振荡电路原理

第七章 正弦波振荡电路

正弦波振荡电路是用来产生一定频率和幅度的正弦交流信号的电子电路。它的频率范围可以从几赫兹到几百兆赫兹,输出功率可能从几毫瓦到几十千瓦。广泛用于各种电子电路中。在通信、广播系统中,用它来作高频信号源；电子测量仪器中的正弦小信号源,数字系统中的时钟信号源。另外，作为高频加热设备以及医用电疗仪器中的正弦交流能源。

正弦波振荡电路是利用正反馈原理构成的反馈振荡电路，本章将在反馈放大电路的基础上，先分析振荡电路的自激振荡的条件，然后介绍LC和RC振荡电路，并简要介绍石英晶体振荡电路。

第一节 振荡电路概述

在放大电路中，输入端接有信号源后，输出端才有信号输出。如果一个放大电路当输入信号为零时，输出端有一定频率和幅值的信号输出，这种现象称为放大电路的自激振荡。

一、 振荡电路框图

图7-1为正反馈放大器的方框图，在放大器的输入端存在下列关系：

Xi=Xs+Xf (7-1)

其中Xi为净输入信号，且

F?XXfo 及 A?XoXi

正反馈放大器的闭环增益

Af?XoXs?AXiXi?Xf?AXiXi?AFXi

最后

石英晶体振荡电路

石英晶体谐振器, 简称石英晶体, 具有非常稳定的固有频率。 对于振荡频率的稳定性要求高的电路, 应选用石英晶体作选频网络。 一、石英晶体的特点

将二氧化硅（SiO2）结晶体按一定的方向切割成很薄的晶片, 再将晶片两个对应的表面抛光和涂敷银层, 并作为两个极引出管脚, 加以封装, 就构成石英晶体谐振器。其结构示意图和符号如右图所示。

1.压电效应和压电振荡

在石英晶体两个管脚加交变电场时, 它将会产有利于一定频率的机械变形, 而这种机械振动又会产生交变电场, 上述物理现象称为压电效应。 一般情况下, 无论是机械振动的振幅, 还是交变电场的振幅都非常小。 但是, 当交变电场的频率为某一特定值时, 振幅骤然增大, 产生共振, 称之为压电振荡。 这一特定频率就是石英晶体的固有频率, 也称谐振频率。 2.石英晶体的等效电路和振荡频率

石英晶体的等效电路如下图（a）所示。 当石英晶体不振动时, 可等效为一个平板电容C0, 称为静态电容；其值决定于晶片的几何尺寸和电极面积, 一般约为几到几十皮法。 当晶片产生振动时, 机械振动的惯性等效为电感L, 其值为几毫亨。 晶片的弹性等效为电容C, 其值仅为0.01到0

目录

1、引言......................................................... 3 1.1、MULTISIM和PROFESSIONAL软件仿真软件 ...................... 3 1.2、压控振荡器软件仿真分析的意义 ............................. 3 2、压控振荡器的设计电路图 ....................................... 4 2.1、工作原理 ................................................. 4 2.2、振荡频率 ................................................. 6 2.3、压控振荡电路的仿真图 ..................................... 6 3、频率显示器 ................................................... 8 3.1、频率显示器电路图 ......................................... 8 3.

R C文氏电桥振荡电路

精品资料

RC文氏电桥振荡器的电路如图1所示，RC串并联网络是正反馈网络，由运算放大器、R3和R4负反馈网络构成放大电路。

C1R1和C2R2支路是正反馈网络，R3R4支路是负反馈网络。C1R1、C2R2、R3、R4正好构成一个桥路，称为文氏桥。

图1 RC文氏电桥振荡器

RC串并联选频网络的选频特性

RC串并联网络的电路如图2所示。RC串联臂的阻抗用Z1表示，RC并联臂的阻抗用Z2表示。

图2 RC串并联网络

RC串并联网络的传递函数为

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式（1）

当输入端的电压和电流同相时，电路产生谐振，也就是式（1）是实数，虚部为0。令式（1）的虚部为0，即可求出谐振频率。

谐振频率

对于文氏RC振荡电路，一般都取R=R1 = R2，C=C1 = C2时，于是谐振角频率:

频率特性幅频特性

相频特性

文氏RC振荡电路正反馈网络传递函数的幅度频率特性曲线和相位频率特性曲线如图3所示。

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(a) 幅频特性曲线 (b) 相频特性曲线

图3 RC串并联网络的频率响应特性曲线

反馈系数当满足R=R1 = R2，C=C1 = C2条件，且当f=f0时的反馈系数

当满足R=R1 =

三点式振荡电路 定义：三点式振荡器是指

LC回路的三个端点与晶体管

的三个电极分别连接而组成的反馈型振荡器。

三点式振荡电路用电感耦合或电容耦合代替变压器耦合，可以克服变压器耦合振荡器只适宜于低频振荡的缺点，是一种广泛应用的振荡电路，其工作频率可从几兆赫到几百兆赫。

1、 三点式振荡器的构成原则

图5 —20 三点式振荡器的原理图

图5 —20是三点式振荡器的原理电路（交流通路）为了便于分析，图中忽略了回路损耗，三个电抗元件

Xbe、Xce和Xbc构成了决定振荡频率的并联谐振回路。

要产生振荡，对谐振网络的要求：？

必须满足谐振回路的总电抗X性。

?be?Xce?Xbc?0，回路呈现纯阻

反馈电压uf作为输入加在晶体管的b、e极，输出uo加在晶体管的c、e之间，共射组态为反相放大器，放大器的的输出电压uo与输入电压ui（即uf）反相，而反馈

?????电压uf又是uo在X、X支路中分配在X上的电压。

bcbebe?

要满足正反馈，必须有

?uf?Xbe(Xbe?Xbc?u)o??XbeXce??uo （5.3.1）

?为了满足相位平衡条件，uf和uo必须反相，由式（5.3.1）可知必有X?0成立，即

ceXbeXbe和

实验八 RC正弦波振荡器

一．实验目的

1．进一步学习RC正弦波振荡器的组成及其振荡条件。 2．学会测量、调试RC正弦波振荡器振荡器。

二．实验原理

从结构上看，正弦波振荡器是没有输入信号的，带选频网络的正反馈放大器。若用R、C元件组成选频网络，就称为RC振荡器，一般用来产生lHz～1MHz的低频信号。

RC串并联网络（文氏桥）振荡器 电路型式如图15—2 所示。 振荡频率 f0?起振条件

1 2?RC??3 A电路特点 可方便地连续改变振荡频率，便于加负反馈稳幅，容易得到良好的振荡波形。

图15—2 RC串并联网络振荡器原理图

注：本实验采用两级共射极分立元件放大器组成RC正弦波振荡器。

三．实验设备与器件

1．＋12V直流电源； 3．双踪示波器（自备）； 5．直流电压表；

7．电阻、电容、电位器等。

2．函数信号发生器； 4．频率计；

6．3DG12 × 2或 9013 × 2；

四．实验内容

1.负反馈强弱对起振条件及输出波形的影响

（1）连接实验电路，接通?12V电源，输出端接示波器。

（2）调节电位器R5，使输出波形从无到有，从正弦波到出现失真。描绘uo的波形，记下临界起振，正弦波输出及失真

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

南昌大学共青学院本科生毕业论文（设计）开题报告

论文题目 课题性质 学生姓名 学 号 系 别 电压控制振荡电路设计与仿真 基础研究 应用课题 √ 设计型 调研综述 理论研究 聂志辉 8110109023 信息工程系 指导教师 专 业 班 级 刘定军 电子信息工程 09电信本 一、研究目的及意义 了解、分析振荡器设计的基本技术和发展方向；掌握信号振荡器电路的主要技术指标、电路结构和工作原理。 自其诞生以来就一直在通信、电子、航海航空航天及医学等领域扮演重要的角色，具有广泛的用途。在无线电技术发展的初期，它就在发射机中用来产生高频载波电压，在超外差接收机中用作本机振荡器，成为发射和接收设备的基本部件。随着电子技术的迅速发展，振荡器的用途也越来越广泛，例如在无线电测量仪器中，它产生各种频段的正弦信号电压；在热加工、热处理、超声波加工和某些医疗设备中，它产生大功率的高频电能对负载加热；某些电气设备用振荡器做成的无触点开关进行控制；电子钟和电子手表中采用频率稳定度很高的振荡电路作为定时部件等。尤其在通信系统电路中，压控振荡器(VCO)是其关键部件，特别是在锁相环电路、时钟恢复电路和频率综合器电路

RC桥式正弦波振荡电路

一、电路预设计（包括电路结构的分析、设计，元件参数的计算，电路指标的核算）

电源供电方式：双电源供电、12V

电路结构：选频网络为RC选频网络，放大电路为正相比例放大电路

中心频率：文氏电桥式RC振荡器适用于低频振荡信号，一般用于产生频率为1 Hz-1MHz的正弦波信号，在本实验中，中心频率选为1000Hz。

元件参数的计算：

电路结构的分析与设计：

R1 Rp － ＋ C R2 vo

R C R （1）确定R、C值

-4

由于f0=1/2πRC=1000Hz，得到RC=1/2πfo=1.59*10

为了使选频网络的选频特性尽量不受集成运算放大器的输入电阻Ri和输出电阻Ro

的影响，应使R满足下列关系式：Ri>>R>>Ro，一般Ri约为几百千欧以上，Ro仅为几百欧以上。故确定R=16KΩ，则C=0.01uF。

（2）确定R1、Rf

RC选频网络对于中心频率f0的放大倍数为F=１/3，而回路起振条件为AF>=1。

故放大电路的电压放大倍数A=(R1+Rf)/R1>=3，即Rf/R1>=2，取Rf/R1=2。而Rf=RRP+R2//r d其中，r d 为二极管的正向

毕业设计（论文）报告纸

RCC电路间歇振荡的研究

摘要 ：

RCC变换器通常是指自振式反激变换器。它是由较少的几个器件就可以组成的高效电路，已经广泛用于小功率电路离线工作状态。由于控制电路能够与少量分立元件一起工作而不会出现差错，所以电路的总的花费要比普通的PWM反激逆变器低。一方面，当其控制电流过高时就会出现一种间歇振荡现象，从而使得电路的振荡周期在很大范围内变化，类如例如从数百赫兹到数千赫兹之间变化，因而在较大功率输出时将引起变压器等产生异常的噪音，所以需要抑制这种现象的产生。另一方面，当电路的输出功率较小时，却可以利用这种间歇振荡，使开关电路处于低能耗状态。当需要电路工作时，只需给电路一个信号脉冲即可。电路本文主要通过实验仿真的方法在RCC电路中加入某些特定的电路从而达到抑制消除这种间歇振荡，同时还简要阐述一些利用间歇振荡的例子。

关键字：开关电源，RCC电路，间歇振荡

i 毕业设计（论文）报告纸

Analysis Of Intermittent Oscillation In Ringing

Choke Conve