正弦波振荡器与非正弦波振荡器,双向三角

模块七;信号产生与处理电路;

一、正弦波振荡器;

1、正弦波振荡器的分类;

(一般用选频网络所用元件来命名)

①RC正弦波振荡器;一般振荡频率较低,1MHZ以下。

②LC正弦波振荡器;振荡频率都在1MHZ以上。

③石英晶振正弦波振荡器;也可等效为LC正弦波振荡器,其特点是振荡频率非常稳定。

2、RC正弦波振荡器→文氏电桥振荡电路;

由RC串,并联选频网络和同相比例运算放大电路即可构成文氏电桥振荡电路;

从右图的简估等效电路可以看出负反馈网络R1,Rf与正反馈网络串并联RC电路各为一臂构成桥路,因此得名文氏电桥,根据振荡器起振条件Auf=1+Rf/R1≥3,得出Rf≥2R1,而振荡频率fo=1/2πRc,为了实现稳幅,在Rf支路中串联2个并联的二极管,加入非线性环节,从而使输出电压稳定。

3、LC正弦波振荡器;

①电感三点式LC振荡器(哈脱莱振荡器)

L=L1+L2+2M(2M是L1和L2的互感)

fo=1/2π根号(L1+L2+2M)*C

一般L2的匝数为整个线圈L总匝数的1/4-1/8。

优点;可获得较宽的振荡频率,最高可达几十MHZ。缺点;由于反馈取自电感,输出波形中还有高次谐波,因此适合对波形要求不高的场合,如高频加热器或接收机本振电路中。

②电容三点式振荡器(考尔*毕兹振荡器)

C=C1*C2/(C1+C2)

fo=1/2π根号L* C1*C2/(C1+C2)

一般C1/C2较大容易起振,但C1/C2太大,Au减小,不易起振,所以C1/C2既不能太大,也不能太小。

优点;输出电压波形好,但起振频率不容易改变所以用在固定振荡频率场合,为了提高振荡电路振荡频率的稳定度,可在L上串上一个比C1,C2小得多的C3小电容,则fo=1/2π根号LC3若振荡频率要高达100MHZ以上,则要采用共基放大振荡电路。

③电容三点式振荡电路(共基极)(上图)

④石英晶振振荡器(上图)

4、分立元件组成的文氏电桥振荡器;

二、非正弦波振荡器(运放组成的各种振荡器)

实际电路中除了常见的正弦波振荡器外,还有矩形波发生电路,三角波发生电路,锯齿波发生电路,尖峰波发生电路和阶梯波发生电路等,下面以运放为核心,介绍各种非正弦波振荡器。

1、矩形波发生电路;

矩形波发生电路是其他非正弦波发生电路的基础,若方波电压加在积分运算电路的输入端,则就获得三角波电压,若改变积分电路正向积分和反向积分时间常数,使某一方向的积分常数趋于0,则获得锯齿波。

由反相输入的滞回比较器和RC电路组成。振荡周期为;

T=2RfCfln(1+2R1/R2)

f=1/T

2、占空比可调的矩形波发生电路;

欲改变输出矩形波电压的占空比,就要使电容正向和反向充电的时间常数不同,所以可以利用二极管的单向导电性可以引导电流流经不同的道路,占空比可调的矩形波发生电路如左图所示。

T=T1+T2≈(RW+2R3)Cln(1+2R1/R2) f=1/T

q=T1/T2≈(RW1+R3)/(RW+2R3)

(占空比调节范围)

3、三角波发生电路;

将矩形波信号发生电路加上积分电路,即可得到三角波发生电路。T=4R1*R3*C/R2

F=R2/4R1*R3*C

调节R1,R2,R3和C的值,可改变振荡频率,调节R1,R2的值,而调节R1,R2的值可改变三角波的幅值。

4、锯齿波发生电路;

R3≤RW

f=R2/2R1(2R3+RW)*C

T=2R1(2R3+RW)*C/R2

T1=2*R1/R2*R3C

T2=2*R1/R2(R3+RW)*C

调整R1,R2的阻值可改变锯齿波的幅值,调整R1,R2,R3,RW的阻值及C的容量,可以改变振荡频率,调节RW的位置可改变Uo1的占空比以及Uo锯齿波上升和下降的斜率。

三、信号发生电路应用实例;

1、方波—三角波信号产生电路;

A1及外围元器件所组成的是同相输入的迟滞电压比较器,C1称为加速电容,可加速比较器的翻转,A2及外围电路组成的是积分电路。

T=4R2(R4+RP2)C2/R3+RP1

f=R3+RP1/4R2(R4+RP2)*C2

结论;

①方波输出幅度等于电源电压VCC,若要限幅可加双向稳压二极管。三角波的输出幅度与电阻R2与(R3+RP1)的比值有关,且小于电源电压+VCC,电位器RP1可实现幅度调整,但会影响方法一三角波的频率。

②电位器RP2在调整输出信号的频率时,不会影响三角波的输出电压幅度,因此实际应用时,调节电位器RP1,使输出三角波的电压幅度值达到所要求的值,然后再调整RP2,使输出频率满足要求。若要求输出频率范围较宽,可取不同的C2来改变频率范围,用RP2实现频率微调。

2、三角波—正弦波变换电路;

为了学习多级电路的调试技术,我们选用差分放大器作为三角波—正弦波的变换电路。波形变换的原理是;利用差分对管的饱和和截止特性进行变换。

#为了使输出波形更接近正弦波,要求;

①传输特性曲线尽可能对称,线性区尽可能窄。

②三角波的幅值Vm应接近晶体管的截止电压值。

#在上图电路中,RP1调节三角波的幅度,RP2调整电路的对称性,并联电阻Re2用来减小差分放大器的线性区,C1,C2,C3为隔直电容耦合电容,C4为滤波电容。

#V3,V4组成比例电流源。

3、函数信号发生电路

(方波—三角波—正弦波信号产生电路)

4、专用集成函数信号发生器ICL8038.

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