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不需要外加激励信号,电路就能产生输出信号的电路称为信号发生电路或波形振荡器。其中能产生正弦波输出信号的电路称为正弦波发生电路或正弦振荡器。
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正弦波发生电路
不需要外加激励信号,电路就能产生输出信号的电路称为
信号发生电路或波形振荡器。其中能产生正弦波输出信号的电路
称为正弦波发生电路或正弦振荡器。
一、自激振荡原理
信号发生电路能产生各种波形的输出信号,都是基于自激
振荡原理。自激振荡原理的方框图如图 1 所示:
基本放大器
A
反馈网络
F
+
i
X
d
X
f
X
o
X
它是由基本
放大器 A 和正反馈
网络 F 组成的闭合
正反馈环路。
图 1 ( X 为电量:电压或电
流)
A 和 F 分别为基本放大器和反馈网络的正向传输函数,即:
d
X
X
A
0
0
X
X
F
f
+
图 1 中的 为相加器,
fid
XXX
因此图 1 的输出:
oifid
XAFXAXXAXAX )(
0
io
X
AF
A
X
1
( 1 )
( 2 )
( 3 )
由于自激振荡是一种没有输入( ) , 仍有一定大小输出
( 非零值)的电路,因此,由式( 3 )必须有:
0
i
X
o
X
01 AF
1AF
或
( 4
)
即 :
1 、自激振荡器是由放大器 A 和反馈网络 F 组成的闭合环路,
其 能形成自激振荡须满足:
1AF
称 为自激振荡条件。
1AF
由于 A,F 为复数形式,故自激振荡条件又可以表示为:
1AF
nAF 2
及 n=0,1,2… Z 为整数
上式中第一项为自激振荡的幅度条件,第二项为自激振
荡的相位条件。
相位条件是产生自激振荡的必要条件,即反馈信号 必须与放大
器 A 的输入信号 同相(正反馈),幅度条件则是自激产生的充分条
件,两者缺一不可。
2 、环路增益函数 T
由 A 和 F 组成的闭合环路,若在环路中的某一处断开,分别作
为环路的输入和输出,它们的比值就是环路增益函数,即:
i
o
X
X
T
o
X
i
X
图 2
由于是闭合环路,原则上在哪处断
开都可以。
对于图 1 所示的方框图,由于
,
若取相加处为环路的起始和终点,则有:
0
i
X
FA
A
X
XF
X
X
T
o
o
d
f
( 6 )
所以自激振荡条件又可用环路增益函数表示:
或
1T
nT
T
2
1
( 7 )
式( 6 )( 7 )说明:当反馈网络的输出 从相位和幅度大小
上完全等同于放大器输入 时,自激振荡形成,电路有输出 。
f
X
d
X
0
X
3 、正弦波发生电路的输出是单一频率的正弦波,因此由图 1 电路实
现正弦振荡的条件是满足式( 5 )或式( 7 )的频率应该是唯一的所
以闭合环路中的反馈网络 F 通常为具有选频特性的。选频特性的 Q
值越高,则电路产生的正弦波越纯、越好。
利用式( 5 )或式( 7 ),我们可以分析求解出正弦波发生电路的振
荡频率和起振条件。
二、自激振荡的建立和形成
1 、由闭合环路组成的自激振荡器,其振荡产生的起始信号来自于电
路中的各种起伏和外来扰动,例如电路接通电源瞬间的电冲击、电子
器件的噪声电压等等,这些电信号中含丰富的频率成分,经选频网络
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ziseshamo
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