主講教師：元增民2015級注冊電氣工程師考培電工與模數(shù)電技術(shù)參考書目[1]張炳達(dá)，注冊電氣工程師執(zhí)業(yè)資格考試公共/專業(yè)基礎(chǔ)考試復(fù)習(xí)教程，天津大學(xué)出版社，2013年[2]元增民，模擬電子技術(shù)簡明教程，清華大學(xué)出版社，2014年[3]元增民，電工技術(shù)，國防科大出版社，2011年[4]謝慶等，注冊電氣工程師(供配電)執(zhí)業(yè)資格考試基礎(chǔ)考試歷年真題詳解，人民交通出版社，2014年本課件補充的知識點都來自于參考書[2]、[3]，特此一并注明。主講教師：元增民2015級注冊電氣工程師考培電工與模數(shù)電技術(shù)本節(jié)要務(wù)OPA應(yīng)用及濾波器1.乘除法及乘方開方電路2.儀表放大器INA3.比較器4.濾波器模擬電子技術(shù)第十三次課本節(jié)要務(wù)OPA應(yīng)用及濾波器模擬電子技術(shù)第十三次課第10章振蕩電路1.典型振蕩電路模型1)采用帶通濾波器的正加正型分立元件振蕩電路模型圖10.1.1分立元件振蕩電路采用加反饋，反饋信號經(jīng)加法環(huán)節(jié)形成偏差信號過程中的相移為0o，φc=0o，因ui=0，故系統(tǒng)輸出電壓(a)A>0、F>0(b)A<0、F<0圖10.1.1正加正型分立元件振蕩電路10.1自激振蕩原理uo=F(ω)AuoF(ω)A叫做環(huán)路電壓放大倍數(shù)。第10章振蕩電路1.典型振蕩電路模型(a)A>0、F(a)A>0、F>0(b)A<0、F<0圖10.1.1正加正型分立元件振蕩電路環(huán)路電壓放大倍數(shù)是判斷系統(tǒng)是否能起振或平衡的關(guān)鍵參數(shù)。對本例，若環(huán)路電壓放大倍數(shù)F(ω0)A<1，D<0，則表示雖有正反饋但不強，系統(tǒng)不能起振，已有振蕩會衰減停止；若F(ω0)A=1，D=0，則表示正反饋強度達(dá)到平衡狀態(tài)，已有振蕩勉強維持，但不能起振；若F(ω0)A>1，D<0，則表示正反饋足夠強，類似滾雪球，加上諧振濾波系統(tǒng)就能起振。正加正型分立元件振蕩電路幅度起振/平衡條件為F(ω0)A≥1①取大于號時為幅度起振條件，取等號時為幅度平衡條件(a)A>0、F>09/27/2023(a)A>0、F>0(b)A<0、F<0圖10.1.1正加正型分立元件振蕩電路圖(a)電路模型A>0，故φa=0，F(xiàn)>0，故φf=0，相位平衡條件∑φ=φa+φf+φc=0o+0o+0o=0o②滿足。圖(b)模型A<0、φa=π，F(xiàn)<0，φf=π，相位平衡條件∑φ=φa+φf+φc=π+π+0o=2π

③亦滿足。8/6/2023(a)A>0、F>09/27/20233)采用帶通濾波器的集成振蕩電路模型OPA的開環(huán)電壓放大倍數(shù)A很大，故用一路正反饋很難形成幅度平衡條件。OPA振蕩電路必須采用復(fù)合反饋，用正負(fù)反饋抵消的方式來獲得幅度平衡條件。圖10.1.3為帶通濾波器復(fù)合反饋集成振蕩電路方框圖。帶通濾波器在集成振蕩電路中作為正反饋，正反饋系數(shù)Fp是頻率的函數(shù)，F(xiàn)p(ω)=F1(ω)。負(fù)反饋系數(shù)Fn為固定值，F(xiàn)n=F2。在非諧振點上，負(fù)反饋強于正反饋。在諧振點上，正反饋強于負(fù)反饋，形成振蕩。

圖10.1.3帶通濾波器復(fù)合反饋集成振蕩電路8/6/20233)采用帶通濾波器的集成振蕩電路模型9/27/2023

圖10.1.3帶通濾波器復(fù)合反饋集成振蕩電路uo=[Fp(ω)-Fn]Auo環(huán)路電壓放大倍數(shù)是[Fp(ω)-Fn]A。帶通濾波器復(fù)合反饋集成振蕩電路幅度起振/平衡條件為[Fp(ω0)-Fn]A≥1⑦圖10.1.3電路模型A>0，故φa=0，F(xiàn)>0，故φf=0，相位平衡條件∑φ=φa+φf+φc=0o+0o+0o=0o⑧滿足。8/6/2023圖10.1.3帶通濾波器復(fù)合9/27/20232.正弦波振蕩器起振/平衡條件從式①、④可看出，單通道振蕩電路的幅度起振條件及平衡條件可統(tǒng)一表示為|FA|≥1(10.1.1)從式⑦、⑨可看出，雙通道振蕩電路的幅度起振條件及平衡條件可統(tǒng)一表示為(Fp-Fn)A≥1(10.1.2)取大于號時為幅度起振條件，取等號時為幅度平衡條件。從式②、③、⑤、⑥、⑧可看出，由帯通濾波器構(gòu)成的振蕩電路的相位平衡條件可以統(tǒng)一表示為∑φ=φa+φf+φc=2nπ,(n=0,1)(10.1.3)8/6/20232.正弦波振蕩器起振/平衡條件9/27/2023傳統(tǒng)觀點片面地、一廂情愿地默認(rèn)振蕩系統(tǒng)一律由單通道加反饋構(gòu)成，即默認(rèn)φc=0，故傳統(tǒng)的幅度起振/平衡條件為FA≥1，相位平衡條件為∑φ=φa+φf=2nπ。8/6/2023傳統(tǒng)觀點片面地、一廂情愿地默認(rèn)振蕩系統(tǒng)一律由9/27/20232.5.2RC文氏電橋正弦波振蕩電路1.電路及起振條件圖2.5-1RC文氏電橋正弦波振蕩電路

Rf=2R1時負(fù)反饋系數(shù)圖示串并聯(lián)RC電路諧振時正反饋系數(shù)文橋振蕩器就會起振。實際上選Rf比2R1稍大一點，例如，R1=10kΩ，Rf=21kΩ，使2.振蕩頻率圖2.5-2參考書2圖10.4.13.起振條件Fn<Fp8/6/20232.5.2RC文氏電橋正弦波振蕩電路圖2.

2-27

文氏電橋正弦波振蕩電路如圖，已知Rf=120kΩ，為保證起振，R1應(yīng)滿足()。199頁題2-27圖R1>120kΩB.R1<120kΩC.R1>60kΩD.R1<60kΩ2-27文氏電橋正弦波振蕩電路如圖，已知Rf=199頁題2-27圖解串并聯(lián)RC諧振時分壓比Fp為1/3為保證起振，分壓比Fn<1/3

,為此R1應(yīng)滿足R1<60kΩ應(yīng)選答案D

2-27

文氏電橋正弦波振蕩電路如圖，已知Rf=120kΩ，為保證起振，R1應(yīng)滿足()。R1>120kΩB.R1<120kΩC.R1>60kΩD.R1<60kΩ199頁題2-27圖解串并聯(lián)RC諧振時分壓比Fp為1/2006真題2006真題

仿真題2-29

電路如題圖2-29所示，OPA理想，熱敏電阻Rt具有正溫度特性。為使振蕩器起振并輸出振幅穩(wěn)定的正弦波電壓，Rf和Rt的接入位置及Rt的最大值分別為A.Rf接虛框1，Rt接虛框2，Rtmax500ΩB.Rf接虛框1，Rt接虛框2，Rtmax2kΩC.Rf接虛框2，Rt接虛框1，Rtmax500ΩB.Rf接虛框2，Rt接虛框1，Rtmax2kΩ題圖2-29仿真題2-29電路如題圖2-29所示，OPA理想9/27/2023A.Rf接虛框1，Rt接虛框2，Rtmax500ΩB.Rf接虛框1，Rt接虛框2，Rtmax2kΩC.Rf接虛框2，Rt接虛框1，Rtmax500ΩB.Rf接虛框2，Rt接虛框1，Rtmax2kΩ題圖2-29仿真題2-29

電路如題圖2-29所示，OPA理想，熱敏電阻Rt具有正溫度特性。為使振蕩器起振并輸出振幅穩(wěn)定的正弦波電壓，Rf和Rt的接入位置及Rt的最大值分別為

解答

負(fù)反饋系數(shù)Fn=R2/(R1+R2)。負(fù)反饋系數(shù)Fn較小，F(xiàn)n<Fp=1/3，才能起振，Rf接虛框1，Rt接虛框2，Rt取值500Ω，則Fn(max)=500/(1000+500)=1/3=Fp。實際Rt比500Ω稍小，使Fn<1/3，即保證起振。Fp不變，F(xiàn)n越小，則振幅越大。起振后uo變大，Rt電流有效值變大，Rt變大，F(xiàn)n變大，就抑制了振幅的瘋漲，使振幅穩(wěn)定下來。應(yīng)選答案A

8/6/2023A.Rf接虛框1，Rt接虛框2，Rtmax9/27/2023例2.5-1文氏電橋振蕩器如圖2.5-3，運放器為理想的，R=10kΩ，C=0.001μF，R1=2kΩ，試計算：圖2.5-3(1)振蕩頻率f0(2)起振所需Rf的最小值8/6/2023例2.5-1文氏電橋振蕩器如圖2.59/27/2023例2.5-1文氏電橋振蕩器如圖2.5-3，運放器為理想的，R=10kΩ，C=0.001μF，R1=2kΩ，試計算：(1)振蕩頻率f0(2)起振所需Rf的最小值解(1)(2)令有Rf=2R1=2×2kΩ=4kΩ圖2.5-38/6/2023例2.5-1文氏電橋振蕩器如圖2.59/27/20238/6/20239/27/20239/27/2023上電后，集電極電流從0開始上升，自同名端流出，按照楞次定律，副繞組L2感應(yīng)電流流進同名端，再流到晶體管基極，就構(gòu)成正反饋，形成振蕩。振蕩頻率為L1C1的并聯(lián)諧振頻率。2.5.3LC正弦波振蕩電路1.變壓器反饋式圖2.5-4φa=0、φf=0、φc=0，8/6/20238/6/2023上電后，集電極電流從

2.電感三點式振蕩電路(哈特萊振蕩器)(a)兩電感之間無互感(b)兩電感之間有互感(哈特萊振蕩器178頁圖2.5-5/參考書1圖10.2.3電感三點式振蕩電路HartleyOscillator)并聯(lián)諧振頻率下帶通濾波器分壓比φa=π、φf=π、φc=09/27/2023振蕩頻率舊圖2.電感三點式振蕩電路(哈特萊振蕩器)(a)兩電感之9/27/2023(a)小功率振蕩器(b)中功率振蕩器178頁圖2.5-6/圖10.2.1電容三點式振蕩電路(科比茲振蕩器，ColpittsOscillator)

3.電容三點式振蕩電路(科比茲振蕩器)振蕩頻率：并聯(lián)諧振頻率下帶通濾波器分壓比：φa=π、φf=π、φc=0舊圖8/6/2023(a)小功率振蕩器9/27/20232.5.4石英晶體振蕩電路石英晶體理解為感性179頁圖2.5-9179頁圖2.5-10φa=π、φf=π、φc=0，φa=π、φf=0、φc=π8/6/20232.5.4石英晶體振蕩電路179頁圖29/27/20232.5.5各種正弦波振蕩電路的使用場合8/6/20232.5.5各種正弦波振蕩電路的使用場合9/27/20232.5.6方波、三角波、鋸齒波