低频电子线路
（第 2版）
电子工业出版社电机与电气控制第 7章 波形发生器主要内容：
振荡电路概述
RC桥式正弦波振荡电路
LC正弦波振荡电路
石英晶体振荡电路
非正弦波产生电路低频电子线路（第 2版）
电机与电气控制
7.1 振荡电路概述
7.1.1 产生正弦波振荡的条件由此可得自激振荡的条件如下。
（ 1）幅度平衡条件为这个条件要求反馈信号幅度的大小与输入信号的幅度相等。
（ 2）相位平衡条件为
（ n=0,1,2,… ）
低频电子线路（第 2版）
1 AFFA
n2fa
电机与电气控制
7.1 振荡电路概述
7.1.2 振荡电路的组成要产生正弦振荡，电路结构必须合理。一般振荡电路由以下 4个部分组成：
（ 1）放大电路
（ 2）选频网络
（ 3）正反馈网络
（ 4）稳幅环节低频电子线路（第 2版）
电机与电气控制
7.1 振荡电路概述
7.1.3 正弦波振荡电路的分析通常可以采用下面的步骤来分析振荡电路的工作原理。
（ 1）检查电路是否包含了放大电路、反馈网络、选频网络和稳幅环节 4个组成部分。
（ 2）判断放大电路是否能够正常工作，即是否具有合适的静态工作点，动态信号是否能够输入、输出和放大。
（ 3）利用瞬时极性法判断电路是否满足正弦波振荡的相位条件。
（ 4）判断电路是否满足正弦波振荡的幅度平衡条件。
低频电子线路（第 2版）
电机与电气控制
7.2 RC桥式正弦波振荡电路
7.2.1 RC串并联网络的选频特性正反馈通道是 RC串并联选频网络，振荡频率取决于选频网络的参数。
低频电子线路（第 2版）
电机与电气控制
7.2 RC桥式正弦波振荡电路
7.2.1 RC串并联网络的选频特性正反馈通道是 RC串并联选频网络，振荡频率取决于选频网络的参数。
低频电子线路（第 2版）
电机与电气控制
7.2 RC桥式正弦波振荡电路
7.2.2 RC桥式正弦波振荡电路的振荡频率和起振条件
1．相位平衡条件
RC桥式振荡电路的相位平衡条件仅取决于放大电路本身的相位，即
（ n=0,1,2,… ）
在如图 7.3所示的电路中，放大部分采用集成运放，反馈网络接在运放的同相端，在 f= f0时，,而对其他频率则不能满足相位平衡条件，电路的振荡频率为
2．幅度平衡条件振荡电路起振的幅度平衡条件为低频电子线路（第 2版）
n2a?
0fa
RCf 2
1
0
3≥A?
电机与电气控制
7.2 RC桥式正弦波振荡电路
7.2.3 稳幅措施低频电子线路（第 2版）
电机与电气控制
7.2 RC桥式正弦波振荡电路
7.2.4 频率的调节例 7-1 元件参数取值如图 7.7所示，试问 f0的调节范围？
解：因为,
所以
f0的调节范围为 1.80Hz～ 22.11kHz。
低频电子线路（第 2版）
RCf 2
1
0
0 m a x 36
1 1 m a x
11 1,8 0 H z
2 ( ) 2 ( 2,4 2 7 ) 1 0 0,3 1 0f R R P C
0 m a x 36
1 m in
11 221 16 H z 22.12 kH z
2 2 2.4 10 0.003 10f RC
电机与电气控制
7.3 LC正弦波振荡电路
7.3.1 LC选频放大电路
1,LC并联谐振回路
LC并联谐振回路具有如下特点。
（ 1）回路的谐振频率为或
（ 2）谐振时，回路的等效阻抗为纯电阻性质，其值最大，即式中，
Q称为回路品质因数，是用来评价回路损耗大小的指标,Q值一般在几十到几百范围内。
低频电子线路（第 2版）
0
1
LC 0 12f LC
00
0
LQZ Q L
R C C
0
0
11L LQ
R C R R C
电机与电气控制
7.3 LC正弦波振荡电路
2．选频放大器根据 LC并联回路的频率特性，当 f = f0
时，电压放大倍数的数值最大，且无附加相移。对于其他频率的信号，电压放大倍数不但数值减小，而且有附加相移。电路具有选频特性，故称之为选频放大电路。
低频电子线路（第 2版）
电机与电气控制
7.3 LC正弦波振荡电路
7.3.2 变压器反馈式振荡电路
1．相位平衡条件
2．振荡频率
3．起振条件低频电子线路（第 2版）
电机与电气控制
7.3 LC正弦波振荡电路
7.3.2 变压器反馈式振荡电路
4．实用电路
5．电路特点低频电子线路（第 2版）
电机与电气控制
7.3 LC正弦波振荡电路
7.3.3 电感三点式振荡电路由于三极管的三个电极分别与电感 L的三个引出点（亦即 LC回路的三个引出点）相接，故称为 电感三点式振荡器 。
1．相位平衡条件
2．振荡频率
3．幅度平衡条件
4．电路特点低频电子线路（第 2版）
电机与电气控制
7.3 LC正弦波振荡电路
7.3.4 电容三点式振荡电路
1．相位平衡条件
2．振荡频率
3．幅度平衡条件
4．电路特点低频电子线路（第 2版）
电机与电气控制
7.4 石英晶体振荡电路
7.4.1 正弦波振荡电路的频率稳定问题在工程应用中，例如，在实验用的低频及高频信号产生电路中，往往要求正弦波振荡电路的振荡频率有一定的稳定度。
振荡频率稳定度，是指振荡器在一定时间间隔（如 1天,1
周,1个月等）和温度下，振荡频率的相对变化量。此频率相对变化量可用式（ 7.24）表示。
式中,Sf为振荡频率稳定度； f0为振荡器标称频率； f是经过一定时间间隔后振荡器的实际振荡频率。
低频电子线路（第 2版）
0
0
0
f f
ff
f
fS
电机与电气控制
7.4 石英晶体振荡电路
7.4.2 石英晶体的基本特性与等效电路
1．石英晶体的压电效应石英晶体是一种各向异性的结晶体。从一块晶体上按一定的方位角切下的薄片称为晶片，然后在晶片的两个对应表面上涂敷银层并装上一对金属板，就构成石英晶体产品，如图
7.15所示，一般用金属外壳密封，也有用玻璃壳封装的。
低频电子线路（第 2版）
电机与电气控制
7.4 石英晶体振荡电路
2．石英晶体的符号和等效电路石英晶体的符号和等效电路如图 7.16所示，其中 C0表示以石英为介质的两个电极板间电容，称为静态电容； L,C,R等效它的串联特性。石英晶体的一个重要特点是它具有很高的品质因数，品质因数 Q通常在 10000～ 500000的范围。例如，一个 4MHz的石英晶体的典型参数为,L =100mH,C = 0.015pF，
C0 = 5pF,R =100?,Q = 25000。
低频电子线路（第 2版）
电机与电气控制
7.4 石英晶体振荡电路
7.4.3 石英晶体振荡电路
1．并联型晶体振荡电路
2．串联型晶体振荡电路低频电子线路（第 2版）
电机与电气控制
7.5 非正弦波产生电路
7.5.1 矩形波发生器
1．电路的组成
2．工作原理低频电子线路（第 2版）
电机与电气控制
7.5 非正弦波产生电路
7.5.1 矩形波发生器
3．波形分析及参数由于如图 7.19所示电路中电容正、
反向充电时间常数均为 R3C，而且充电的幅值也相等，因而在一个周期内 uo = +UZ的时间和 uo =?UZ的时间相等,uo为对称的方波,uo的波形如图 7.21所示。可以求得该电路的振荡周期为低频电子线路（第 2版）
)21l n (2
2
1
3 R
RCRT
电机与电气控制
7.5 非正弦波产生电路
7.5.2 三角波发生器要得到三角波，实际上只要将方波电压作为积分运算电路的输入，在积分运算电路的输出就可得到三角波，如图 7.22（ a）所示，当方波发生电路输出电压 uo1= +UZ
时，积分运算电路的输出电压 uo将线性下降；而当
uo1=?UZ时,uo将线性上升，
波形如图 7.22（ b）所示。
低频电子线路（第 2版）
电机与电气控制
7.5 非正弦波产生电路
7.5.2 三角波发生器低频电子线路（第 2版）
电机与电气控制
7.5 非正弦波产生电路
7.5.3 锯齿波发生器锯齿波电压产生电路包括同相输入迟滞比较器和充放电时间常数不等的积分器两部分。可以证明，在忽略二极管正向电阻的情况下，其振荡周期为低频电子线路（第 2版）
2
561
2
b1
21
)//(22
R
CRRR
R
CRRTTT
电机与电气控制
7.5 非正弦波产生电路
7.5.4 集成函数发生器 8038简介
1,8038的结构与工作原理低频电子线路（第 2版）
电机与电气控制
7.5 非正弦波产生电路
2,8038的典型应用低频电子线路（第 2版）
（第 2版）
电子工业出版社电机与电气控制第 7章 波形发生器主要内容：
振荡电路概述
RC桥式正弦波振荡电路
LC正弦波振荡电路
石英晶体振荡电路
非正弦波产生电路低频电子线路（第 2版）
电机与电气控制
7.1 振荡电路概述
7.1.1 产生正弦波振荡的条件由此可得自激振荡的条件如下。
（ 1）幅度平衡条件为这个条件要求反馈信号幅度的大小与输入信号的幅度相等。
（ 2）相位平衡条件为
（ n=0,1,2,… ）
低频电子线路（第 2版）
1 AFFA
n2fa
电机与电气控制
7.1 振荡电路概述
7.1.2 振荡电路的组成要产生正弦振荡，电路结构必须合理。一般振荡电路由以下 4个部分组成：
（ 1）放大电路
（ 2）选频网络
（ 3）正反馈网络
（ 4）稳幅环节低频电子线路（第 2版）
电机与电气控制
7.1 振荡电路概述
7.1.3 正弦波振荡电路的分析通常可以采用下面的步骤来分析振荡电路的工作原理。
（ 1）检查电路是否包含了放大电路、反馈网络、选频网络和稳幅环节 4个组成部分。
（ 2）判断放大电路是否能够正常工作，即是否具有合适的静态工作点，动态信号是否能够输入、输出和放大。
（ 3）利用瞬时极性法判断电路是否满足正弦波振荡的相位条件。
（ 4）判断电路是否满足正弦波振荡的幅度平衡条件。
低频电子线路（第 2版）
电机与电气控制
7.2 RC桥式正弦波振荡电路
7.2.1 RC串并联网络的选频特性正反馈通道是 RC串并联选频网络，振荡频率取决于选频网络的参数。
低频电子线路（第 2版）
电机与电气控制
7.2 RC桥式正弦波振荡电路
7.2.1 RC串并联网络的选频特性正反馈通道是 RC串并联选频网络，振荡频率取决于选频网络的参数。
低频电子线路（第 2版）
电机与电气控制
7.2 RC桥式正弦波振荡电路
7.2.2 RC桥式正弦波振荡电路的振荡频率和起振条件
1．相位平衡条件
RC桥式振荡电路的相位平衡条件仅取决于放大电路本身的相位，即
（ n=0,1,2,… ）
在如图 7.3所示的电路中，放大部分采用集成运放，反馈网络接在运放的同相端，在 f= f0时，,而对其他频率则不能满足相位平衡条件，电路的振荡频率为
2．幅度平衡条件振荡电路起振的幅度平衡条件为低频电子线路（第 2版）
n2a?
0fa
RCf 2
1
0
3≥A?
电机与电气控制
7.2 RC桥式正弦波振荡电路
7.2.3 稳幅措施低频电子线路（第 2版）
电机与电气控制
7.2 RC桥式正弦波振荡电路
7.2.4 频率的调节例 7-1 元件参数取值如图 7.7所示，试问 f0的调节范围？
解：因为,
所以
f0的调节范围为 1.80Hz～ 22.11kHz。
低频电子线路（第 2版）
RCf 2
1
0
0 m a x 36
1 1 m a x
11 1,8 0 H z
2 ( ) 2 ( 2,4 2 7 ) 1 0 0,3 1 0f R R P C
0 m a x 36
1 m in
11 221 16 H z 22.12 kH z
2 2 2.4 10 0.003 10f RC
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7.3 LC正弦波振荡电路
7.3.1 LC选频放大电路
1,LC并联谐振回路
LC并联谐振回路具有如下特点。
（ 1）回路的谐振频率为或
（ 2）谐振时，回路的等效阻抗为纯电阻性质，其值最大，即式中，
Q称为回路品质因数，是用来评价回路损耗大小的指标,Q值一般在几十到几百范围内。
低频电子线路（第 2版）
0
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LC 0 12f LC
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LQZ Q L
R C C
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11L LQ
R C R R C
电机与电气控制
7.3 LC正弦波振荡电路
2．选频放大器根据 LC并联回路的频率特性，当 f = f0
时，电压放大倍数的数值最大，且无附加相移。对于其他频率的信号，电压放大倍数不但数值减小，而且有附加相移。电路具有选频特性，故称之为选频放大电路。
低频电子线路（第 2版）
电机与电气控制
7.3 LC正弦波振荡电路
7.3.2 变压器反馈式振荡电路
1．相位平衡条件
2．振荡频率
3．起振条件低频电子线路（第 2版）
电机与电气控制
7.3 LC正弦波振荡电路
7.3.2 变压器反馈式振荡电路
4．实用电路
5．电路特点低频电子线路（第 2版）
电机与电气控制
7.3 LC正弦波振荡电路
7.3.3 电感三点式振荡电路由于三极管的三个电极分别与电感 L的三个引出点（亦即 LC回路的三个引出点）相接，故称为 电感三点式振荡器 。
1．相位平衡条件
2．振荡频率
3．幅度平衡条件
4．电路特点低频电子线路（第 2版）
电机与电气控制
7.3 LC正弦波振荡电路
7.3.4 电容三点式振荡电路
1．相位平衡条件
2．振荡频率
3．幅度平衡条件
4．电路特点低频电子线路（第 2版）
电机与电气控制
7.4 石英晶体振荡电路
7.4.1 正弦波振荡电路的频率稳定问题在工程应用中，例如，在实验用的低频及高频信号产生电路中，往往要求正弦波振荡电路的振荡频率有一定的稳定度。
振荡频率稳定度，是指振荡器在一定时间间隔（如 1天,1
周,1个月等）和温度下，振荡频率的相对变化量。此频率相对变化量可用式（ 7.24）表示。
式中,Sf为振荡频率稳定度； f0为振荡器标称频率； f是经过一定时间间隔后振荡器的实际振荡频率。
低频电子线路（第 2版）
0
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f f
ff
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fS
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7.4 石英晶体振荡电路
7.4.2 石英晶体的基本特性与等效电路
1．石英晶体的压电效应石英晶体是一种各向异性的结晶体。从一块晶体上按一定的方位角切下的薄片称为晶片，然后在晶片的两个对应表面上涂敷银层并装上一对金属板，就构成石英晶体产品，如图
7.15所示，一般用金属外壳密封，也有用玻璃壳封装的。
低频电子线路（第 2版）
电机与电气控制
7.4 石英晶体振荡电路
2．石英晶体的符号和等效电路石英晶体的符号和等效电路如图 7.16所示，其中 C0表示以石英为介质的两个电极板间电容，称为静态电容； L,C,R等效它的串联特性。石英晶体的一个重要特点是它具有很高的品质因数，品质因数 Q通常在 10000～ 500000的范围。例如，一个 4MHz的石英晶体的典型参数为,L =100mH,C = 0.015pF，
C0 = 5pF,R =100?,Q = 25000。
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7.4 石英晶体振荡电路
7.4.3 石英晶体振荡电路
1．并联型晶体振荡电路
2．串联型晶体振荡电路低频电子线路（第 2版）
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7.5 非正弦波产生电路
7.5.1 矩形波发生器
1．电路的组成
2．工作原理低频电子线路（第 2版）
电机与电气控制
7.5 非正弦波产生电路
7.5.1 矩形波发生器
3．波形分析及参数由于如图 7.19所示电路中电容正、
反向充电时间常数均为 R3C，而且充电的幅值也相等，因而在一个周期内 uo = +UZ的时间和 uo =?UZ的时间相等,uo为对称的方波,uo的波形如图 7.21所示。可以求得该电路的振荡周期为低频电子线路（第 2版）
)21l n (2
2
1
3 R
RCRT
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7.5 非正弦波产生电路
7.5.2 三角波发生器要得到三角波，实际上只要将方波电压作为积分运算电路的输入，在积分运算电路的输出就可得到三角波，如图 7.22（ a）所示，当方波发生电路输出电压 uo1= +UZ
时，积分运算电路的输出电压 uo将线性下降；而当
uo1=?UZ时,uo将线性上升，
波形如图 7.22（ b）所示。
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7.5 非正弦波产生电路
7.5.2 三角波发生器低频电子线路（第 2版）
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7.5 非正弦波产生电路
7.5.3 锯齿波发生器锯齿波电压产生电路包括同相输入迟滞比较器和充放电时间常数不等的积分器两部分。可以证明，在忽略二极管正向电阻的情况下，其振荡周期为低频电子线路（第 2版）
2
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7.5.4 集成函数发生器 8038简介
1,8038的结构与工作原理低频电子线路（第 2版）
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7.5 非正弦波产生电路
2,8038的典型应用低频电子线路（第 2版）
