8
This presentation is the property of its rightful owner.
Sponsored Links
1 / 68

8 信号发生器 PowerPoint PPT Presentation


  • 120 Views
  • Uploaded on
  • Presentation posted in: General

8 信号发生器. 正弦波信号发生器. 非正弦波信号发生器. 8.1 正弦波信号发生器. 发生器 按产生的波形特点可分为. X id. X o. ·. A. 放大环节. X f. ·. F. 正 反馈网络. 正弦波信号发生器是按照自激振荡原理构成的. 信号发生器常称为振荡器. 8.1.1 正弦波自激振荡的基本原理. 自激振荡原理方框图. 1 . 产生正弦波自激振荡的平衡条件. 输出 X o = AX id. 输入 X id. 反馈 X f = FX o. 如果 X f = X id. 工作原理. ·. A. 放大环节. ·. F.

Download Presentation

8 信号发生器

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation

Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author.While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server.


- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

Presentation Transcript


8

8信号发生器

正弦波信号发生器

非正弦波信号发生器

8.1正弦波信号发生器

发生器按产生的波形特点可分为


8

.

.

Xid

Xo

·

A

放大环节

.

Xf

·

F

正反馈网络

正弦波信号发生器是按照自激振荡原理构成的

信号发生器常称为振荡器

8.1.1正弦波自激振荡的基本原理

自激振荡原理方框图

1.产生正弦波自激振荡的平衡条件


8

.

.

.

输出Xo= AXid

.

输入Xid

.

.

.

反馈Xf=FXo

.

.

如果Xf=Xid

工作原理

·

A

放大环节

·

F

正反馈网络

正反馈

可在输出端继续维持原有的输出信号


8

.

.

.

输出Xo= AXid

.

输入Xid

.

.

·

·

·

·

.

.

.

反馈Xf=FXo

·

·

.

.

如果Xf=Xid

·

·

·

A

放大环节

·

F

正反馈网络

知电路产生自激振荡的平衡条件为


8

·

·

·

·

(1) 幅度平衡条件

(2) 相位平衡条件

上式可分解为


8

.

.

Xid

Xo

·

A

放大环节

.

Xf

·

F

正反馈网络

平衡条件讨论

a. 相位平衡条件

一个振荡器,只在振荡频率f0时满足相位平衡条件。

在电路中应包含选频网络


8

.

.

Xid

Xo

·

A

放大环节

.

Xf

·

F

正反馈网络

若 ,则电路减幅振荡,最后停止振荡。

若 ,电路增幅振荡。

b. 幅度平衡条件

AF=1是维持等幅振荡的唯一条件


8

·

·

AF=1只能维持振荡,但不能建立振荡。

AF > 1

·

·

·

·

> 1

> 1

A

A

F

F

输出幅值越来越大,最后出现非线性失真。

2.振荡的建立与稳定

振荡电路的起振条件:

放大电路中还应包含稳幅环节


8

自激振荡电路的建立过程(线性反馈)

F太小

幅度特性

A

反馈特性


8

非线性反馈

幅度特性

幅度特性

B

非线性反馈


8

AF >1

AF=1

自激振荡电路的起振过程

起振

维持振荡


8

组成

根据选频网络所用元件分为

3.正弦波信号发生器组成

放大环节

选频网络

正反馈网络

稳幅环节

4. 正弦波信号发生器的分类

RC型振荡器

LC型振荡器

晶体振荡器


8

主要类型

R

R1

·

C

Uo

+

A

C

R

R2

8.1.2RC型正弦波信号发生器

文氏电桥振荡电路

放大电路

移相式振荡电路

双T网络式振荡电路

1.文氏电桥振荡器

选频网络

反馈网络


8

+

R

选频网络

选频网络

C

·

Uo

+

R

R1

·

C

Uo

·

R

C

+

Uf

A

C

R

R2

2.RC串并联网络的选频特性

Z1

图中

Z2


8

·

·

·

+

R

C

·

Uo

+

·

R

C

Uf

反馈系数

Z1

Z2


8

·

·

·

·

·

由此可得 F 的幅频特性与相频特性


8

幅频特性曲线

F

1/

3

0

f0

f

幅频特性

幅频特性分析

当0时,F0

当时,F0

当=0时,F=Fmax=1/3


8

F

1/

3

0

f0

f

j

0

f

f0

幅频特性曲线

相频特性

相频特性分析

当0时,F  90

相频特性曲线

当时, F  –90

当=0时, F  0

可见,当=0时

F =0,且反馈最强


8

(1) 当f= 时

·

·

同相位

Uo

Uf

·

的幅值最大

Uf

R

R1

·

·

/3

=

Uf

·

Uo

C

Uo

+

A

(2) 当 ≥3 时,满足振荡条件。

C

R

R2

(3) 振荡频率

3.工作原理

A


8

R

C

+

Uo

A

D

1

R

RW

C

R

1

D

2

4.稳幅措施

(1) 利用二极管稳幅


8

C

R

+

A

U

o

Rt

RW

R

C

(2) 利用非线性热敏电阻稳幅

Rt为负温度系数的热敏电阻


8 1 3 lc

8.1.3LC型正弦波信号发生器

主要特点

a. 用LC并联谐振回路作为选频网络

b. 主要用来产生1 MHz以上的高频信号

c. 频率稳定性较好


8

按照反馈方式分为

LC型正弦波信号发生器类型

变压器反馈式

电感三点式

电容三点式


8

|Z|

·

O

+

f

·

·

L

j

·

C

R

O

f

Z

1.LC并联谐振回路

Q大

阻抗频率特性

Q小

f0

f0

相频特性

Q大

Q小


8

·

+

·

·

L

·

C

R

Z

(1)谐振频率

(2)谐振时的等值电阻R0

(3)电路的品质因数


8

L

C

+

+

+

T

+

·

·

+

LC并联谐振电路

2.选频放大电路

工作原理

当f = f0(LC并联谐振频率)时

(1) 输出电压幅值最大

(2) 输出与输入电压反相

放大电路只对谐振频率f0的信号有放大作用


8

N3

N1

N2

+

T

+

3.变压器反馈式LC振荡电路


8

N3

N1

N2

+

T

+

(1) 相位条件

正反馈的判断

判断的方法——瞬时极性法

判断的步骤

a.假设谐振回路发生谐振

b.断开反馈回路


8

N3

c.加入瞬时极性为输入电压Ui

·

N1

N2

·

Ui

+

T

·

d. 输出电压Uo极性为

Uo

·

+


8

e. 反馈电压极性Uf为

·

N3

N1

+

·

N2

Uf

_

·

Ui

+

T

·

Uo

+

f.判断是否满足相位平衡条件

构成正反馈

满足相位平衡条件


8

N3

N1

N2

+

T

+

(2) 起振条件

因为

合理地选择电路参数,及变压器的变比,可使AF>1,满足起振条件。


8

N3

L

N1

N2

L'

+

T

+

(3) 振荡频率

(4)电路的特点

a.调节N2方便,起振容易。


8

N3

L

N1

N2

L'

+

T

+

b. 振荡频率高。

c. 电路的品质因数高。

d. 输出波形好。

e. 频率稳定性高。

f. 体积、重量大。

g.受变压器分布参数的限制,振荡频率不能很高。


8

L2

N2

C

L1

N1

+

T

+

4.电感三点式正弦振荡电路


8

L2

N2

C

C

T

L1

N1

L1

RB1//RB2

L2

+

T

+

振荡电路的交流通路


8

C

C

T

T

L1

L1

RB1//RB2

L2

L2

简化的交流通路

忽略RB1//RB2

线圈的三个端子分别与T的三个电极B、C、E相连接,故称之为电感三点式振荡电路。


8

C

T

L1

L2

(1) 相位平衡条件的判断

a.假设谐振回路发生谐振

b.断开反馈回路


8

c.加入瞬时极性为输入电压Ui

·

+

C

T

+

L1

·

·

Uo

Ui

L2

·

·

Uo

_

_

d. 输出电压Uo极性为

·

相量图


8

·

e. 电流ICL超前Uo90°

·

·

+

ICL

C

T

+

L1

+

·

·

·

Uo

Uo

Ui

·

L2

Uf

·

_

_

_

·

ICL

·

·

f. 电压Uf超前ICL90°

Uf

·

Uf与Ui同相,满足相位平衡条件

·

·

相量图


8

C

T

L1

+

·

L2

Uf

_

(2) 幅度条件

由于反馈信号Uf取自电感L2,改变电感中间抽头位置,调整反馈强弱,容易满足幅度条件。


8

C

T

L1

L2

(3) 谐振频率

式中

M为线圈L1与L2之间的互感


8

C

T

L1

·

L2

Uf

(4) 电路特点

a. 电感L1与L2之间耦合很紧,容易起振。

b. 输出波形中含有高次谐波,波形较差。


8

+

T

+

L

5. 电容三点式正弦波振荡电路

电容器的三个端子分别与T的三个电极相连接,故称之为电容三点式振荡电路。


8

+

T

T

L

+

L

交流通路


8

T

T

L

L

简化的交流通路


8

T

L

(1) 相位平衡条件的判断

a.假设谐振回路发生谐振

b.断开反馈回路


8

c.加入瞬时极性为输入电压Ui

d. 输出电压

Uo极性为

·

·

T

·

Uo

·

·

·

Ui

Uo

L

相量图


8

·

e. 电流ILC滞后Uo90°

·

·

T

·

ILC

·

Uo

·

·

f. 电压Uf滞后ILC90°

·

Ui

Uo

L

·

·

ILC

·

·

Uf

Uf

·

·

Uf与Ui同相,满足相位平衡条件

相量图

+

_


8

T

L

·

Uf

(2) 幅度条件

反馈电压取自C2, 改变C1/C2,调整反馈强弱和电路的放大倍数,容易满足幅度条件。


8

T

L

(3) 谐振频率


8

T

L

(4) 电路特点

a. 容易起振。

b. 振荡频率高。

c. 输出波形中高次谐波少,波形好。

c. 改变电容时,容易停振。


8

+

T

+

L

改进的电容三点式振荡电路

谐振频率


8

8.1.4晶体振荡器

1.石英晶体的基本特性与等效电路

(1) 压电效应

a. 石英晶体的基本特性

(a) 各向异性

(b) 具有压电效应


8

压电效应

在晶片的两面之间加电场,就会产生机械变形。

在晶片的两侧施加压力,又会产生电场。

压电谐振

当在晶片的两电极之间加交变电压时,晶片就会产生机械变形振动。

当交变电压的频率等于晶片的固有机械振动频率时,振幅急剧增加,这种现象称为压电谐振。


8

涂上银层

涂上银层

引出两个电极

引出两个电极

b. 石英晶体谐振器的结构

适当地切片

加装上外壳


8

电路符号


8

L

C0

R

C

(2) 等效电路和谐振频率

等效电路

L ——等效晶片振动时的惯性

C0 ——两金属电极间形成的静电电容

C ——等效晶片振动时的弹性

R ——等效晶片振动时内部的摩擦损耗


8

L

C0

R

C

电路特点

a. L很大,C和R很小。

b . Q很高,达104~106。

c.频率稳定度(Δf /f0)很高。

三种振荡电路的频率稳定度

RC振荡器10–2

LC振荡 10–3~ 10–4

石英晶体振荡 10–9~10–11


8

L

C0

R

C

X

当忽略R时,电抗


8

L

C0

R

C

X

讨论

a. 当 1–2LC =0 时,X=0

电路发生串联谐振

串联谐振频率

当f<fs时,X<0,电路呈容性。

当f>fs时,X>0,电路呈感性。


8

L

C0

R

C

X

b. 当j (C0+C–2LCC0 ) = 0时

X=∞

电路发生并联谐振

并联谐振频率


8

L

C0

R

C

X

由于C<<C0


8

由式

感性

X

fs

fp

O

f

容性

电抗 —— 频率特性

画出石英晶体振荡器的电抗 —— 频率特性

可见

a. 当 fs<f<fp 时,电路呈感性。

b.当 f<fs 或 f>fp 时,电路呈容性。


8

+VCC

RC

RB1

T

C1

+

RB2

CB

RE

C2

2.石英晶体振荡电路

晶体呈感性

(1) 并联型晶体振荡器

谐振频率


8

+VCC

C1

RC

RB1

T

L

C0

RC

T

C1

R

C2

+

RB2

RE

CB

RE

C2

C

交流等效电路


8

C1

T

L

式中

C0

RC

由于

R

C2

RE

C

谐振频率


8

+VCC

RC1

RB1

T2

T1

C

R

+

+

CB

+

RB2

RE1

uo

RE2

(2) 串联型晶体振荡器

谐振频率


8

思 考 题

1.在正弦波发生器中,如果没有选频网络或没有稳幅环节,那么电路将分别会出现什么情况?

2.电容三点式与电感三点式正弦波振荡电路相比,哪个电路输出的波形更好,为什么?


  • Login