并联型石英 晶体振荡器
30 2020/2/29
（2）并联型石英晶体振荡器：利用石英晶体在频率
为 f和s 之f p 间呈感性特点，与外接电容器可构成并
联晶体振荡器，又称电容三点式振荡器。由于
f s 和非常f p 接近，故其振荡器频率高度稳定。
31 2020/2/29
9.3非正弦波信号发生器基本原理
9.2.1 RC型正弦波振荡器 1.RC串并联电路的选频特性
RC串并联选频电路
F=
Uf Uo
=
R
+
R∥ 1
j C
1 ＋R ∥
1
j C
j C
令f 0
=
1 ，则F= 2π RC
3+
j(
1 f

f0 )
f0 f
若f
=
f0
=
1 2π RC
，则FMAX
=
1 3
,j
f
=0
RC正弦波振荡电路副频特性 RC正弦波振荡电路相频特性
Y = 1 = + jC R + jL
=
R2
R
+ (L)2
+
j[C

R2
L + (L)
2
]
LC并联网络
发生并联谐振的条件为： C
=
R2
L + (L) 2
谐振角频率为：
0 =
1 LC
或f 0
=
2
1 LC
2.变压器反馈式LC正弦波振荡电路 必须有合适的同名端！
变压器反馈式LC 正弦波振荡电路
矩形波
三波
锯齿波
尖顶波
阶梯波
【常用的非正弦波】
32 2020/2/29
9.3.1 矩形波发生器 1. 工作状态 输出无稳态，有两个暂态； 定义为第一暂态与第二暂态。 2. 电路组成 （1）开关电路：输出只有高电平和低电平两种状 态，采用电压比较器。 （2）反馈网络：自控，在输出为某一状态时孕育 翻转成另一状态的条件。应引入反馈。
555引脚功能
2.应用电路实例 （1）多谐振荡器：
多谐电路
工作波形
输出信号周期：
T = T1 + T2 = 0.7(R1 + 2R2 )C
振荡频率和占空比分别为 ：
1
1.43
f = T R1 + 2R2 C
q = T1 R1 + R2 T R1 + 2R2
（2）施密特触发器：
施密特触发器
Uf：反馈电压 F：反馈系数 Uf = FUo Uo = AUi
正弦波振荡电路框图
没有输入信号时，U = U 此时，Uo=AUi=Auf=AFUo
i
f°
即： A F = 1 A F = 1
幅度平衡
j A + j F = 2 n π 相位平衡
正弦波振荡电路起振副度条件:
5G8038典型应用电路
函数发生器所产生的振荡频率为：
fo
=
1.66RPACT
1
1 +

RPB 2RPA RPB

9.4.2 555集成信号发生器
1. 电路结构 555 定时电路由电阻分压器、比较器、 基本RS触发器、MOS开关及输出缓冲 器五个基本单位组成。
555内部框图
工作波形
【施密特触发器的应用】 （1）将正弦波（或三角波）变换成矩形波； （2）波形的整形； （3）幅度鉴别。
作业 1、4、7、9
当Uc下降到UV≥ 时，比较器又一次改变状态， 输出电压跳变为，高平 +U.Z
37 2020/2/29
4.输出方波周期
T = RC ln(1+ 2R1 ) Rf
若利用二极管
的单向导点性，使电容充电和放电回路时间常
数不同，便可得到占空比可调的矩波信号发生
器。
38 2020/2/29
9.3.2 三角波和锯齿波发生器 1. 电路组成 用积分运算电路可将方波变为三角波。
振荡达到一定幅度后，环路增益从大于1，自动 减小到1，维持等幅输出。
一般有两类稳幅措施：（1）利用放大器件本身 的非线性；（2）采用正温度系数的热敏电阻稳 幅。
5．振荡频率计算
R兹C的型低正频弦信波号振。荡f器=适2合1R产C 生几赫兹至几百千赫
振荡频率:
9.2.2 ＬＣ正弦波振荡器
1.LC并联回路的选频特性
R1
R1 + RF
UZ
此时，u 0通过电阻R向电容C充电，电容电压 uC
以时间常数 =RC的指数规律上升。
36 2020/2/29
（2）当 uC 上升到时u，C≥比u较+器翻转，输出低电
平
（U第Z 二暂态），电压比较器同相
输入端电位变为
u+
=

R1
R1 + RF
UZ
此时，电容以时间常数 =RC的规律放电，Uc下降,
分析电路的步骤： （1)组成部分是否完整 （2) 放大电路是否能正常工作 （3) 是否满足相位条件 电路特点： 优点：易振，波形较好； 缺点：耦合不紧密，损耗大，
频率稳定性不高。
3.电感反馈式LC正弦波振荡电路
电感反馈式LC 正弦波振荡电路
电感的三个抽头分别接晶体管的三个极 ，故称之为电感三点式电路。 电路特点： 优点：耦合紧密，易振，振幅大，C 用可调
率固定的场合。 用LC并联回路担任选频网络的ＬＣ正弦波振器。其 振荡频率一般在１MHz以上，甚至可高达 1000MHz。
9.2.3 石英晶体振荡器 1.石英晶体的基本特点 SiO2结晶体按一定方向切割的晶片。 压电效应和压电振荡：机械变形和电场的关系 固有频率取决于其几何尺寸，故非常稳定。
26 2020/2/29
33 2020/2/29
矩形波发生器
（3）延迟环节：使得两个状态均维持一定的时 间，决定振荡频率。利用RC电路实现。
电容上的波形
输出波形
35 2020/2/29
3.原理分析 （1）电容初始电压为零，设电源接通瞬间电压比较 器输出高电平 +U（Z 第一暂态），电压比较器同相 输入端的电位为
u+
=
电容可获得较宽范围的振荡频率。 缺点：波形较差，常含有高次谐波。为使振
荡波形好，采用电容反馈式电路。
4.电容反馈式LC正弦波振荡电路
电容反馈式LC 正弦波振荡电路
f0 2π
1 L C1C2 (C1 + C2 )
若C C1且C C2，则
f0

2π
1 LC
电路特点：波形好，振荡频率调整范围小，适于频
A F > 1 A F > 1
j A + j F = 2 n π
【正弦波振荡电路的组成】 （1) 放大电路：放大作用 （2) 正反馈网络：满足相位条件 （3) 选频网络：确定，保证电路产生
正弦波振荡 （4) 非线性环节（稳幅环节）：稳幅
【正弦波振荡的分析方法】 （1）电路的组成是否具备正弦波振荡电路的四个基本 环节； （2）判断基本放大电路能否正常工作，是否建立起合 适的静态工作点并能正常放大； （3）利用瞬时极性法判断电路是否引入正反馈； （4）分析是否满足幅值条件。
9.4集成信号发生器
9.4.1集成函数发生器及其应用 1. 5G8038的原理框图、封装外形
5G8038结构框图
5G8038引脚图
2．5G8038主要特点 （1）同时有三种波形输出：正弦波、三角波、
方波。 （2）工作频率范围：0。001Hz～500kHz 。 （3）失真度低：1%。 （4）使用简单，外接元件少。 3．集成函数发生器应用 如图所示是产生正弦波、三角波和方波信号的函 数发生器的典型电路图。输出信号可直接从2、 3、9脚高阻输出或经一个集成放大器低阻输出。
三角波发生器
2020/2/29
三角波形图
39
2.原理分析
A1同相输入端电位可根据叠加原理求出，即
u U1+ =
R2 R1 + R2
+ ‘
0
R1
R1 + R2
u0
由于A1反相输入端电压U1_=0,有U1+=0，所以
U0 =

R2 R1
u,0
=

R2 R1
Uz
在三角波信号发生器的基础上，只要对电路稍加 改动，即可构成锯齿波信号发生电路。
按电路元件分类：
分立元件振荡器（由R、L、C、三极管、变压器的元件构成） 集成振荡器（由集成放大器和门电路组成） 晶体振荡器（物理器件 — 石英晶体）
按振荡器输出频率分类：
超低频振荡器（1Hz以下） 低频振荡器（1Hz — 3KHz） 高频振荡器（3KHz — 3MHz） 超高频振荡器（3MHz以上）
第九章 振荡电路
9.1振荡电路的作用及分类 9.2正弦波振荡电路基本原理 9.3非正弦波信号发生器基本原理 9.4集成信号发生器
1 2020/2/29
9.1振荡电路的作用与分类
【振荡电路 (也称为振荡器)的作用】一是能 量的传递，二是信号的处理。
【振荡器的分类】 按振荡器工作原理分类：
反馈振荡器非 正正 弦弦 波波 振振 荡荡 器器 （（ 需采 满足用定 幅时 度强 、制 相正 位平反馈 衡方 条式 件） ） 负阻振荡器非 正正 弦弦 波波 振振 荡荡 器器 （（ 用用 器件器件 的的 负负 阻阻 效效 应应 维维 持持 振振 荡荡 ））
9.2正弦波振荡电路基本原理
【振荡电路的特点】 （1）无外加信号，输出一定频率一定幅值的信号； （2）电路中引入的是正反馈，且振荡频率可控； （3）在电扰动下，对于某一特定频率的信号形成正反