第23讲 正弦波振荡电路

第二十三讲 正弦波振荡电路

第二十三讲 正弦波振荡电路一、正弦波振荡的条件和电路的组成 二、RC正弦波振荡电路 三、LC正弦波振荡电路 四、石英晶体正弦波振荡电路

一、正弦波振荡的条件和电路的组成1. 正弦波振荡的条件 无外加信号，输出一定频率一定幅值的信号。 与负反馈放大电路的振荡的不同之处：在正弦波振荡电 路中引入的是正反馈，且振荡频率可控。

在电扰动下，对于某一特定频率f0的信号形成正反馈： X o X i' X o 由于半导体器件的非线性特性及供电电源的限制，最 终达到动态平衡，稳定在一定的幅值。。

1. 正弦波振荡的条件一旦产生稳定的振荡，则 电路的输出量自维持，即 F A X Xo o

F 1 A F 1 A A F 2nπ

幅值平衡条件 相位平衡条件

起振条件： AF 1

要产生正弦波振荡，必须有满足相位条件的f0,且在 合闸通电时对于f= f0信号有从小到大直至稳幅的过程， 即满足起振条件。

2. 起振与稳幅电路如何从起振到稳幅？ F 1 A

Xo Xo稳定的 振幅

F

A

A F

非线性环节 的必要性！

A F

o

Xf (Xi )

3. 基本组成部分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f0,保证电路产生正弦波振荡 4) 非线性环节(稳幅环节):稳幅

常合二为一

4、分析方法1) 是否存在主要组成部分； 2) 放大电路能否正常工作，即是否有合适的Q点，信号是 否可能正常传递，没有被短路或断路； 3) 是否满足相位条件，即是否存在 f0,是否可能振荡 ； 4) 是否满足幅值条件，即是否一定振荡。

相位条件的判断方法：瞬时极性法 U i

极性？

在多数正弦波振荡电路 中，输出量、净输入量和 反馈量均为电压量。

断开反馈，在断开处给放大电路加 f=f0的信号Ui,且规 定其极性，然后根据 Ui的极性→ Uo的极性→ Uf的极性 若Uf与Ui极性相同，则电路可能产生自激振荡；否则电路不 可能产生自激振荡。

5. 分类常用选频网络所用元件分类。 1) RC正弦波振荡电路：几百千赫以下 2) LC正弦波振荡电路：几百千赫~几百兆赫 3) 石英晶体正弦波振荡电路：振荡频率稳定

二、RC 正弦波振荡电路1. RC串并联选频网络低频段. Uf . I . Uo

0, 90 f 0,U f F

高频段 在频率从0~∞ 中必有一个频率 f0,φF=0º 。. Uf

. I . Uo

0, 90 f ,U f F

RC串并联选频网络的频率响应 U F f U o R R∥ 1 j C 1 j C 1 j C

+R ∥

F

1 3 j( RC 1 ) RC

1 1 令f 0 ,则 F f f 2π RC 3 j( 0 ) f0 f

最大

,为1/3。 当 f=f0时，不但φ=0,且 F

2. 电路组成不符合相位条件 不符合相位条件

1)是否可用共射放大电路？ 2)是否可用共集放大电路？ 3)是否可用共基放大电路？ 4)是否可用两级共射放大电路？输入电阻小、输出 电阻大，影响f0 可引入电压串联负反馈，使 电压放大倍数大于3,且Ri大、 Ro小，对f0影响小

应为RC 串并联网路配一个电压放大倍数略大于3、输入电 阻趋于无穷大、输出电阻趋于0的放大电路。

3. RC桥式正弦波振荡电路(文氏桥振荡器)用同相比例运算电路作放大电路。

Rf 2 R1

因同相比例运算电路有非常好的线 性度，故R或Rf可用热敏电阻，或加 二极管作为非线性环节。

文氏桥振荡 器的特点？

频率可调的文氏桥振荡器

改变电容以粗调，改变电 位器滑动端以微调。 加稳压管可以限制输出电 压的峰-峰值。同轴 电位器

讨论一：合理连接电路，组成文氏桥振荡电路

讨论二：判断图示电路有可能产生正弦波振荡吗？RC 双T选频网络 RC 移项式电路

U i

1) RC 移相电路有几级才可 能产生正弦波振荡？ 2) 若R 和C 互换呢？

选频网络和正反馈 网络是两个网络。

三、LC 正弦波振荡电路1. LC并联网络的选频特性理想LC并联网络在谐振时呈纯阻性，且 阻抗无穷大。 1 谐振频率为 f 0 2 π LC在损耗较小时，品质因数及谐振频率1 L 1 Q ,f 0 R C 2 π LC

损耗

在f=f0时，电容和电感中电流各约为多少？网络的电 阻为多少？

LC选频放大电路→正弦波振荡电路当f=f0时， 电压放大倍 数的数值最 大，且附加 相移为0。附加相移放大电路 Uo

反馈网络

构成正弦波 振荡电路最简 单的做法是通 过变压器引入 反馈。

2. 变压器反馈式电路 U f

必须有合适的同铭端！ 分析电路是否可能产生正弦 波振荡的步骤： 1) 是否存在组成部分 2) 放大电路是否能正常工作 3) 是否满足相位条件 C1是必要的吗？

(f f ) U i 0

特点： 易振，波形较好；耦合不紧密， 损耗大，频率稳定性不高。 为使N1、N2耦合紧密，将它们合二为一，组成电感反馈 式电路。

3. 电感反馈式电路

U f

(f f ) U i 0

必要吗？ 反馈电压取自哪个线圈？ 反馈电压的极性？

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。

3. 电感反馈式电路特点：耦合紧密，易振，振 幅大，C 用可调电容可获得 较宽范围的振荡频率。波形 较差，常含有高次谐波。

与F 因为放大电路的输入电 阻就是它自身的负载， 故A 增大， 减小。 具有相关性；若增大 N ,则 A F1

由于电感对高频信号呈现较大的电抗，故波形中含高 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(电容三点式)电路

作用？

1 f0 2π L C1C2 (C1 C2 )

若C C1且C C2,则 U f

U i

f0 C

1 2π LC与放大电路参数无关

若要振荡频率高，则L、C1、C2的取值就要小。当电容减 小到一定程度时，晶体管的极间电容将并联在C1和C2上，影 响振荡频率。 特点：波形好，振荡频率调整范围小，适于频率固定的场合。

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