调谐放大器和正弦波振荡器.pptx

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,第,6,章调谐放大器和正弦波振荡器,本章学习目标,6.1,调谐放大器,6.2,正弦波振荡器,本章小结,本章学习目标,理解调谐放大器的工作原理，了解基本调谐放大电路的构成和工作原理。,理解自激振荡的原理，掌握自激振荡的条件，了解自激振荡的建立过程，掌握判别电路是否产生自激振荡的方法。,理解变压器耦合式,LC,振荡器的构成和工作原理。,了解三点式,LC,振荡器的分类，清楚这些振荡器的工作原理，理解三点式振荡器的特点。,了解石英晶体的基本特性、符号、等效电路及谐振频率的基本知识。理解石英体振荡电路的构成和工作原理，了解石英晶体在不同类型的振荡电路中的作用。,了解用集成运放电路组成的,LC,振荡电路的工作原理。,6.1,调谐放大器,6.1.1,调谐放大器的工作原理,6.1.2,两种基本的调谐放大电路,6.1.1,调谐放大器的工作原理,调谐放大器：,具有选频放大能力的放大电路。,电路特点：,LC,谐振回路作负载。,应用：,无线电发射和接收设备。,一、,LC,并联电路,R,为并联电路损耗电阻。,阻抗频率,特性,表示了,LC,并联电路的阻抗,Z,与信号频率,f,之间的变化关系。当,f,=,f,0,时，,LC,并联电路发生谐振，阻抗最大。当,f,f,0,时，电路失谐，阻抗很小。因此，,f,0,称为谐振频率，又称固有频率，即,可见，元件,L,、,C,取定值时，谐振频率,f,0,是一个常数。,可见，,LC,并联电路随信号频率的变化呈现不同的性质。,2,相位频率特性,表示了,LC,并联电路两端电压,v,和流进并联电路电流,I,之间的相位角之差,与信号频率,f,之间的变化关系。,当,f,=,f,0,时，,=0,，电路呈纯阻性；,当,f,0,，电路呈感性；,当,f,f,0,时，,1,，满足振幅条件。电路就能振荡。,由于反馈电压,v,f,取自,L,两端，故改变线圈抽头位置，可调节振荡器的输出幅度。,L,越大，反馈越强，振荡输出越大，反之，,L,2,越小，反馈越小，不易起振。,电路振荡频率为,其中,M,是,L,与,L,之间的互感系数。,优点：,振荡频率很高，一般可达到几十兆赫,；缺点：波形失真较大。,2,电容三点式振荡器,电路,交流通路,相位条件：当线圈,1,端电位为,“,+”,时，,3,端电位为,“,-”,。此电压经,C,1,、,C,2,分压后，,2,端电位低于,1,端而高于,3,端，即,v,f,与,v,o,反相，经,V,倒相放大后，使,1,端获,“,+”,电位，形成正反馈，满足相位条件。,振幅条件：适当的选择,C,、,C,2,的数值，使电路具有足够大的放大倍数，电路可产生振荡。,电路振荡频率为,而,电路特点,：频率较高，可达,100 MHz,以上。优点：输出波形好。,缺点：,调节频率不方便。,3,改进的电容三点式振荡器,C,i,和,C,o,分别是三极管的输入和输出电容，其数值随温度而变化，直接影响,LC,回路的振荡频率。取,C,1,C,o,，,C,2,C,i,，以减小,C,i,和,C,o,对振荡频率的影响，提高其稳定性。,由于,C,1,、,C,2,的增大，会导致,Q,值下降，且调节振荡频率时，必须同时改变,C,1,、,C,2,，实属困难。为此，在,LC,回路中的电感支路串入一小电容,C,3,，得到改进的电容三点式振荡器。,取,C,3,C,1,，,C,3,C,2,。,这样，振荡频率,f,0,与,C,1,、,C,2,、,C,i,、,C,o,基本无关，只取决于,C,3,和,L,。振荡频率为,优点：,振荡波形好，频率比较稳定。,缺点：,调节,C,3,时，输出信号幅度会随频率增大而降低。,6.2.3,石英晶体振荡器,电路特点：频率稳定度高，可达,10,-11,10,-6,量级。,一、石英晶体的基本特性及其等效电路,石英晶体谐振器是在晶片的两个对面上喷涂一对金属极板，引出两个电极，加以封装所构成的器件。,1,压电效应,压电效应：,晶片在电压产生的机械压力下，其表面电荷的极性随机械拉力而改变的一种现象。,压电谐振：,外加交变电压的频率等于晶体固有频率时，回路发生串联谐振，电流振幅最大的一种现象。产生压电谐振时的振荡频率称晶体谐振器的谐振频率。,2,符号和等效电路,当晶体不振动时，可用静态电容,C,0,来等效，一般约为几皮法到几十皮法；当晶体振动时，机械振动的惯性可用电感,L,来等效，一般为,10,-3,10,-2,H,；晶片的弹性可用电容,C,来等效，一般为,10,-2,10,-1,pF,；晶片振动时的损耗用,R,来等效，阻值约为,10,2,。,可知，品质因数,Q,很大，可达,10,4,10,6,。加之晶体的固有频率只与晶片的几何尺寸有关，其精度高而稳定。所以，采用石英晶体谐振器组成振荡电路，可获得很高的频率稳定度。,它有两个谐振频率,（,1,）当,L,、,C,、,R,支路串联谐振时，等效电路的阻抗最小，串联谐振频率为,（,2,）当等效电路并联谐振时，并联谐振频率为,由于,C,C,0,，因此,f,s,和,f,p,两个频率非常接近。,3,电抗频率特性,石英谐振器在,f,s,和,f,p,之间为感性，在此区域之外为容性。,二、石英晶体振荡电路,振荡频率在晶体谐振器的,f,s,与,f,p,之间。由于回路电容是,C,1,和,C,2,串联后与,C,o,并联，再与,C,串联，则回路电容为,1,并联型晶体振荡电路,振荡回路由,C,1,、,C,2,和晶体组成。其中，晶体起电感,L,的作用。等效电路：,振荡回路的谐振频率为,由于,C,C,0,+,C,，则谐振频率近似为,可见，振荡频率基本上取决于晶体的固有频率,f,s,。故其频率稳定度高。,2,串联型晶体振荡电路,晶体与电阻,R,串联构成正反馈电路。当振荡频率等于晶体的固有频率,f,s,时，晶体阻抗最小，且为纯电阻，电路满足自激振荡条件而振荡，其振荡频率为,f,0,=,f,s,。否则不能振荡。调节电阻,R,可获得良好的正弦波输出。,6.2.4,用集成运算放大器组成的振荡电路,L,和,C,构成选频网络与电阻,R,3,组成正反馈支路；,R,1,和,R,2,组成负反馈支路。,当电源接通后，集成运放输出信号经选频网络选出频率为,的信号从同相端输入，形成正反馈。,输出端可输出频率较高的正弦波振荡信号，其信号幅度由电位器,R,3,调节。,本章小结,调谐放大器是一种选频放大器。它利用,LC,并联谐振电路的选频特性在频率众多的信号中选出某一频率的信号加以放大。,调谐放大器有单回路调谐和双回路调谐两种基本电路。双回路调谐放大器可以在一定的频带内具有良好的选择性。,电路产生自激振荡必须同时满足相位平衡条件和振幅平衡条件。具体判别的关键为：电路必须是一个具有正反馈的正常放大电路。,正弦波振荡器实质上是具有正反馈的放大器，,LC,振荡器常用于高频振荡，石英晶体振荡器的频率稳定度很高。,LC,振荡器有变压器耦合式和三点式。可以用集成运放组成,LC,振荡器。振荡器的种类很多，可分为正弦波和非正弦波两大类。各种振荡器都有各自的用途，它们的集成电路的形式广泛用于电子玩具、发声设备及石英电子钟等各个方面。,本章重点,了解调谐放大器的电路结构、工作特点及工作原理。,理解正弦波振荡电路的工作原理、振荡条件。,掌握变压器耦合及三点式,LC,振荡电路的工作原理及振荡频率。,了解石英晶体振荡电路。,本章难点,调谐放大器的选频能力。,正弦波振荡电路的振荡条件。,学时分配,序 号,内 容,学 时,1,6.1,调谐放大器,2,2,6.2,正弦波振荡器,6,3,实验九调谐放大器,2,4,实验十,LC,正弦波振荡器,2,5,本章小结,6,本章总学时,12,