUoUfUiUsUisfUUU如果逐渐增大如果逐渐增大 ，减小，减小 ，当，当fUsU0sUfiUU时变成自激振荡电路，如图所示时变成自激振荡电路，如图所示可见，自激振荡必须做到可见，自激振荡必须做到fiUUoiUUAfoUUFooU AFU自激振荡的平衡条件为自激振荡的平衡条件为1AF|/AAA|/FFF振荡的平衡条件为：振荡的平衡条件为：（1 1）相位平衡条件）相位平衡条件（2
4、2）幅频平衡条件）幅频平衡条件2AFn|1AF 因为因为所以所以其中其中放大环节放大环节/oiAUU正反馈正反馈环节环节/foFUUoUfUiU自激振荡电路自激振荡电路 该条件是该条件是必要条件必要条件，但不是，但不是充分条件充分条件，在电源，在电源接通时接通时起振的幅值条件起振的幅值条件应为：应为：|1AF 注意：注意：振荡电路要产生振荡电路要产生一种频率一种频率的正弦信号，必须有的正弦信号，必须有选频电路选频电路0,1,2,n|/1AFAFAF即即 电工电子学电工电子学下页下页上页上页42.2.振荡的建立和振荡的建立和稳定：稳定：正弦波振荡电路的基本原理正弦波振荡电路的基本原理l 自激振荡
5、电路的起振过程自激振荡电路的起振过程放大环节放大环节/oiAUU正反馈正反馈环节环节/foFUUoUfUiU自激振荡电路自激振荡电路接通电源接通电源噪声（扰动）噪声（扰动）放大放大正反馈正反馈再放再放大大振幅不断增大振幅不断增大进入非线性区进入非线性区使使|AF|=1|AF|=1电路维持稳定的等幅振荡电路维持稳定的等幅振荡。l 选频电路的选频过程选频电路的选频过程噪声（扰动）中含有丰富的频谱成分噪声（扰动）中含有丰富的频谱成分选频电路选频电路将某一频率的正将某一频率的正弦信号挑选出来弦信号挑选出来使其满足振荡条件，而其它频率成分不满足振荡使其满足振荡条件，而其它频率成分不满足振荡条件条件振荡电
6、路产生单一频率的正弦波振荡电路产生单一频率的正弦波l 振荡电路振荡电路按选频按选频电路的不同分为：电路的不同分为：RCRC振荡电路、振荡电路、LCLC振荡电路、振荡电路、晶体振荡电路等晶体振荡电路等电工电子学电工电子学下页下页上页上页51.1.电路结构电路结构 RC RC正弦波振荡电路正弦波振荡电路可以证明：当可以证明：当 时，时，且且u uf f与与u uo o同相同相 R R、C C构成串、并联构成串、并联选频电路选频电路；Z Z1 1、Z Z2 2构成构成正反馈正反馈；R Rf f、R R1 1构成构成负反馈负反馈。可见：可见：R R1 1R Rf fA Ao o+-R RR RC CC
7、 CZ Z1 1Z Z2 2+-oUfUiUR R1 1R Rf fA Ao o+-Z Z1 1Z Z2 2+-oUfUiU Z Z1 1、Z Z2 2、R Rf f、R R1 1构成文氏电桥，故称构成文氏电桥，故称文氏电桥正弦文氏电桥正弦波振荡电路波振荡电路。012fRC13foUU当反馈系数当反馈系数 时时满足幅值平衡条件满足幅值平衡条件13foUFU该电路满足该电路满足相位平衡条件相位平衡条件同相输入比例运算同相输入比例运算电压放大倍数电压放大倍数为为11fRAR 即即,当当A=3,A=3,即即R Rf f=2R=2R1 1时就能满足自激振荡条件时就能满足自激振荡条件考虑到起振条件考虑到
8、起振条件|AF|1|AF|1，一般选取，一般选取R Rf f略大于略大于2R2R1 1012fRC该电路振荡频率为该电路振荡频率为:电工电子学电工电子学下页下页上页上页62.2.实用电路实用电路 RC RC正弦波振荡电路正弦波振荡电路(1)R(1)Rf f采用负温度系数的热敏电阻采用负温度系数的热敏电阻R R1 1R Rf fA Ao o+-R RR RC CC CZ Z1 1Z Z2 2+-oUfUiUl接通电源时接通电源时R Rf f2R2R1 1,|AF|1,|AF|1,负反馈较弱负反馈较弱(A A较大较大););l随振幅不断加强，随振幅不断加强，U Uo o增大，增大，R Rf f的电
9、流增加，温度升高的电流增加，温度升高R Rf f电阻值下降；电阻值下降；lR Rf f减小，负反馈加强，减小，负反馈加强，使使A A下降下降,最后稳定于最后稳定于|AF|=1,U|AF|=1,Uo o不再增大。不再增大。t t11fRAR 工作原理工作原理:（负温度系数（负温度系数:温度升高，阻值减小）温度升高，阻值减小）电工电子学电工电子学下页下页上页上页72.2.实用电路实用电路 RC RC正弦波振荡电路正弦波振荡电路(2)(2)采用二极管实现稳幅的电路采用二极管实现稳幅的电路R R1 1R Rf1f1A Ao o+-R RR RC CC CZ Z1 1Z Z2 2oUD D1 1D D2
10、 2R Rf2f2l图中图中R Rf f=R=Rf1f1+R+Rf2f2略大于略大于2R2R1 1，A3A3；l起振时二极管呈现较大电阻，随起振时二极管呈现较大电阻，随U U0 0的增加，二极的增加，二极管逐渐导通，管逐渐导通，D D1 1、D D2 2、R Rf1f1并联等效电阻减小，并联等效电阻减小，A A自自动下降；动下降；l直到满足维持等幅振荡的幅值条件直到满足维持等幅振荡的幅值条件,实现实现自动稳自动稳幅的目的幅的目的。D D1 1、D D2 2并联目的：使正弦波正负半周波形对称。并联目的：使正弦波正负半周波形对称。RCRC构成的振荡电路振荡频率通常在构成的振荡电路振荡频率通常在20
11、0KH200KHZ Z以下；以下；如需高频正弦信号，常用如需高频正弦信号，常用LCLC正弦波振荡电路正弦波振荡电路。工作原理工作原理:11fRAR 12fffRRR电工电子学电工电子学下页下页上页上页81.1.电容三点式振荡电路电容三点式振荡电路 LC LC正弦波振荡电路正弦波振荡电路振荡频率为：振荡频率为：交流通路交流通路C CE E1 1u uo oR RB2B2原理原理:电容电容C C1 1、C C2 2、电感、电感L L组成组成谐振回路谐振回路，三个端点，三个端点1 1、2 2、3 3分别接三极管分别接三极管C C、E E、B B极，故称为三点式振极，故称为三点式振荡电路；荡电路；C
12、C2 2两端电压经两端电压经C CB B引入基极构成引入基极构成正反馈正反馈；lL L、C C1 1、C C2 2构成并联谐振电路构成并联谐振电路,总电流很小；总电流很小；lu uo o与与u ui i反相、反相、u uf f与与u uo o反相、反相、u uf f与与u ui i同相同相,满足满足自振的自振的平衡条件平衡条件；l适当选择适当选择A A、F,F,使起振时使起振时|AF|1,|AF|1,起振后起振后|AF|=1|AF|=1。该电路用电容该电路用电容C C1 1、C C2 2调节谐振频率时不方便，所以，此电路常调节谐振频率时不方便，所以，此电路常用于用于固定谐振频率固定谐振频率的振
13、荡电路；该电路振荡频率可达的振荡电路；该电路振荡频率可达100MH100MHZ ZR RB1B1R RE ER RC CC C1 1C C2 2C CC C+U+UCCCC2 23 31 12 23 3R RB1B1/R/RB2B2R RC CL LL L+-u ui iu uf fu uo oC C1 1C C2 2C CB B012121122fLCC CLCC特点：特点：电工电子学电工电子学下页下页上页上页9改进型电容三点式振荡电路改进型电容三点式振荡电路 LC LC正弦波振荡电路正弦波振荡电路改进型改进型C C3 31 1u uo oR RB2B2原理原理:在电感支路串一容量在电感支路
14、串一容量较小的电容较小的电容C C3 3,电容电容C C1 1、C C2 2起分压和正反馈作用，振荡频率由起分压和正反馈作用，振荡频率由L L和和C C3 3决定，决定，即即l调节调节C C3 3可以改变输出信号频率；可以改变输出信号频率；l原电路是原电路是共发射极接法共发射极接法,改进电路是改进电路是共基极共基极接法接法；l由于晶体管共基极接法时的由于晶体管共基极接法时的截止频率截止频率是共射是共射极的极的(+1)+1)倍倍,所以所以,改进型电容三点式振荡电改进型电容三点式振荡电路的振荡频率很高路的振荡频率很高,可达可达1000MH1000MHZ Z。R RB1B1R RE ER RC CC
15、 C1 1C C2 2C CC C+U+UCCCC2 23 3L LC CB B0312fLCC CE E1 1u uo oR RB2B2R RB1B1R RE ER RC CC C1 1C C2 2C CC C+U+UCCCC2 23 3L LC CB B-+-特点：特点：电工电子学电工电子学下页下页上页上页102.2.电感三点式振荡电路电感三点式振荡电路 LC LC正弦波振荡电路正弦波振荡电路振荡频率为：振荡频率为：交流通路交流通路C CE E1 1u uo oR RB2B2电路结构电路结构:若两线圈的自感分别为若两线圈的自感分别为L L1 1和和L L2 2,两个线圈两个线圈的互感为的互
16、感为M M，则两线圈的总电感为，则两线圈的总电感为:R RE EC CC CC C+U+UCCCC2 23 31 12 23 3R RB1B1/R/RB2B2L L1 1C C+-u ui iu uo oC CB B01212(2)fLLM Cl调节调节C C可以改变振荡频率；可以改变振荡频率；l由于反馈电压取自电感由于反馈电压取自电感L L2 2上上,它对高次谐波阻抗大它对高次谐波阻抗大,反反馈电压中高次谐波成分大馈电压中高次谐波成分大,易产生高次谐波自激振荡易产生高次谐波自激振荡,使毛剌叠加在波形上使毛剌叠加在波形上,易使输出波形失真易使输出波形失真。L L2 2L L2 2L L1 1u
17、 uf f特点：特点：T TT T因此因此,电感三点式振荡电路工作频率不宜太高电感三点式振荡电路工作频率不宜太高,常在几十兆赫以下。常在几十兆赫以下。12=(2)LLLM电工电子学电工电子学下页下页上页上页11三点式三点式LCLC正弦振荡电路总结正弦振荡电路总结 LC LC正弦波振荡电路正弦波振荡电路 幅值平衡条件幅值平衡条件是通过提供合适的是通过提供合适的直流通路直流通路和选取恰当的和选取恰当的电抗参数电抗参数来加以满足。来加以满足。（1 1）发射极两侧支路的电抗应为同一性质（）发射极两侧支路的电抗应为同一性质（均为电均为电感感或或均为电容均为电容）（2 2）基极与集电极之间支路的电抗与发射
18、极两侧电）基极与集电极之间支路的电抗与发射极两侧电抗性质不同。抗性质不同。相位平衡条件相位平衡条件的满足必须遵循以下原则：的满足必须遵循以下原则：另外另外,振荡频率不仅与振荡频率不仅与C C和和L L有关有关,也与晶体管参数有关。由于晶体管参数也与晶体管参数有关。由于晶体管参数受温度的影响而变化受温度的影响而变化,所发所发LCLC三点式振荡电路频率不稳定。如果要求频率稳三点式振荡电路频率不稳定。如果要求频率稳定定,常用常用石英晶体振荡电路石英晶体振荡电路。1 12 23 3R RB1B1/R/RB2B2C C+-u ui iu uo oL L2 2L L1 1u uf fT T1 12 23
19、3R RB1B1/R/RB2B2R RC CL L+-u ui iu uf fu uo oC C1 1C C2 2电工电子学电工电子学下页下页上页上页12主要内容主要内容 用集成运放构成的多谐振荡器用集成运放构成的多谐振荡器 用石英晶体构成的多谐振荡器用石英晶体构成的多谐振荡器用用555555集成定时器构成的多谐振荡器集成定时器构成的多谐振荡器多谐振荡器：多谐振荡器：一种能直接产生一种能直接产生方波方波或或矩形波矩形波的自激振荡器的自激振荡器电工电子学电工电子学下页下页上页上页13 用集成运放构成的多谐振荡器用集成运放构成的多谐振荡器 在在滞回比较器滞回比较器上引入了具有上引入了具有延迟特性的
20、延迟特性的RCRC负反馈支路负反馈支路构成。电路及波形如图构成。电路及波形如图A A0 0+-+u uC Cu uo oC CR R0 0U UZ Z+-u u-D DZ ZR R1 1R R2 2R Ru u+设设：电源接通瞬间电源接通瞬间u uC C=0,=0,运放处于运放处于正饱和正饱和112HZRuURR 此时此时C C充电充电,u uC C=u=u-,按指数曲线上升按指数曲线上升,当当u u-升到略升到略大于大于u u+H+H时时,运放输出变为运放输出变为负饱和负饱和,则则112LZRuURR 此时此时C C放电放电,u uC C=u=u-,按指数曲线降低按指数曲线降低,当当u u-
21、降降到略小于到略小于u u+L+L时时,运放输出变为运放输出变为正饱和正饱和。以后重。以后重复形成振荡复形成振荡,输出矩形波。输出矩形波。图中，图中，T T1 1是是u uC C从从u u+L+L上升到上升到u u+H+H的时间，的时间，T T2 2是是u uC C从从u u+H+H下降到下降到u u+L+L的时间。的时间。t tu uo o0 0u u+H+Hu u+L+LT T1 1T T2 2T T工作原理工作原理u uC C则同向输入端电压为：则同向输入端电压为：t t0 0t t1 1t t2 212T TT 矩形波周期为：矩形波周期为：U UZ Z-U-UZ Z电工电子学电工电子学
22、下页下页上页上页14 用集成运放构成的多谐振荡器用集成运放构成的多谐振荡器A A0 0+-+u uC Cu uo oC CR R0 0U UZ Z+-u u-D DZ ZR R1 1R R2 2R Ru u+在在t t0 0tttt1 1时电容电压为时电容电压为（用三要素法）（用三要素法）00112()()t tt tRCRCCZLZZZZRuUuUeUUUeRR 10111212()ttRCHZZZZRRuUUUeURRRR当取当取R R2 21.16R1.16R1 1时时,矩形波频率近似为矩形波频率近似为12ofRCt tu uo o0 0u u+H+Hu u+L+LT T1 1T T2
23、2T T振荡频率分析振荡频率分析u uC C1211=22ln(1)ofRTRCR当当t=tt=t1 1时，有：时，有：t t0 0t t1 1t t2 2解得：解得：111022ln(1)RTttRCR在在t t1 1tttt2 2时时1112()t tRCCZZZRuUUUeRR 当当t=tt=t2 2时：时：10111212()t tRCLZZZZRRuUUU eURRRR解得：解得：122122ln(1)RTttRCRU UZ Z-U-UZ Z矩形波频率：矩形波频率：112222ln(1)RTTTRCR故故电工电子学电工电子学下页下页上页上页15 用集成运放构成的多谐振荡器用集成运放构
24、成的多谐振荡器占空比可调的多谐振荡器占空比可调的多谐振荡器A A0 0+-+R Ru uo oC CR R0 0U UZ Zu u-D DZ ZR R1 1R R2 2D D1 1u u+占空比：占空比：矩形波矩形波高电平的时间高电平的时间T T1 1与与周期周期T T之之比的百分数，称为矩形波的比的百分数，称为矩形波的占空比占空比。即。即 图示电路中图示电路中,通过调节通过调节R RP P,利用二极管的单向利用二极管的单向导电性导电性,使使充放电时间常数不相等充放电时间常数不相等,实现输出波形实现输出波形占空比可调。调节占空比可调。调节R RP P矩形波周期不变。矩形波周期不变。集成运放构成
25、的多谐振荡器集成运放构成的多谐振荡器,常用于常用于10KH10KHZ Z以下的低频率振荡电路中。以下的低频率振荡电路中。D D2 2R RP1P1R RP2P2R Rp pt tu uo o0 0u u+H+Hu u+L+LT T1 1T T2 2T T工作原理工作原理u uC C1100%TT1()PRRC2()PR RC充电时充电时放电时放电时电工电子学电工电子学下页下页上页上页16 用石英晶体构成的多谐振荡器用石英晶体构成的多谐振荡器石英晶体：石英晶体：是利用石英晶体的是利用石英晶体的压电效应压电效应制成的一种制成的一种谐振器件谐振器件。压电效应：压电效应：若在石英晶体的两个电极上若在石
26、英晶体的两个电极上加一电压加一电压,晶体晶体就会产生就会产生机械变形机械变形；若在晶体的两侧；若在晶体的两侧加机械压力加机械压力或或拉力拉力,则晶体会在相应的方向上则晶体会在相应的方向上产生电场产生电场。可见：可见：若在石英晶体的两极加交变电压若在石英晶体的两极加交变电压,晶体就会晶体就会产生机械振动；而机械振动又会产生交变电压。产生机械振动；而机械振动又会产生交变电压。压电谐振：压电谐振：外加交变电压的频率为某一特定值时外加交变电压的频率为某一特定值时,晶体振幅达最大晶体振幅达最大,这时这时称为称为压电谐振压电谐振。这时的频率称为石英晶体的。这时的频率称为石英晶体的固有谐振频率固有谐振频率。
27、晶体的固有谐振频率：晶体的固有谐振频率：取决于晶体的切割方式、尺寸取决于晶体的切割方式、尺寸结构：结构：将二氧化硅（将二氧化硅（SiOSiO2 2）结晶体按一定方向切割成很薄的晶片）结晶体按一定方向切割成很薄的晶片,表面抛表面抛光后涂敷银层光后涂敷银层,封装后引出管脚即成。如图封装后引出管脚即成。如图晶片晶片管脚管脚敷银层敷银层电工电子学电工电子学下页下页上页上页时TN、OUT不定，禁用构成：555构成单稳态触发器；占空比：矩形波高电平的时间T1与周期T之比的百分数，称为矩形波的占空比。时TN截止，D端不通（阻断）,OUT=1C2与JT构成正反馈(选频)支路正弦波振荡电路的基本原理C是晶体振动
28、时的等效动态电容（10-410-1pF）；总之,电源接通,输出一定是低电平的稳态。暂态(即加热)时间由RP、C1决定，为td=1.可见，自激振荡必须做到L、C1、C2构成并联谐振电路,总电流很小；晶体的品质因数Q很大,可达104106，为即,当A=3,即Rf=2R1时就能满足自激振荡条件图中Rf=Rf1+Rf2略大于2R1，A3；用555构成的施密特触发器当反馈系数 时满足幅值平衡条件TN、OUT保持不变（原状态）。该电路满足相位平衡条件在滞回比较器上引入了具有延迟特性的RC负反馈支路构成。或单稳态电路(P258图。17 用石英晶体构成的多谐振荡器用石英晶体构成的多谐振荡器石英晶体石英晶体符号
29、符号和和等效电路等效电路及及电抗频率特性曲线电抗频率特性曲线：C CO O为晶体不振时的为晶体不振时的静态电容静态电容（几至几十皮法）；（几至几十皮法）；L L是晶体振动时的是晶体振动时的动态电感动态电感（几十至几百毫亨）；（几十至几百毫亨）；C C是晶体振动时的是晶体振动时的等效动态电容等效动态电容（1010-4-41010-1-1pFpF）；）；R R是晶体振动时的内部摩擦是晶体振动时的内部摩擦损耗电阻损耗电阻（100100左右）。左右）。JTJT0 0C CL LR Rf fC Co of fs sf fp pX X感性感性容性容性容性容性符号符号等效电路等效电路电抗频率特性电抗频率特性
30、晶体的品质因数晶体的品质因数Q Q很大很大,可达可达10104 410106 6，为，为1LQRC石英晶体有两个谐振频率石英晶体有两个谐振频率,一是一是LCRLCR支路的支路的串联谐振串联谐振频率频率f fs s,一个是一个是LCRLCR支路与电容支路与电容C Co o的的并联谐振频率并联谐振频率f fp p，实，实际际f fs s和和f fp p很接近。很接近。当当ffffffp p时呈时呈容性容性；当；当f=ff=fs s时，时，X=0,X=0,呈呈电阻电阻性性；当；当f fs sfff1,起振后|AF|=1。用555集成定时器构成的多谐振荡器RS触发器输出Q保持不变。电源接通(TH、TR
31、引脚悬空）时，时TN截止，D端不通（阻断）,OUT=1用555定时器构成的压控多谐振荡器（习题）波形变换电路：将某种波形变换成另一种波形的电路，或对某种波形进行整形的电路。G4、G5、G6为非门此时C放电,uC=u-,按指数曲线降低,当u-降到略小于u+L时,运放输出变为正饱和。C是晶体振动时的等效动态电容（10-410-1pF）；振荡频率有：10kHZ250MHZ暂态(即加热)时间由RP、C1决定，为td=1.可见,改变控制电压UCO的大小,就可改变回差的大小.用555定时器构成的多谐振荡器R3、T构成射极输出器。当电压控制端CO施加一个电压时,比较器的参考电压发生变化,电路的阈值和触发电平
32、的大小相应变化,从而可改变电路的定时参数。在滞回比较器上引入了具有延迟特性的RC负反馈支路构成。RS触发器输出Q保持不变。27 用用555555定时器构成的多谐振荡器定时器构成的多谐振荡器+-+-+（3 3）工作原理）工作原理1 11111111 11 1R RR RR RC C1 1C C2 2G G1 1G G2 2G G3 3G G4 4G G5 5G G6 6U UDDDDTHTHCOCOD DOUTOUT1 12 23 34 45 56 67 78 8DRTRQT TN NU UR1R1U UR2R2Q5k5k5k5k5k5kG G1 1、G G2 2、G G3 3为或非门为或非门G
33、 G4 4、G G5 5、G G6 6为非门为非门23THDDUU13DDTRUU当当10C 21C 11G 20G 1Q 0QT TN N截止截止1OUT 时时1DR 40G 1 10 00 01 11 10 01 10 0电工电子学电工电子学下页下页上页上页28 用用555555定时器构成的多谐振荡器定时器构成的多谐振荡器+-+-+（3 3）工作原理）工作原理1 11111111 11 1R RR RR RC C1 1C C2 2G G1 1G G2 2G G3 3G G4 4G G5 5G G6 6U UDDDDTHTHCOCOD DOUTOUT1 12 23 34 45 56 67 7
34、8 8DRTRQT TN NU UR1R1U UR2R2Q5k5k5k5k5k5kG G1 1、G G2 2、G G3 3为或非门为或非门G G4 4、G G5 5、G G6 6为非门为非门23THDDUU13DDTRUU当当11C 21C 10G 20G RSRS触发器输出不定触发器输出不定是不允许出现的是不允许出现的时时1DR 40G 0 01 11 1不定不定不定不定不定不定不定不定禁止状态禁止状态电工电子学电工电子学下页下页上页上页29 用用555555定时器构成的多谐振荡器定时器构成的多谐振荡器（3 3）工作原理）工作原理555555时基电路功能表时基电路功能表 当当电压控制端电压控
35、制端COCO施加一个电压时施加一个电压时,比较器的参考电压发生变化比较器的参考电压发生变化,电路的电路的阈值阈值和和触发电平触发电平的大小相应变化的大小相应变化,从而可改变电路的定时参数从而可改变电路的定时参数。输入输入输出输出(复位复位)(阈值阈值)(触发触发)T TN N状态状态(D(D放电端放电端)低电平低电平低电平低电平导通导通(7(7端放电端放电)高电平高电平低电平低电平导通导通(7(7端放电端放电)高电平高电平原状态原状态原状态原状态高电平高电平高电平高电平截止截止(7(7端截止端截止)高电平高电平输出、输出、TNTN状态不定状态不定DDU32DDU31DDU32DDU31DDU3
36、2DDU31DDU32DDU31DRTRTHOUT(禁用禁用)(复位复位)电工电子学电工电子学下页下页上页上页30 用用555555定时器构成的多谐振荡器定时器构成的多谐振荡器（4 4）引脚功能）引脚功能8 87 76 65 51 12 23 34 4CB7555CB7555电压控制端电压控制端阈值端阈值端放电端放电端电源端电源端复位端复位端输出端输出端电源地端电源地端触发端触发端时基电路时基电路DRTRDDUOUTGNDDCOTH电工电子学电工电子学下页下页上页上页31 用用555555定时器构成的多谐振荡器定时器构成的多谐振荡器（5 5）注意事项）注意事项l当当控制端控制端COCO不用时，
37、应通过不用时，应通过0.010.01F F电容接地，电容接地，以防外部干扰以防外部干扰；l不应出现不应出现THTH端电压大于端电压大于U UDDDD的的2/32/3，TRTR端电压小于端电压小于U UDDDD的的1/31/3的情况，否的情况，否则两个则两个比较器输出均为高电平比较器输出均为高电平，当它们同时从高电平变为低电平时，当它们同时从高电平变为低电平时，使基本使基本RSRS触发器触发器输出不确定输出不确定；lU UDDDD范围在范围在318V318V之间，双极型输出电流可达之间，双极型输出电流可达200mA,200mA,而而CMOSCMOS型输出电型输出电流在流在4mA4mA以下。以下。
38、l实际有双实际有双555555时基电路时基电路(556)(556)。8 87 76 65 51 12 23 34 4CB7555CB7555DRTRDDUOUTGNDDCOTH0.010.01F FC C电工电子学电工电子学下页下页上页上页32 用用555555定时器构成的多谐振荡器定时器构成的多谐振荡器2.2.用用555555集成定时器构成的多谐振荡器集成定时器构成的多谐振荡器（2 2）工作原理）工作原理U UDDDDR RD DU UDDDDR R1 1R R2 2C CD DTHTHTRTRGNDGNDCOCOOUTOUT1 12 23 34 45 56 67 78 80.010.01
39、F Fu uo ol电源接通瞬间电源接通瞬间,u,uC C=0,TH=0,TH和和TRTR相接相接,输出输出u uo o为为1,1,放放电管电管T TN N截止截止,电源通过电源通过R R1 1、R R2 2向向C C充电充电,u,uC C上升。上升。0 00 0t tt tu uo ou uC CT TT T1 1T T2 2DDU32DDU31l当当u uC C上升上升到略大于到略大于U UCCCC的的2/32/3时时,u,uo o 从从1 1变为变为0(0(翻转翻转),),同时放电管同时放电管T TN N导通导通,使电容使电容C C通过通过R R2 2和和T TN N放电放电,u,uC
40、C下降。下降。l当当u uC C下降下降到略小于到略小于U UCCCC的的1/31/3时时,u,uo o 从从0 0变为变为1(1(翻转翻转),),同时放电管同时放电管T TN N截止截止,电容电容再次充电再次充电。如此重复形成如此重复形成矩形波输出矩形波输出。（1 1）电路结构）电路结构u uC C+-充电充电放电放电555555电工电子学电工电子学下页下页上页上页33 用用555555定时器构成的多谐振荡器定时器构成的多谐振荡器2.2.用用555555集成定时器构成的多谐振荡器集成定时器构成的多谐振荡器振荡频率分析振荡频率分析振荡频率振荡频率为为112121223()ln()ln20.69
41、3()13DDDDDDDDUUTRR CRR CRR CUU222ln 20.693TR CR C12120.693(2)TTTRRCCRRTf)2(44.11210U UDDDDR RD DU UDDDDR R1 1R R2 2C CD DTHTHTRTRGNDGNDCOCOOUTOUT1 12 23 34 45 56 67 78 80.010.01 F Fu uo o0 00 0t tt tu uo ou uC CT TT T1 1T T2 2DDU32DDU31u uC C+-充电充电放电放电矩形波的矩形波的占空比占空比为为1100%TTt t1 1t t2 2t t3 3充电时间充电时
42、间放电时间放电时间11()3CDDutU()CDDuU12()RRC112()1()()3ttRRCCDDDDDDutUUUe当当 时时,代入解方程代入解方程,得得23CDDuU2tt(1)(1)充电时间充电时间T T1 1(2)(2)放电时间放电时间T T2 2555555电工电子学电工电子学下页下页上页上页34用用555555定时器构成的压控多谐振荡器定时器构成的压控多谐振荡器（习题）（习题）如图，分极振荡周期，画出如图，分极振荡周期，画出u uC C、u uO O的波形图的波形图电容电容C C的充电时间的充电时间T T1 1分析：（三要素法）分析：（三要素法）当当t=tt=t2 2时时,
43、u,uc c=U=UCOCO即即1()0.5CCOu tU12112()ln0.5CODDCODDUUTttRR CUU 3220.5ttR CCOCOUUeU UDDDDR RD DU UDDDDR R1 1R R2 2C CD DTHTHTRTRGNDGNDCOCOOUTOUT1 12 23 34 45 56 67 78 8U UCOCOu uo o0 00 0t tt tu uo ou uC CT TT T1 1T T2 2COU0.5COUu uC C+-充电充电放电放电+-t t1 1t t2 2t t3 3()CDDuU 12()RR C112()(0.5)ttRRCCDDCODD
44、uUUUe2112()(0.5)ttRR CCODDCODDUUUUe电容电容C C的放电时间的放电时间T T2 2分析：分析：2()CCOutU()0Cu 2R C22220(0)ttttR CR CCCOCOuUeUe当当t=tt=t3 3时时,u,uc c=0.5U=0.5UCOCO即即u uC C、u uO O波形图波形图23222ln0.5ln 2TttR CR C 121220.5()lnln 2CODDCODDUUTTTRR CR CUU555555电工电子学电工电子学下页下页上页上页35用用555555定时器构成的压控多谐振荡器定时器构成的压控多谐振荡器（习题）（习题）如图，分
45、极振荡周期，画出如图，分极振荡周期，画出u uC C、u uO O的波形图的波形图电容电容C C的充电时间的充电时间T T1 1分析：（三要素法）分析：（三要素法）12112()ln0.5CODDCODDUUTttRR CUU U UDDDDR RD DU UDDDDR R1 1R R2 2C CD DTHTHTRTRGNDGNDCOCOOUTOUT1 12 23 34 45 56 67 78 8U UCOCOu uo o0 00 0t tt tu uo ou uC CT TT T1 1T T2 2COU0.5COUu uC C+-充电充电放电放电+-t t1 1t t2 2t t3 3电容电
46、容C C的放电时间的放电时间T T2 2分析：分析：u uC C、u uO O波形图波形图23222ln0.5ln 2TttR CR C 121220.5()lnln 2CODDCODDUUTTTRR CR CUUl若若U UDDDD、R R1 1、R R2 2、C C不变不变,改变改变U UCOCO的大小的大小,即可即可改变输出矩形波的频率改变输出矩形波的频率(即压控振荡器即压控振荡器)。lU UCOCO增大增大输出矩形波的输出矩形波的频率降低频率降低；U UCOCO减小减小,频频率升高率升高。l电路中电路中U UCOCO必须必须小于小于U UDDDD。结论结论555555电工电子学电工电子
47、学下页下页上页上页36 用用555555定时器构成的多谐振荡器定时器构成的多谐振荡器 例题例题图是模拟公安警车音响电路，试说明工作原理。图是模拟公安警车音响电路，试说明工作原理。解：解：R RD DU UDDDDR R1 1R R2 2C C1 1D DTHTHTRTRICIC1 11 12 23 34 45 56 67 78 8电路组成：电路组成：ICIC1 1及外围元件构成低频多谐振荡器，及外围元件构成低频多谐振荡器，周期约为周期约为6 6秒秒；ICIC2 2构成构成电压控制高频振荡器，电压控制高频振荡器，频率在频率在800H800HZ Z50H50HZ Z范围范围；R R3 3、T T构
48、成射极输出器。构成射极输出器。R RD DU UDDDDR R4 4R R5 5C C3 3D DTHTHTRTRT TCOCOOUTOUT1 12 23 34 45 56 67 78 8C C2 2R R3 3R R6 6C C4 4ICIC2 2工作原理：工作原理：C C1 1两端电压按指数规律上升、下降，近似三角波；该电压经两端电压按指数规律上升、下降，近似三角波；该电压经射极输出器加到射极输出器加到ICIC2 2的电压控制端，对高频振荡器的信号进行的电压控制端，对高频振荡器的信号进行调制调制，当三角，当三角波电压最低时，高频信号频率最高约为波电压最低时，高频信号频率最高约为800H80
49、0HZ Z，当三角波电压由低向高变化，当三角波电压由低向高变化时，时，ICIC2 2输出频率由高向低变化，输出频率在输出频率由高向低变化，输出频率在3 3秒内由低变高，另秒内由低变高，另3 3秒由高变秒由高变低，喇叭发出低，喇叭发出警车音响鸣叫声警车音响鸣叫声。3s3s3s3su uC Cu uO Ou uC Cu uO O+U+UDDDD（5-15V5-15V）555555555555电工电子学电工电子学下页下页上页上页占空比：矩形波高电平的时间T1与周期T之比的百分数，称为矩形波的占空比。用555定时器构成的多谐振荡器自激振荡条件：正反馈放大电路原理图用555定时器构成的多谐振荡器用石英晶
50、体构成的多谐振荡器D1、D2并联目的：使正弦波正负半周波形对称。该电路用电容C1、C2调节谐振频率时不方便，所以，此电路常用于固定谐振频率的振荡电路；G4、G5、G6为非门用555定时器构成的压控多谐振荡器（习题）波形产生电路分类：正弦波产生电路、非正弦波产生电路两种。调节RP矩形波周期不变。当输入信号uI为三角波时，输出如图正弦波振荡电路：将直流电能转换成频率和幅值一定的正弦交流信号的电路。G1、G2、G3为或非门接高电平时，可以构成多谐振荡器(P254图；时TN、OUT不定，禁用当ffp时呈容性；G4、G5、G6为非门01F电容接地，以防外部干扰；石英晶体符号和等效电路及电抗频率特性曲线：
