模塊七;信號產生與處理電路;

一、正弦波振蕩器;

1、正弦波振蕩器的分類;

(一般用選頻網絡所用元件來命名)

①RC正弦波振蕩器;一般振蕩頻率較低，1MHZ以下。

②LC正弦波振蕩器;振蕩頻率都在1MHZ以上。

③石英晶振正弦波振蕩器;也可等效為LC正弦波振蕩器，其特點是振蕩頻率非常穩定。

2、RC正弦波振蕩器→文氏電橋振蕩電路;

由RC串，并聯選頻網絡和同相比例運算放大電路即可構成文氏電橋振蕩電路;

從右圖的簡估等效電路可以看出負反饋網絡R1,Rf與正反饋網絡串并聯RC電路各為一臂構成橋路，因此得名文氏電橋，根據振蕩器起振條件Auf=1+Rf/R1≥3,得出Rf≥2R1，而振蕩頻率fo=1/2πRc,為了實現穩幅，在Rf支路中串聯2個并聯的二極管，加入非線性環節，從而使輸出電壓穩定。

3、LC正弦波振蕩器;

①電感三點式LC振蕩器(哈脫萊振蕩器)

L=L1+L2+2M(2M是L1和L2的互感)

fo=1/2π根號(L1+L2+2M)*C

一般L2的匝數為整個線圈L總匝數的1/4-1/8。

優點;可獲得較寬的振蕩頻率，最高可達幾十MHZ。缺點;由于反饋取自電感，輸出波形中還有高次諧波，因此適合對波形要求不高的場合，如高頻加熱器或接收機本振電路中。

②電容三點式振蕩器(考爾*畢茲振蕩器)

C=C1*C2/(C1+C2)

fo=1/2π根號L* C1*C2/(C1+C2)

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

優點;輸出電壓波形好，但起振頻率不容易改變所以用在固定振蕩頻率場合，為了提高振蕩電路振蕩頻率的穩定度，可在L上串上一個比C1,C2小得多的C3小電容，則fo=1/2π根號LC3若振蕩頻率要高達100MHZ以上，則要采用共基放大振蕩電路。

③電容三點式振蕩電路(共基極)(上圖)

④石英晶振振蕩器(上圖)

4、分立元件組成的文氏電橋振蕩器;

二、非正弦波振蕩器(運放組成的各種振蕩器)

實際電路中除了常見的正弦波振蕩器外，還有矩形波發生電路，三角波發生電路，鋸齒波發生電路，尖峰波發生電路和階梯波發生電路等，下面以運放為核心，介紹各種非正弦波振蕩器。

1、矩形波發生電路;

矩形波發生電路是其他非正弦波發生電路的基礎，若方波電壓加在積分運算電路的輸入端，則就獲得三角波電壓，若改變積分電路正向積分和反向積分時間常數，使某一方向的積分常數趨于0，則獲得鋸齒波。

由反相輸入的滯回比較器和RC電路組成。振蕩周期為;

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

f=1/T

2、占空比可調的矩形波發生電路;

欲改變輸出矩形波電壓的占空比，就要使電容正向和反向充電的時間常數不同，所以可以利用二極管的單向導電性可以引導電流流經不同的道路，占空比可調的矩形波發生電路如左圖所示。

T=T1+T2≈(RW+2R3)Cln(1+2R1/R2) f=1/T

q=T1/T2≈(RW1+R3)/(RW+2R3)

(占空比調節范圍)

3、三角波發生電路;

將矩形波信號發生電路加上積分電路，即可得到三角波發生電路。T=4R1*R3*C/R2

F=R2/4R1*R3*C

調節R1,R2,R3和C的值，可改變振蕩頻率，調節R1,R2的值，而調節R1,R2的值可改變三角波的幅值。

4、鋸齒波發生電路;

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

調整R1,R2的阻值可改變鋸齒波的幅值，調整R1,R2,R3,RW的阻值及C的容量，可以改變振蕩頻率，調節RW的位置可改變Uo1的占空比以及Uo鋸齒波上升和下降的斜率。

三、信號發生電路應用實例;

1、方波—三角波信號產生電路;

A1及外圍元器件所組成的是同相輸入的遲滯電壓比較器，C1稱為加速電容，可加速比較器的翻轉，A2及外圍電路組成的是積分電路。

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

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

結論;

①方波輸出幅度等于電源電壓VCC，若要限幅可加雙向穩壓二極管。三角波的輸出幅度與電阻R2與(R3+RP1)的比值有關，且小于電源電壓+VCC，電位器RP1可實現幅度調整，但會影響方法一三角波的頻率。

②電位器RP2在調整輸出信號的頻率時，不會影響三角波的輸出電壓幅度，因此實際應用時，調節電位器RP1，使輸出三角波的電壓幅度值達到所要求的值，然后再調整RP2，使輸出頻率滿足要求。若要求輸出頻率范圍較寬，可取不同的C2來改變頻率范圍，用RP2實現頻率微調。

2、三角波—正弦波變換電路;

為了學習多級電路的調試技術，我們選用差分放大器作為三角波—正弦波的變換電路。波形變換的原理是;利用差分對管的飽和和截止特性進行變換。

#為了使輸出波形更接近正弦波，要求;

①傳輸特性曲線盡可能對稱，線性區盡可能窄。

②三角波的幅值Vm應接近晶體管的截止電壓值。

#在上圖電路中，RP1調節三角波的幅度，RP2調整電路的對稱性，并聯電阻Re2用來減小差分放大器的線性區，C1,C2,C3為隔直電容耦合電容，C4為濾波電容。

#V3，V4組成比例電流源。

3、函數信號發生電路

(方波—三角波—正弦波信號產生電路)

4、專用集成函數信號發生器ICL8038.