正弦波振荡电路相位平衡条件

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

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

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6章 正弦波振荡器

6.1 概 述

本章讨论的是自激式振荡器，它是在无需外加激励信号的情况下，能将直流电能转换成具有一定波形、一定频率和一定幅度的交变能量电路。

振荡器的分类：

按波形分：正弦波振荡器和非正弦波振荡器 按工作方式：负阻型振荡器和反馈型振荡器 按选频网络所采用的元件分：

LC振荡器、RC振荡器和晶体振荡器等类型 本章主要讨论

? 反馈型正弦波振荡器的基本工作原理 ? 振荡器的起振条件 ? 振荡器的平衡条件 ? 振荡器的平衡稳定条件

? 正弦波振荡器三端电路的判断准则

? 正弦波振荡器的电路特点、频率稳定度等性能指标

+VCC 6.2 反馈型振荡器基本工作原理

+ C vo L M + 实际中的反馈振荡器是由反馈放大器演变而来，vf – – 如右图。 2 K 若开关K拨向―1‖时，该电路则为调谐放大器，当

+ 1 输入信号为正弦波时，放大器输出负载互感耦合变压

+ R器L2上的电压为vf ，调整互感M及同名端以及回路vi b2 Re Ce – 参数，可以使 vi = vf 。

此时，若将开关K快速拨向―2‖点，则集电极电路和基极电路都维持开关K接到―1‖点时的状态，即始终

维持着与vi相同频率的正弦信号。这时，调谐放大器就变为

第6章 正弦波振荡器

6.1 概 述

本章讨论的是自激式振荡器，它是在无需外加激励信号的情况下，能将直流电能转换成具有一定波形、一定频率和一定幅度的交变能量电路。

振荡器的分类：

按波形分：正弦波振荡器和非正弦波振荡器 按工作方式：负阻型振荡器和反馈型振荡器 按选频网络所采用的元件分：

LC振荡器、RC振荡器和晶体振荡器等类型 本章主要讨论

? 反馈型正弦波振荡器的基本工作原理 ? 振荡器的起振条件 ? 振荡器的平衡条件 ? 振荡器的平衡稳定条件

? 正弦波振荡器三端电路的判断准则

? 正弦波振荡器的电路特点、频率稳定度等性能指标

+VCC 6.2 反馈型振荡器基本工作原理

+ C vo L M + 实际中的反馈振荡器是由反馈放大器演变而来，vf – – 如右图。 2 K 若开关K拨向―1‖时，该电路则为调谐放大器，当

+ 1 输入信号为正弦波时，放大器输出负载互感耦合变压

+ R器L2上的电压为vf ，调整互感M及同名端以及回路vi b2 Re Ce – 参数，可以使 vi = vf 。

此时，若将开关K快速拨向―2‖点，则集电极电路和基极电路都维持开关K接到―1‖点时的状态，即始终

维持着与vi相同频率的正弦信号。这时，调谐放大器就变为

实验三 集成电路RC正弦波振荡器

一、实验目的

1．掌握桥式RC正弦波振荡器的电路构成原理。 2．熟悉正弦波振荡器的高速测试方法。

3．观察RC参数对振荡频率的影响，学习振荡频率的测定方法。

二、预习要求

1．复习RC桥式振荡器的工作原理。

2．图5-2所示电路中，调节R1起什么作用，两个二极管起什么作用？

三、实验原理与参考电路

1．基本RC桥式振荡

电路如图所示，它由两部分组成，即放大电路

?。由图中可知由于Z1、和选频网络FVZ2和R1、Rf正好形成一个四臂电桥，因此这种振荡电路常称为RC桥式振荡电路。

RZ1CRf?AVAZ2RC?Vi?Vf?VOR1

图5-1 RC桥式振荡电路

由图可知，在 同相，即有

和

时，经RC反馈网络传输到运放同相端的电压

与

。这样，放大电路和由Z1、Z2组成的反馈网络刚好形

成正反馈系统，可以满足相位平衡条件，因而有可能振荡。

实现稳幅的方法是使电路的Rf/R1值随输出电压幅度增大而减小。起振时要求放大器的增益

>3,例如，Rf用一个具有负温度系数的热敏电阻代替，当输出电压

的幅值下降。如果参

增加使Rf的功耗增大时，热敏电阻Rf减小，放大器的增益下降，使数选择合适，可使输出电压幅值基本恒定，且波形失真较

1．在自激振荡电路中，下列哪种说法是正确的 （ C ） A．LC振荡器、RC振荡器一定产生正弦波 B．石英晶体振荡器不能产生正弦波 C．电感三点式振荡器产生的正弦波失真较大 D．电容三点式振荡器的振荡频率做不高 2．正弦振荡器中选频网络的作用是 （ A ） A．产生单一频率的正弦波 B．提高输出信号的振幅 C．保证电路起振 3．在高频放大器中，多用调谐回路作为负载，其作用不包括 （ D ） A．选出有用频率 B．滤除谐波成分 C．阻抗匹配 D．产生新的频率成分 4．正弦波振荡器中正反馈网络的作用是 （ A ）

A． 保证产生自激振荡的相位条件 B． 提高放大器的放大倍数，使输出信号足够大 C． 产生单一频率的正弦波 5．电容三点式LC正弦波振荡器与电感三点式LC正弦波振荡器比较，优点是 （

课程题目：

LC正弦波振荡器设计

学 院：万方科技学院 系 别：电气与自动化工程系 专业班级：07电信二班 姓 名： 学 号： 指导老师：刘小磊

2010年06月20日

前言

“高频电子线路”是电子、信息、通信类等专业的一门专业基础课，主要研究通信系统中发送设备和接收设备的各种高频单元电路的基本组成、功能和原理。 该课程是一门工程性和实践性很强的课程，除掌握教材所提供的必要基础知识外，还必须通过实践环节提高应用能力（如LC正弦波振荡器的设计与调试和仪器使用等）。

对于本课程，学生应注重基本概念、基本原理、基本分析方法和应用，要求达到：

（1）明确高频电子线路的研究对象和典型应用；

（2）理解与熟悉高频电路中各单元电路的组成、工作原理及分析方法； （3）能正确使用仪器对单元电路或组合电路进行调试、测试和检修； （4）掌握小型高频整机电路的一般设计方法。

LC正弦波振荡器的设计与调试方法是每个学生都应该掌握的，因为科学技术的发展，振荡器已经与人们的生活息息相关。

振荡器的出现给人类带来了远程通讯。石英振荡器的出现带

正弦波振荡器的仿真设计

教 务 处

2015年 12月

摘要

振荡器就是在没有外加输入信号的条件下，能自动将直流电源提供的能量转换为具有一定频率、一定波形和一定振幅的周期性交变振荡信号的电子线路。在通信技术领域振荡器的应用十分广泛，它是无线电发送设备的心脏部分，也是超外差式接收机的主要部分。振荡器的主要技术指标有振荡频率、频率稳定度、振荡幅度、振荡波形等。按工作原理振荡器可分为反馈式振荡器和负阻式振荡器。本次实验利用Multisim软件进行了互感耦合振荡器、电感三端式、电容三端式、并联型及串联型石英晶体振荡器的仿真设计，加深了对软件的了解并加深了对基本知识的了解。

关键字：振荡器 石英晶体 正弦波

1.正弦波振荡器的基本原理

1.1振荡电路的基本条件

（1）一套振荡回路，至少包含两个储能元件。在这两个元件中，当一个释放能量时，另一个就接受能量。

（2）一个能量来源，可以补充由振荡回路电阻所产生的能量损失。在晶体管振荡器中，这个能量来源是直流电源Vcc。

（3）一个控制设备，可以使电源功率在正确的时刻补充电路的能量损失，以维持等幅振荡。如有源器件（电子管、晶体管或集成

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