模擬電子技術與應用常州機電技術學院電氣工程系錢金法模擬電子技術與應用常州機電技術學院電氣工程系1常州機電職業技術學院

模擬電子技術與應用模擬電子技術與應用項目一電子工藝基礎訓練項目二放大電路的裝配與調試項目三信號發生器設計與制作項目四直流穩壓電源裝配與調試附錄一半導體器件命名附錄二ＥＷＢ仿真軟件的使用常州機電職業技術學院

2項目三信號發生器設計與制作常州機電職業技術學院

模擬電子技術與應用模塊一RC震蕩器的裝配與調試模塊二LC振蕩騎的裝配與調試模塊三集成函數發生器的應用項目三信號發生器設計與制作常州機電職業技術學院

3常州機電職業技術學院

模擬電子技術與應用

項目三信號發生器設計與制作一、學習目標終極目標：能夠根據要求利用分立元件或集成芯片完成一個簡單的信號發生器設計與制作促成目標：1．掌握波形發生器的電路組成及性能分析2．能運用分立元件及集成芯片設計簡單的信號發生器3．會根據原理圖安裝調試信號發生器常州機電職業技術學院

4常州機電職業技術學院

模擬電子技術與應用二、工作任務1．完成利用分立元件組裝RC振蕩器并進行調試2．完成利用分立元件組裝LC振蕩器并進行調試3．利用ICL8038組裝簡易信號發生器并進行調試常州機電職業技術學院

5常州機電職業技術學院

模擬電子技術與應用模塊一RC震蕩器的裝配與調試一、學習目標終極目標：能完成RC振蕩電路設計與制作。促成目標：1．掌握RC振蕩電路的選頻特性。2．能根據RC振蕩電路原理圖進行安裝調試。3．能對RC振蕩電路進行分析和故障診斷。常州機電職業技術學院

6常州機電職業技術學院

模擬電子技術與應用二、工作任務1．根據圖3-1-1組裝RC振蕩器。2．調節RF，使電路起振，測試電路的振蕩頻率。3．分析電路的工作原理。常州機電職業技術學院

7常州機電職業技術學院

模擬電子技術與應用圖3-1-1常州機電職業技術學院

8常州機電職業技術學院

模擬電子技術與應用三、理論知識信號產生電路分為正弦波振蕩電路和非正弦波振蕩電路，正弦波振蕩器是一種不需外加信號作用，能夠輸出正弦信號的自激振蕩電路。正弦波振蕩電路又分為RC振蕩器、LC振蕩器、石英晶體振蕩器等。1．正弦波振蕩器的基本知識（1）自激振蕩:一個放大電路通常在輸入端接上信號源的情況下才有信號輸出。如果輸入端不外接信號，電路仍有某一頻率的信號輸出，這種現象就是放大電路的自激振蕩。

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9常州機電職業技術學院

模擬電子技術與應用如左圖所示的框圖與我們前面所講的負反饋有點類似，不過其反饋變成了正反饋。圖中輸入信號為Xi，輸出信號為Xo，輸出信號通過反饋電路F饋送回輸入端的信號為Xf，設法使，即它們大小相等、相位相同，則反饋信號就可以完全代替外加輸入信號。這時，去掉輸入信號，用反饋信號替代輸入信號，輸出信號的幅度仍保持不變，放大器就變成自激振蕩器。常州機電職業技術學院

10常州機電職業技術學院

模擬電子技術與應用（2）振蕩條件:建立：必須具有選頻特性的正反饋放大器。穩定：靠非線性條件限制振蕩幅度。實際上，當幅度足夠后，再增大Uo，將出現非線性失真(截止或飽和)，此時Au↓限制幅度繼續增長，直至AF=1最終達到平衡，獲得穩幅振蕩。即，振蕩條件為：1）振幅平衡條件:公式1即反饋信號等于輸入信號常州機電職業技術學院

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模擬電子技術與應用

2）相位平衡條件:（n=0,1,2,）公式2即反饋信號與輸入信號同相，電路為正反饋。當電路電源啟動瞬間和或有擾動或噪聲使電路輸入端有微小的增量，相當于一個初始信號，經過放大→反饋→再放大→再反饋循環，振蕩由小→大建立起來，尤其是其中特定ωo(由選頻網絡而定)的信號幅度最大。其它頻率被衰減。而從微弱信號逐漸增大，電路處于增幅。常州機電職業技術學院

12常州機電職業技術學院

模擬電子技術與應用

公式1所表示的振幅平衡條件，是指振蕩電路已進入穩態振蕩而言的，欲使振蕩電路能自行建立振蕩，就必須滿足的條件，故也稱為起振條件。這樣，在接通電源后，振蕩電路就有可能自行起振，或者自激，最后趨于穩態平衡（見下圖所示）。常州機電職業技術學院

13常州機電職業技術學院

模擬電子技術與應用2．RC正弦振蕩器典型的RC振蕩器有文氏橋振蕩器和移相振蕩器。它們適于產生1Hz～1MHz的低頻振蕩，頻率穩定度約在10-2～10-3量級之間。（1）RC移相式振蕩器1)RC移相選頻原理

RC電路具有超前移相或滯后移相兩種（a）RC超前移相電路（b）RC滯后移相電路

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14常州機電職業技術學院

模擬電子技術與應用在移相電路中，若用其中一種移相電路作為反饋網絡，至少需三節RC超前或滯后電路串接，才能相移180°，因為一節RC電路最大相移不超過90°。

2)RC移相式振蕩電路RC移相式振蕩電路分為相位超前的RC移相式正弦波振蕩電路和相位滯后的RC移相式正弦波振蕩電路.

圖3-1-2RC移相式正弦波振蕩電路常州機電職業技術學院

15常州機電職業技術學院

模擬電子技術與應用因為基本放大電路在很寬的頻率范圍內其度若要求滿足振蕩相位條件，必須在RC移相網絡中也移相，故圖1的RC移相式正弦波振蕩電路是采用三級RC超前移相電路組成的RC移相振蕩器。振蕩頻率起振條件：放大器A的電壓放大倍數：頻率范圍：幾赫～數十千赫。RC移相式振蕩電路具有結構簡單、經濟方便等優點。其缺點是選頻性能較差，頻率調節不方便，由于輸出幅度不夠穩定，輸出波形較差，一般只用于振蕩頻率固定，穩定性要求不高的場合。常州機電職業技術學院

16常州機電職業技術學院

模擬電子技術與應用（2）RC串并聯式正弦波振蕩器(文氏橋振蕩器)RC串并聯式正弦波振蕩電路又稱為文氏橋正弦波振蕩電路。1）RC串并聯網絡的選頻特性圖3-1-3串并聯網絡及其高低頻等效電路

（a）RC串并聯電路（b）低頻等效電路（c）高頻等效電路常州機電職業技術學院

17???0Fu

.0f90-90?RC串并聯選頻網絡

式中:0=1/RC當=0

時Fu=1/3.=0o常州機電職業技術學院

模擬電子技術與應用???0Fu.0f90-90?RC串并18常州機電職業技術學院

模擬電子技術與應用

2）文氏橋正弦波振蕩電路組成：文氏橋正弦波振蕩電路，其放大電路為同相比例電路反饋網絡和選頻網絡由串并聯電路組成如圖3-1-4所示A

=2nF=0o同相放大器常州機電職業技術學院

19常州機電職業技術學院

模擬電子技術與應用電路：如圖3-1-5常州機電職業技術學院

20常州機電職業技術學院

模擬電子技術與應用振蕩頻率：振蕩條件：應用：Rf不應當太大，否則方波會變成方波????常州機電職業技術學院

21常州機電職業技術學院

模擬電子技術與應用穩幅措施：因為振蕩以后，振蕩器的振幅會不斷增加，由于受放大環節非線性區的限制，當輸出電壓的幅值增大到一定程度后，隨之減小(反之增大)，最終使=1，這就可以維持Uo的幅值基本不變。為使電Au為非線性，起振時，應使Au>3，穩幅后Au=3。常州機電職業技術學院

22常州機電職業技術學院

模擬電子技術與應用二極管穩幅：如圖3-1-6所示8R1R2V1V2R38.2k6.2k22k4.3k0.01F8.2k12.4k>R2>8.1k起振時信號小，二極管電阻大Au

1+(R2+R3)/R1>3R2>2R1-R3起振后二極管電阻逐漸減小，Au

1+R2/R1=3為使失真小：R2<2R1f0=1.94kHz常州機電職業技術學院

23常州機電職業技術學院

模擬電子技術與應用四、技能訓練1．RC橋式振蕩器的仿真測試（1）由運放代替圖1的兩級放大器（如圖3-1-7所示），通過調節電位器2，使電路起振，并形成正弦波輸出；（2）調節電位器1，觀察輸出頻率的變化。

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24常州機電職業技術學院

模擬電子技術與應用圖3-1-7RC振蕩器仿真測試常州機電職業技術學院

25常州機電職業技術學院

模擬電子技術與應用

2．RC振蕩器的組裝與調試

以圖1為操作對象(1)．RC振蕩器的組裝檢測發放的所有元器件參數，作好記錄。利用多孔板安裝RC振蕩器電路。(2)．電路參數調試與調整1）RC串并聯網絡的幅頻特性測量將A和A’，B和B’斷開，在RC串并聯網絡的Ａ點加上有效值UA為３Ｖ（用交流毫伏表測量）的正弦信號，改變信號頻率，在RC串并聯網絡的Ｂ點處用毫伏表逐點測出相應的電壓ＵB。將測量結果填入表1中。（注意，在測量過程中，要保持UA=３Ｖ不變）。常州機電職業技術學院

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模擬電子技術與應用表3-1-1f(kHz)0.010.11.0010.0100.0UA（v）3333ＵB（v）lg(f)常州機電職業技術學院

27常州機電職業技術學院

模擬電子技術與應用2）振蕩器振蕩頻率fo的計算與測量接通RC串并聯網絡，并使電路起振，用示波器觀測輸出電壓uo波形，調節Rf使振蕩器的輸出波形為最大且不失真的正弦波，用示波器測出振蕩頻率。將測量結果填入表3-1-2中，計算出理論值并與實驗值相比較。改變RC的值，測量器振蕩頻率，將測量結果填入表2中。常州機電職業技術學院

28常州機電職業技術學院

模擬電子技術與應用表3-1-2Uo波形(V)元件值C(uF)元件值R（Ω）計算值fo（Hz）測量值f（Hz）相對誤差Δf╱fo常州機電職業技術學院

29常州機電職業技術學院

模擬電子技術與應用五、練習設計一文氏橋正弦波振蕩電路，要求電路輸出頻率為1000HZ。常州機電職業技術學院

30常州機電職業技術學院

模擬電子技術與應用模塊二LC振蕩騎的裝配與調試一、學習目標終極目標：利用分立元件完成振蕩電路設計與制作。促成目標：1．掌握RC、LC振蕩電路的選頻特性。2．能根據原理圖設計出相應PCB。3．能正確運用電子儀器對函數發生器進行性能指標調試。常州機電職業技術學院

31常州機電職業技術學院

模擬電子技術與應用二、工作任務

1．設計一電容三點式正弦信號發生器，輸出信號頻率為1MHz。2．對所設計的電路進行安裝調試。常州機電職業技術學院

32常州機電職業技術學院

模擬電子技術與應用三、理論知識

用LC并聯諧振回路作為選頻網絡的振蕩器稱為LC振蕩器，LC振蕩器根據反饋電壓取出的方式不同，分為變壓反饋式、電感和電容三點式三種。

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33類型：變壓器反饋式、電感三點式、電容三點式1、變壓器反饋式LC振蕩電路LrC(1)

LC并聯回路的特性Is.L的等效損耗電阻Z常州機電職業技術學院

模擬電子技術與應用類型：變壓器反饋式、電感三點式、電容三點式1、變壓器341）.諧振頻率f02）.諧振阻抗Z03）.回路品質因數Q

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模擬電子技術與應用1）.諧振頻率f02）.諧振阻抗Z03）.回路品質354）.頻率特性0Z

Z0Q大Q小0f90o-90oQ增大幅頻特性相頻特性常州機電職業技術學院

模擬電子技術與應用4）.頻率特性0ZZ0Q大Q小0f9365）.并聯諧振的本質—

電流諧振LuCr–

+iiLiC1)

Z=Z0

呈純阻2)形成環流，大小是總電流的Q

倍??IC?IL?U?I?常州機電職業技術學院

模擬電子技術與應用5）.并聯諧振的本質—電流諧振LuCr–+iiLiC137常州機電職業技術學院

模擬電子技術與應用2．變壓器反饋式LC正弦波振蕩電路（1）電路組成變壓器反饋的特點是用變壓器的初級或次級繞組與電容C構成LC選頻網絡。振蕩信號的輸出和反饋信號的傳遞都是靠變壓器耦合完成的。圖3-2-1所示電路為變壓器反饋式LC正弦波振蕩器的基本電路，它由放大電路、LC選頻網絡和變壓器反饋電路三部分組成。

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38（2）變壓器反饋式振蕩電路振蕩條件與頻率如圖3-2-1LC+VCCVRERB1RB2CECB—滿足相位平衡條件×常州機電職業技術學院

模擬電子技術與應用（2）變壓器反饋式振蕩電路振蕩條件與頻率如圖3-2-1LC39常州機電職業技術學院

模擬電子技術與應用（3）電路特點變壓器反饋式振蕩電路的特點是電路結構簡單，容易起振，改變電容大小可方便地調節振蕩頻率。在應用時要特別注意線圈L2的極性，否則沒有正反饋，無法振蕩。常州機電職業技術學院

40常州機電職業技術學院

模擬電子技術與應用3．電感和電容三點式LC振蕩器把并聯LC回路中的C或L分成兩個，則LC回路就有三個端點。把這三個端點分別與三極管的三個極相連，就形成了LC三點式正弦波發生電路。它們又分為電感三點式和電容三點式兩類。如圖3-2-2(a)電感三點式(b)電容三點式常州機電職業技術學院

41常州機電職業技術學院

模擬電子技術與應用（1）電感三點式（電感反饋式）

1）電路組成電感反饋式LC正弦波振蕩電路如圖3-2-2a所示，因為反饋電壓取自電感N1上的電壓，故而得名。三極管放大電路接成共發射極形式，交流時并聯諧振回路的三個端點相當于分別與晶體管的三個電極相連，所以又稱為電感三點式振蕩電路。2）振蕩條件及頻率用瞬時極性法判斷相位條件，反饋為正反饋，滿足振蕩的相位條件。振蕩的幅值條件可以通過調整放大電路的放大倍數Au和L2上的反饋量來實現。常州機電職業技術學院

42常州機電職業技術學院

模擬電子技術與應用該電路的振蕩頻率基本上由LC并聯諧振回路決定：

（式中M為線圈L1與L2的互感）若要滿足起振條件，管子的β值應選得大些，一般有式中，R′為包括其他折合電阻在內的諧振回路總損耗電阻。實際上并不常按β公式去挑選管子，只要適當選取L2/L1的數值，即改變線圈抽頭的位置就可以使電路起振，一般取反饋線圈的匝數為電感線圈總匝數的1/8～1/4即可起振常州機電職業技術學院

43常州機電職業技術學院

模擬電子技術與應用3）特點優點：缺點：易起振(L間耦合緊)；易調節(C可調)。輸出取自電感，對高次諧波阻抗大，輸出波形差。常州機電職業技術學院

44常州機電職業技術學院

模擬電子技術與應用（2）電容三點式LC振蕩器1）電路組成電容反饋式LC正弦波振蕩電路如圖3-2-2b所示，電容C1、C2與電感L組成選頻網絡，該網絡的端點分別與三極管的三個電極或與運放輸入、輸出端相連接。2）振蕩條件和振蕩頻率用用瞬時極性法判斷相位條件，反饋為正反饋，滿足相位條件，振蕩的幅值條件可以通過調整放大電路的放大倍數Au和反饋量來實現。振蕩頻率為：起振條件：應使三極管的β滿足

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45常州機電職業技術學院

模擬電子技術與應用3）電路特點

頻率較高，可達100MHz以上。

優點：輸出波形好。缺點：調節頻率不方便。常州機電職業技術學院

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模擬電子技術與應用4.拓展知識石英晶體(Crystal)振蕩電路(1)石英晶體諧振器的阻抗特性1）結構和符號化學成分SiO2結構晶片涂銀層焊點符號常州機電職業技術學院

47常州機電職業技術學院

模擬電子技術與應用2）.壓電效應形變形變機械振動外力壓電諧振—外加交變電壓的頻率等于晶體固有頻率時，機械振動幅度急劇加大的現象。常州機電職業技術學院

48常州機電職業技術學院

模擬電子技術與應用3）等效電路rqC0CqLqLq

—

晶體的動態電感10-3~102H)(大)Cq

—晶體的動態電容(<0.1pF)(小)rq

—

等效摩擦損耗電阻(小)Co

—晶片靜態電容

(幾~幾十pF)常州機電職業技術學院

49常州機電職業技術學院

模擬電子技術與應用大小小大4）頻率特性和諧振頻率容性容性感性fXfPfS常州機電職業技術學院

50常州機電職業技術學院

模擬電子技術與應用5）使用注意②要有合適的激勵電平。過大會影響頻率穩定度、振壞晶片；過小會使噪聲影響大，還能停振。①要接一定的負載電容CL(微調)，

以達標稱頻率。常州機電職業技術學院

51常州機電職業技術學院

模擬電子技術與應用(2)石英晶體諧振電路1.串聯型

f=fs，晶體呈純阻+VCCVRERB1RB2CBLC2.并聯型+VCCVRERB1RB2CEC3C1C2RC××常州機電職業技術學院

52常州機電職業技術學院

模擬電子技術與應用四、技能訓練

1．電容三點式振蕩器的仿真測試（1）如圖3-2-3所示，調節RW使電路起振；（2）測量電路的振蕩頻率，并與理論計算比較。常州機電職業技術學院

53常州機電職業技術學院

模擬電子技術與應用圖3-2-3電容三點式LC正弦波振蕩器仿真測試常州機電職業技術學院

54常州機電職業技術學院

模擬電子技術與應用2．變壓器反饋式LC正弦波振蕩器的組裝與調試

變壓器反饋式LC正弦波振蕩器電路如圖3-2-4所示：（1）變壓器反饋式LC正弦波振蕩器的組裝檢測發放的所有元器件參數，作好記錄，利用多孔板安裝變壓器反饋式LC正弦波振蕩器電路。（2）電路調整將振蕩電路的輸出端接示波器，接通UCC＝＋12V電源，調節電位器RW，使輸出端得到不失真的正弦波形，如不起振，可改變L2的首末端位置，使之起振。（3）計算與測量振蕩器的振蕩頻率fo用示波器或頻率計測量電路的振蕩頻率fo，并與理論值進行比較。常州機電職業技術學院

55常州機電職業技術學院

模擬電子技術與應用圖3-2-4變壓器反饋式LC正弦波振蕩器常州機電職業技術學院

56常州機電職業技術學院

模擬電子技術與應用六、練習試分析下圖所示電路工作原理和振蕩條件。常州機電職業技術學院

57常州機電職業技術學院

模擬電子技術與應用模塊三集成函數發生器的應用一、學習目標

終極目標：會利用ICL8038完成函數發生器設計與制作。

促成目標：1．熟悉ICL8038的結構與功能。2．能根據要求利用ICL8038設計相應的函數發生器。3．能正確運用電子儀器對函數發生器進行性能指標調試。常州機電職業技術學院

58常州機電職業技術學院

模擬電子技術與應用二、工作任務

1．基于ICL8038的函數發生器電路的裝配（圖3-3-1）。2．對安裝好的函數發生器進行輸出電壓波形及電壓測量。常州機電職業技術學院

59常州機電職業技術學院

模擬電子技術與應用圖3-3-1基于ICL8038的函數發生器電路圖

方波

鋸齒波

正弦波常州機電職業技術學院

60常州機電職業技術學院

模擬電子技術與應用三、理論知識

1.原理>I01電子開關S1188+VCCRRRRSCI01I02uC6932-VEE或地10反相器電壓跟隨器正弦波變換器常州機電職業技術學院

61常州機電職業技術學院

模擬電子技術與應用當Q=0，S斷開，C充電(I01)至2/3VCCQ=1當Q=1，S閉合，C放電(I02

-I01)至1/3VCCQ=0當I02

=2I01，引腳9輸出方波，引腳3輸出三角波；當I02

<2I01，

引腳9輸出矩形波，引腳3輸出鋸齒波。常州機電職業技術學院

62常州機電職業技術學院

模擬電子技術與應用2.應用12345678ICL8038141312111091314正弦波失真度調整正弦波失真度調整正弦波輸出三角波輸出矩形波輸出調頻偏置電壓輸入調頻偏置電壓輸出接電阻RA接電阻RB接電容C+VCC-VEE

(或地)常州機電職業技術學院

63常州機電職業技術學院

模擬電子技術與應用調占空比和正弦波失真調頻率調占空比和正弦波失真RP2RP4

RP1+VCC-VEERRAICL803845131011128RBRP3CC1692常州機電職業技術學院

64常州機電職業技術學院

模擬電子技術與應用四、技能訓練以圖3-3-1為操作對象1．按照印刷電路設計要求，對圖3-3-1所示電路進行印刷電路板圖設計。2．檢測發放的所有元器件參數，作好記錄。并利用多孔板安裝電路。3．電路參數調試與調整（1）按圖3-3-1所示的電路圖組裝電路，取C＝0.01μf，W1、W2、W3、W4均置中間位置。（2）調整電路，使其處于振蕩，產生方波，通過調整電位器W2，使方波的占空比達到50％。（3）保持方波的占空比為50％不變，用示波器觀測8038正弦波輸出端的波形，反復調整W3，W4，使正弦波不產生明顯的失真。（4）調節電位器W1，使輸出信號從小到大變化，記錄管腳8的電位及測量輸出正弦波的頻率，列表記錄于表3-3-1中。常州機電職業技術學院

65常州機電職業技術學院

模擬電子技術與應用表3-3-1正弦波的頻率管腳8的電位（5）改變外接電容C的值，觀測三種輸出波形，記錄于表3-3-2并作比較.表3-3-2波型C＝0.1μfC＝0.01μfC＝1000pf正弦波三角波方波常州機電職業技術學院

66常州機電職業技術學院

模擬電子技術與應用五、練習1．運用ICL8038設計一函數發生器，該函數發生器能輸出正弦波、三角波、和矩形波，輸出信號頻率為10Hz~10Mhz（可分段實施），輸出信號幅度為0~5V連續可調，最大輸出功率不小于1W（可加一級OCL電路）。2．對所設計的電路進行安裝調試。常州機電職業技術學院

67模擬電子技術與應用常州機電技術學院電氣工程系錢金法模擬電子技術與應用常州機電技術學院電氣工程系68常州機電職業技術學院

模擬電子技術與應用模擬電子技術與應用項目一電子工藝基礎訓練項目二放大電路的裝配與調試項目三信號發生器設計與制作項目四直流穩壓電源裝配與調試附錄一半導體器件命名附錄二ＥＷＢ仿真軟件的使用常州機電職業技術學院

69項目三信號發生器設計與制作常州機電職業技術學院

模擬電子技術與應用模塊一RC震蕩器的裝配與調試模塊二LC振蕩騎的裝配與調試模塊三集成函數發生器的應用項目三信號發生器設計與制作常州機電職業技術學院

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模擬電子技術與應用

項目三信號發生器設計與制作一、學習目標終極目標：能夠根據要求利用分立元件或集成芯片完成一個簡單的信號發生器設計與制作促成目標：1．掌握波形發生器的電路組成及性能分析2．能運用分立元件及集成芯片設計簡單的信號發生器3．會根據原理圖安裝調試信號發生器常州機電職業技術學院

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模擬電子技術與應用二、工作任務1．完成利用分立元件組裝RC振蕩器并進行調試2．完成利用分立元件組裝LC振蕩器并進行調試3．利用ICL8038組裝簡易信號發生器并進行調試常州機電職業技術學院

72常州機電職業技術學院

模擬電子技術與應用模塊一RC震蕩器的裝配與調試一、學習目標終極目標：能完成RC振蕩電路設計與制作。促成目標：1．掌握RC振蕩電路的選頻特性。2．能根據RC振蕩電路原理圖進行安裝調試。3．能對RC振蕩電路進行分析和故障診斷。常州機電職業技術學院

73常州機電職業技術學院

模擬電子技術與應用二、工作任務1．根據圖3-1-1組裝RC振蕩器。2．調節RF，使電路起振，測試電路的振蕩頻率。3．分析電路的工作原理。常州機電職業技術學院

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模擬電子技術與應用圖3-1-1常州機電職業技術學院

75常州機電職業技術學院

模擬電子技術與應用三、理論知識信號產生電路分為正弦波振蕩電路和非正弦波振蕩電路，正弦波振蕩器是一種不需外加信號作用，能夠輸出正弦信號的自激振蕩電路。正弦波振蕩電路又分為RC振蕩器、LC振蕩器、石英晶體振蕩器等。1．正弦波振蕩器的基本知識（1）自激振蕩:一個放大電路通常在輸入端接上信號源的情況下才有信號輸出。如果輸入端不外接信號，電路仍有某一頻率的信號輸出，這種現象就是放大電路的自激振蕩。

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模擬電子技術與應用如左圖所示的框圖與我們前面所講的負反饋有點類似，不過其反饋變成了正反饋。圖中輸入信號為Xi，輸出信號為Xo，輸出信號通過反饋電路F饋送回輸入端的信號為Xf，設法使，即它們大小相等、相位相同，則反饋信號就可以完全代替外加輸入信號。這時，去掉輸入信號，用反饋信號替代輸入信號，輸出信號的幅度仍保持不變，放大器就變成自激振蕩器。常州機電職業技術學院

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模擬電子技術與應用（2）振蕩條件:建立：必須具有選頻特性的正反饋放大器。穩定：靠非線性條件限制振蕩幅度。實際上，當幅度足夠后，再增大Uo，將出現非線性失真(截止或飽和)，此時Au↓限制幅度繼續增長，直至AF=1最終達到平衡，獲得穩幅振蕩。即，振蕩條件為：1）振幅平衡條件:公式1即反饋信號等于輸入信號常州機電職業技術學院

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2）相位平衡條件:（n=0,1,2,）公式2即反饋信號與輸入信號同相，電路為正反饋。當電路電源啟動瞬間和或有擾動或噪聲使電路輸入端有微小的增量，相當于一個初始信號，經過放大→反饋→再放大→再反饋循環，振蕩由小→大建立起來，尤其是其中特定ωo(由選頻網絡而定)的信號幅度最大。其它頻率被衰減。而從微弱信號逐漸增大，電路處于增幅。常州機電職業技術學院

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模擬電子技術與應用

公式1所表示的振幅平衡條件，是指振蕩電路已進入穩態振蕩而言的，欲使振蕩電路能自行建立振蕩，就必須滿足的條件，故也稱為起振條件。這樣，在接通電源后，振蕩電路就有可能自行起振，或者自激，最后趨于穩態平衡（見下圖所示）。常州機電職業技術學院

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模擬電子技術與應用2．RC正弦振蕩器典型的RC振蕩器有文氏橋振蕩器和移相振蕩器。它們適于產生1Hz～1MHz的低頻振蕩，頻率穩定度約在10-2～10-3量級之間。（1）RC移相式振蕩器1)RC移相選頻原理

RC電路具有超前移相或滯后移相兩種（a）RC超前移相電路（b）RC滯后移相電路

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模擬電子技術與應用在移相電路中，若用其中一種移相電路作為反饋網絡，至少需三節RC超前或滯后電路串接，才能相移180°，因為一節RC電路最大相移不超過90°。

2)RC移相式振蕩電路RC移相式振蕩電路分為相位超前的RC移相式正弦波振蕩電路和相位滯后的RC移相式正弦波振蕩電路.

圖3-1-2RC移相式正弦波振蕩電路常州機電職業技術學院

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模擬電子技術與應用因為基本放大電路在很寬的頻率范圍內其度若要求滿足振蕩相位條件，必須在RC移相網絡中也移相，故圖1的RC移相式正弦波振蕩電路是采用三級RC超前移相電路組成的RC移相振蕩器。振蕩頻率起振條件：放大器A的電壓放大倍數：頻率范圍：幾赫～數十千赫。RC移相式振蕩電路具有結構簡單、經濟方便等優點。其缺點是選頻性能較差，頻率調節不方便，由于輸出幅度不夠穩定，輸出波形較差，一般只用于振蕩頻率固定，穩定性要求不高的場合。常州機電職業技術學院

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模擬電子技術與應用（2）RC串并聯式正弦波振蕩器(文氏橋振蕩器)RC串并聯式正弦波振蕩電路又稱為文氏橋正弦波振蕩電路。1）RC串并聯網絡的選頻特性圖3-1-3串并聯網絡及其高低頻等效電路

（a）RC串并聯電路（b）低頻等效電路（c）高頻等效電路常州機電職業技術學院

84???0Fu

.0f90-90?RC串并聯選頻網絡

式中:0=1/RC當=0

時Fu=1/3.=0o常州機電職業技術學院

模擬電子技術與應用???0Fu.0f90-90?RC串并85常州機電職業技術學院

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2）文氏橋正弦波振蕩電路組成：文氏橋正弦波振蕩電路，其放大電路為同相比例電路反饋網絡和選頻網絡由串并聯電路組成如圖3-1-4所示A

=2nF=0o同相放大器常州機電職業技術學院

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模擬電子技術與應用電路：如圖3-1-5常州機電職業技術學院

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模擬電子技術與應用振蕩頻率：振蕩條件：應用：Rf不應當太大，否則方波會變成方波????常州機電職業技術學院

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模擬電子技術與應用穩幅措施：因為振蕩以后，振蕩器的振幅會不斷增加，由于受放大環節非線性區的限制，當輸出電壓的幅值增大到一定程度后，隨之減小(反之增大)，最終使=1，這就可以維持Uo的幅值基本不變。為使電Au為非線性，起振時，應使Au>3，穩幅后Au=3。常州機電職業技術學院

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模擬電子技術與應用二極管穩幅：如圖3-1-6所示8R1R2V1V2R38.2k6.2k22k4.3k0.01F8.2k12.4k>R2>8.1k起振時信號小，二極管電阻大Au

1+(R2+R3)/R1>3R2>2R1-R3起振后二極管電阻逐漸減小，Au

1+R2/R1=3為使失真小：R2<2R1f0=1.94kHz常州機電職業技術學院

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模擬電子技術與應用四、技能訓練1．RC橋式振蕩器的仿真測試（1）由運放代替圖1的兩級放大器（如圖3-1-7所示），通過調節電位器2，使電路起振，并形成正弦波輸出；（2）調節電位器1，觀察輸出頻率的變化。

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模擬電子技術與應用圖3-1-7RC振蕩器仿真測試常州機電職業技術學院

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2．RC振蕩器的組裝與調試

以圖1為操作對象(1)．RC振蕩器的組裝檢測發放的所有元器件參數，作好記錄。利用多孔板安裝RC振蕩器電路。(2)．電路參數調試與調整1）RC串并聯網絡的幅頻特性測量將A和A’，B和B’斷開，在RC串并聯網絡的Ａ點加上有效值UA為３Ｖ（用交流毫伏表測量）的正弦信號，改變信號頻率，在RC串并聯網絡的Ｂ點處用毫伏表逐點測出相應的電壓ＵB。將測量結果填入表1中。（注意，在測量過程中，要保持UA=３Ｖ不變）。常州機電職業技術學院

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模擬電子技術與應用表3-1-1f(kHz)0.010.11.0010.0100.0UA（v）3333ＵB（v）lg(f)常州機電職業技術學院

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模擬電子技術與應用2）振蕩器振蕩頻率fo的計算與測量接通RC串并聯網絡，并使電路起振，用示波器觀測輸出電壓uo波形，調節Rf使振蕩器的輸出波形為最大且不失真的正弦波，用示波器測出振蕩頻率。將測量結果填入表3-1-2中，計算出理論值并與實驗值相比較。改變RC的值，測量器振蕩頻率，將測量結果填入表2中。常州機電職業技術學院

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模擬電子技術與應用表3-1-2Uo波形(V)元件值C(uF)元件值R（Ω）計算值fo（Hz）測量值f（Hz）相對誤差Δf╱fo常州機電職業技術學院

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模擬電子技術與應用五、練習設計一文氏橋正弦波振蕩電路，要求電路輸出頻率為1000HZ。常州機電職業技術學院

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模擬電子技術與應用模塊二LC振蕩騎的裝配與調試一、學習目標終極目標：利用分立元件完成振蕩電路設計與制作。促成目標：1．掌握RC、LC振蕩電路的選頻特性。2．能根據原理圖設計出相應PCB。3．能正確運用電子儀器對函數發生器進行性能指標調試。常州機電職業技術學院

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模擬電子技術與應用二、工作任務

1．設計一電容三點式正弦信號發生器，輸出信號頻率為1MHz。2．對所設計的電路進行安裝調試。常州機電職業技術學院

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模擬電子技術與應用三、理論知識

用LC并聯諧振回路作為選頻網絡的振蕩器稱為LC振蕩器，LC振蕩器根據反饋電壓取出的方式不同，分為變壓反饋式、電感和電容三點式三種。

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100類型：變壓器反饋式、電感三點式、電容三點式1、變壓器反饋式LC振蕩電路LrC(1)

LC并聯回路的特性Is.L的等效損耗電阻Z常州機電職業技術學院

模擬電子技術與應用類型：變壓器反饋式、電感三點式、電容三點式1、變壓器1011）.諧振頻率f02）.諧振阻抗Z03）.回路品質因數Q

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模擬電子技術與應用1）.諧振頻率f02）.諧振阻抗Z03）.回路品質1024）.頻率特性0Z

Z0Q大Q小0f90o-90oQ增大幅頻特性相頻特性常州機電職業技術學院

模擬電子技術與應用4）.頻率特性0ZZ0Q大Q小0f91035）.并聯諧振的本質—

電流諧振LuCr–

+iiLiC1)

Z=Z0

呈純阻2)形成環流，大小是總電流的Q

倍??IC?IL?U?I?常州機電職業技術學院

模擬電子技術與應用5）.并聯諧振的本質—電流諧振LuCr–+iiLiC1104常州機電職業技術學院

模擬電子技術與應用2．變壓器反饋式LC正弦波振蕩電路（1）電路組成變壓器反饋的特點是用變壓器的初級或次級繞組與電容C構成LC選頻網絡。振蕩信號的輸出和反饋信號的傳遞都是靠變壓器耦合完成的。圖3-2-1所示電路為變壓器反饋式LC正弦波振蕩器的基本電路，它由放大電路、LC選頻網絡和變壓器反饋電路三部分組成。

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105（2）變壓器反饋式振蕩電路振蕩條件與頻率如圖3-2-1LC+VCCVRERB1RB2CECB—滿足相位平衡條件×常州機電職業技術學院

模擬電子技術與應用（2）變壓器反饋式振蕩電路振蕩條件與頻率如圖3-2-1LC106常州機電職業技術學院

模擬電子技術與應用（3）電路特點變壓器反饋式振蕩電路的特點是電路結構簡單，容易起振，改變電容大小可方便地調節振蕩頻率。在應用時要特別注意線圈L2的極性，否則沒有正反饋，無法振蕩。常州機電職業技術學院

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模擬電子技術與應用3．電感和電容三點式LC振蕩器把并聯LC回路中的C或L分成兩個，則LC回路就有三個端點。把這三個端點分別與三極管的三個極相連，就形成了LC三點式正弦波發生電路。它們又分為電感三點式和電容三點式兩類。如圖3-2-2(a)電感三點式(b)電容三點式常州機電職業技術學院

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模擬電子技術與應用（1）電感三點式（電感反饋式）

1）電路組成電感反饋式LC正弦波振蕩電路如圖3-2-2a所示，因為反饋電壓取自電感N1上的電壓，故而得名。三極管放大電路接成共發射極形式，交流時并聯諧振回路的三個端點相當于分別與晶體管的三個電極相連，所以又稱為電感三點式振蕩電路。2）振蕩條件及頻率用瞬時極性法判斷相位條件，反饋為正反饋，滿足振蕩的相位條件。振蕩的幅值條件可以通過調整放大電路的放大倍數Au和L2上的反饋量來實現。常州機電職業技術學院

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模擬電子技術與應用該電路的振蕩頻率基本上由LC并聯諧振回路決定：

（式中M為線圈L1與L2的互感）若要滿足起振條件，管子的β值應選得大些，一般有式中，R′為包括其他折合電阻在內的諧振回路總損耗電阻。實際上并不常按β公式去挑選管子，只要適當選取L2/L1的數值，即改變線圈抽頭的位置就可以使電路起振，一般取反饋線圈的匝數為電感線圈總匝數的1/8～1/4即可起振常州機電職業技術學院

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模擬電子技術與應用3）特點優點：缺點：易起振(L間耦合緊)；易調節(C可調)。輸出取自電感，對高次諧波阻抗大，輸出波形差。常州機電職業技術學院

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模擬電子技術與應用（2）電容三點式LC振蕩器1）電路組成電容反饋式LC正弦波振蕩電路如圖3-2-2b所示，電容C1、C2與電感L組成選頻網絡，該網絡的端點分別與三極管的三個電極或與運放輸入、輸出端相連接。2）振蕩條件和振蕩頻率用用瞬時極性法判斷相位條件，反饋為正反饋，滿足相位條件，振蕩的幅值條件可以通過調整放大電路的放大倍數Au和反饋量來實現。振蕩頻率為：起振條件：應使三極管的β滿足

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模擬電子技術與應用3）電路特點

頻率較高，可達100MHz以上。

優點：輸出波形好。缺點：調節頻率不方便。常州機電職業技術學院

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模擬電子技術與應用4.拓展知識石英晶體(Crystal)振蕩電路(1)石英晶體諧振器的阻抗特性1）結構和符號化學成分SiO2結構晶片涂銀層焊點符號常州機電職業技術學院

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模擬電子技術與應用2）.壓電效應形變形變機械振動外力壓電諧振—外加交變電壓的頻率等于晶體固有頻率時，機械振動幅度急劇加大的現象。常州機電職業技術學院

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模擬電子技術與應用3）等效電路rqC0CqLqLq

—

晶體的動態電感10-3~102H)(大)Cq

—晶體的動態電容(<0.1pF)(小)rq

—

等效摩擦損耗電阻(小)Co

—晶片靜態電容

(幾~幾十pF)常州機電職業技術學院

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模擬電子技術與應用大小小大4）頻率特性和諧振頻率容性容性感性fXfPfS常州機電職業技術學院

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模擬電子技術與應用5）使用注意②要有合適的激勵電平。過大會影響頻率穩定度、振壞晶片；過小會使噪聲影響大，還能停振。①要接一定的負載電容CL(微調)，

以達標稱頻率。常州機電職業技術學院

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模擬電子技術與應用(2)石英晶體諧振電路1.串聯型

f=fs，晶體呈純阻+VCCVRERB1RB2CBLC2.并聯型+VCCVRERB1RB2CEC3C1C2RC××常州機電職業技術學院

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模擬電子技術與應用四、技能訓練

1．電容三點式振蕩器的仿真測試（1）如圖3-2-3所示，調節RW使電路起振；（2）測量電路的振蕩頻率，并與理論計算比較。常州機電職業技術學院

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模擬電子技術與應用圖3-2-3電容三點式LC正弦波振蕩器仿真測試常州機電職業技術學院

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