RC正弦波振荡器课件.ppt
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1、RC正弦波振荡器,RC正弦波振荡器,本 节 学 习 要 点,RC串并式正弦波振荡器,桥式(文氏)振荡电路的工作过程,RC正弦波振荡电路的组成及振荡原理,正弦波振荡电路的介绍,本 节 学 习 要 点 RC串并式正弦波振荡器桥式(文氏),图为正弦波振荡电路的方框图,它由放大电路A和反馈网络F组成。假设开始时,放大电路输入端接一正弦信号 ,经放大后,在输出端得到正弦电压 , 经反馈后,在2端得到一个同频率的正弦信号 ,如果与 大小相等,相位相同,即 ,那么当开关S从1例向2后,放大电路的输入信号保持不变,从而使输出电压 保持不变,即电路“无中生有”地产生了一个正弦信号。由于 ,所以,产生正弦波振荡的
2、条件是 写成模和辐角的形式,即为,式(10.1.2)称为幅度平衡条件,式(10.1.3)称为相位平衡条件。,图为正弦波振荡电路的方框图,它由放大电路A和反馈网络F组成。,2、RC正弦波振荡器的组成及其振荡条件,由于一般来说, 或 是频率的函数,因此为了得到单一频率的正弦波,在放大电路或反馈网络中就必须包含一个由动态元件组成的选频网络,若选频网络由RC元件组成,则称振荡电路为RC振荡电路; RC振荡电路一般用来产生1MHz以下的中低频信号,,2、RC正弦波振荡器的组成及其振荡条件由于一般来说,,式(10.1.2)所表示的幅度平衡条件是指电路已进入稳态后而言的。要使电路能自行建立振荡,在电路进入稳
3、态前还必须满足 即环路放大倍数大于1,反馈网络引人的反馈是正反馈。这样,电路噪声中满足相位平衡条件的微弱的正弦信号才能不断循环放大,达到一定的幅值。,RC正弦波振荡器课件,为使环路放大倍数 能随着输出电压的增大由大于1变为等于1,在放大电路或反馈电路中应包含有稳幅电路,电路从 到的过程,就是正弦振荡的建立过程。,RC正弦波振荡器课件,总结,正弦波振荡电路是一个具有正反馈的放大电路,电路中包含选频网络和稳幅电路,选频网络决定了电路的振荡频率0. 稳幅电路可以控制放大倍数 或反馈系数 的大小,从而可以控制输出信号的幅值。,总结 正弦波振荡电路是一个具有正反馈的放大电路,电路中包含,一、RC桥式振荡
4、电路1.电路原理图,一、RC桥式振荡电路,RC串并式正弦波振荡器,继续,本页完,1、电路原理图,振荡电路的四个基本组成部分: 1.由运放A组成基本放大器; 2.由两节RC回路组成了正反馈网络及选频网络。 3.由热敏电阻Rf (负反馈电阻)组成稳幅环节。,为书写方便,本课件凡是相量均用红色字体表示而不在字上加点“”。,对选频反馈网络来说是同相放大电路,正反馈及选频网络,Vi =Vf,一、RC桥式振荡电路1.电路原理图一、RC桥式振荡电路RC,两个串并联RC组成的网络可等效 看成由两个容性元件Z1、Z2组成。,振荡电路的四个基本组成部分: 1.由运放A组成基本放大器; 2.由两节RC回路组成了正反
5、馈网络及选频网络。 3.由热敏电阻Rf (负反馈电阻)组成稳幅环节。,RC串并式正弦波振荡器,桥式名称的来由,一、RC桥式振荡电路,继续,本页完,对选频反馈网络来说是同相放大电路,正反馈及选频网络,Z1,Z2,1、电路原理图,Vi =Vf,由于放大器 A的两个输入端分别与Z1、Z2、Rf、R1的组成如电桥的形式,所以称为桥式振荡电路。,两个串并联RC组成的网络可等效 看成由两个容性元件Z,RC串并式正弦波振荡器,2、RC串并联选频网络的选频特性 RC选频网络等效阻抗的推导,一、RC桥式振荡电路,继续,本页完,Z1由RC串联而成,所以,2、RC串并联选频网络的选频特性,1、电路原理图,Z1= R
6、+XC,Z2由RC并联而成,所以,Z2= ,由图可以看出Vf (Vi )可近似由Z1、Z2对Vo分压得出。,(1),(2),选频网络的反馈系数FV由分压原理得出,正反馈及选频网络,本电路关键是分析两个串并联RC网络的特性,即两个RC网络对不同频率的正弦波的阻抗和相位关系,从而得出电路是如何选频和振荡的。,RC串并式正弦波振荡器2、RC串并联选频网络的选频特性,RC串并式正弦波振荡器,反馈系数表达式的推导,继续,本页完,FV= = ,Vf,Vo,(3),其中XC=1/(jC),(4),联立四式解得分压系数FV,一、RC桥式振荡电路,Z1由RC串联而成,所以,2、RC串并联选频网络的选频特性,1、
7、电路原理图,Z1= R+XC,Z2由RC并联而成,所以,Z2= ,(1),(2),正反馈及选频网络,由图可以看出Vf (Vi )可近似由Z1、Z2对Vo分压得出。,选频网络的反馈系数FV由分压原理得出,RC串并式正弦波振荡器 反馈系数表达式的推导继续本页完FV,RC串并式正弦波振荡器,过度,继续,正反馈及选频网络,一、RC桥式振荡电路,2、RC串并联选频网络的选频特性,1、电路原理图,联立四式解得分压系数FV,RC串并式正弦波振荡器 过度继续正反馈及选频网络一、RC桥,RC串并式正弦波振荡器,反馈系数的幅频表达式和相频表达式,继续,本页完,FV= ,令0=1/RC,FV= ,1,则,FV的幅值
8、FV是(幅频特性),FV= ,1,FV的相频特性,f= - arc tg ,3,正反馈及选频网络,联立四式解得分压系数FV,一、RC桥式振荡电路,2、RC串并联选频网络的选频特性,1、电路原理图,注意:式中的f是反馈信号Vf与输出信号Vo的相位差。,分压系数FV的大小反映出选频网络对什么频率 的正弦信号反馈量大,什么频率的正弦信号反馈量小。FV的相位反映了选频网络输出的反馈信号哪个频率是属于正反馈。,RC串并式正弦波振荡器 反馈系数的幅频表达式和相频表达式继,RC串并式正弦波振荡器,过度,继续,正反馈及选频网络,一、RC桥式振荡电路,2、RC串并联选频网络的选频特性,1、电路原理图,FV的幅值
9、FV是(幅频特性),FV= ,1,FV的相频特性,f= - arc tg ,3,RC串并式正弦波振荡器 过度继续正反馈及选频网络一、RC桥,RC串并式正弦波振荡器,相频表达式的意义,继续,本页完,讨论FV的相频特性f知:,正反馈及选频网络,当外来频率=0时,f=0,其意义为:在输入的各种频率中只有0这个频率的Vf与Vo是同相的。,一、RC桥式振荡电路,2、RC串并联选频网络的选频特性,1、电路原理图,FV的幅值FV是(幅频特性),FV= ,1,FV的相频特性,f= - arc tg ,3,0=1/(RC)是一个由选频网络本身特性决定的频率,与外来频率无关。它对外来频率相当于起到一个门的作用,外
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