第6章 正弦波振荡器
正弦波振荡器基本原理
调整反馈网络的参数使反 馈可信这以号时代X把替·f与XSX·输·打f=a 。X入至·a电信X·路f号端不X，·a需相则要同X·。f 输入就有输出。
X·i S X·a 基本A放·、大? 电a 路 X·f 反F馈·、网?络f
正反馈放大电路
输入注信意号：X·a反相馈同信的号含义X·f与为 大小相等，相位一致。
本 区别正、负反馈电路比较环节
节
学学 正 弦 波 振 荡 电 路 的 振 荡 条 件 习习
要要 点点
正弦波振荡电路起振条件
和
要 正弦波振荡电路的基本组成部分及作用
求
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正弦波振荡器的基本原理主页
正、负反馈电路比较环节的区别
正弦波振荡电路的振荡条件
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正弦波振荡电路起振条件
正弦波振荡电路的基本组成部分
西藏第一神山·冈仁波齐峰 返回
引言
正弦波振荡电路是一个没有输入信号但有输出信号 的、带选频网络的正反馈放大电路。
振荡电路（即正反馈放大电路）与负反馈放大电路 在电路结构上的根本区别之一就是反馈信号 Xf 在输入 端与输入信号 Xi的迭加是相加的，所以在分析其相位条 件时与负反馈自激振荡有所不同。
本页完 返引回言
X·
o
本继页续完
正弦波振推导出荡结果 器的基本原理
一、正、负反馈电路比 较环节的区别
二、正弦波振荡电路维 持振荡的两个条件
一先个把信开号关X·a打(称至为X激·i 端励，信输号入)。 经基本放大电路放大后
输出X·o X·o = A··Xa
调整反馈网络的参数使反 馈信号X·f与X·输f=X入·a信号X·a相同。
二、正弦波振荡电路维 持振荡的两个条件
正弦波振荡器-PPT
2
2001年9月--12月
6
导致振荡频率不稳定得原因(续2)
2、 影响环路 Q 值得因素
o
Q1 Q2
2
Q2
Q1
f01 f02
f0
f
▪ 器件输入、输出阻抗中得有功 部分。
▪ 负载电阻得变化。
▪ 回路损耗电阻尤其就是电抗元 件 得高频损耗,环路元器件得高频 响应等。
2
2001年9月--12月
7
导致振荡频率不稳定得原因(续3)
• 泛音晶体振荡器:利用石英谐振器得泛音振动特性对频率 实行控制得振荡器称为泛音晶体振荡器。这种振荡器可以将 振荡频率扩展到甚高频以至超高频频段。
2001年9月--12月
19
1、 并联型晶体振荡电路
(1)皮尔斯(C-B)电路
RFC
Rb1
C
B
VCC
Rb 2
E
C1
Cb Re C2
JT
C
C1
E
C2
B
Lq
• 温度隔离法:将关键电抗元件置于特制得恒温槽内,使槽内得 温度基本上不随外界环境温度得变化。
▪ 利用石英谐振器等固体谐振系统代替由电感、电容构成得电 磁谐振系统,她就是高稳频率源得一个重要形式。 由于这种谐振系统构成得振荡器,不但频率稳定性、频率准确 度高,而且体积、耗电均很小,因此,在许多领域已被广泛地 采用。
0
2 L C
▪ 等号右边得负号表示频率变化得方向与电抗变化得方向刚好 相反。如电感量加大,振荡频率将降低。
2001年9月--12月
9
主要稳频措施(续1)
▪ 温度补偿法和温度隔离法:引起电抗元件电感量和电容量 变化最明显得环境因素就是温度得变化。
正弦波振荡器原理
正弦波振荡器原理
正弦波振荡器是一种产生正弦波信号的电路或设备，它的工作原理基于反馈回路和谐振现象。
首先，正弦波振荡器通常由放大器和反馈网络组成。
放大器负责提供信号的放大，而反馈网络则将一部分输出信号返回输入端，从而使电路产生振荡。
具体来说，当正弦波振荡器开始工作时，放大器会放大输入信号。
将一部分放大后的信号通过反馈网络返回到放大器的输入端，与输入信号相叠加。
这就形成了一个反馈回路。
在反馈回路中，存在向前传输的放大路径和反馈传输的路径。
放大路径将输入信号进行放大，而反馈路径则将一部分输出信号返回输入端。
在理想情况下，放大路径和反馈路径的增益相等，从而使得回路保持稳定。
当反馈回路的增益满足特定的条件时，回路会产生谐振现象。
也就是说，输入信号和反馈信号在回路中互相加强，形成一个持续不衰减的振荡。
为了保持回路稳定，正弦波振荡器会引入一些稳定元件，如电容和电感。
这些元件能够提供适当的频率选择和谐振调节，以确保输出信号的频率稳定和准确。
总之，正弦波振荡器通过反馈回路和谐振现象来产生稳定的正弦波信号。
合适的放大器、反馈网络和稳定元件的组合能够实
现不同频率范围内的正弦波振荡器。
这在电子通信、信号处理、声音合成等许多应用领域中都有着广泛的应用。
正弦波振荡器
设计实例分析
RC正弦波振荡器
适用于低频信号源，电路简单，但频率稳定性较差。
LC正弦波振荡器
适用于高频信号源，频率稳定性较高，但电路较为复 杂。
石英晶体振荡器
具有极高的频率稳定性和精度，广泛应用于各种高精 度测量和控制系统。
05
正弦波振荡器的调试与测试
调试步骤
01
检查电路连接
确保所有元件都正确连接，没有短 路或断路。
相位平衡条件
正弦波振荡器的相位平衡条件要求系统内部的相移与反馈路径上的相移之和为 整数倍的圆周，即相移之和必须等于2nπ（n为整数）。
幅度平衡条件
正弦波振荡器的幅度平衡条件要求系统内部的增益与反馈路径上的衰减之比等 于1，即系统内部的放大倍数与反馈路径上的衰减倍数相等。
04
正弦波振荡器的设计
设计流程
奈奎斯特判据
奈奎斯特判据通过分析系统的开环频率响应，判断闭环系统的稳定性。如果系统的开环频率响应在复平面的右半平面 没有极点，则闭环系统是稳定的。
伯德图判据
伯德图判据通过绘制系统开环频率响应的幅值和相位图，观察幅频特性和相频特性的变化趋势，判断系 统是否具有足够的相位裕量和幅值裕量以保证稳定性。
相位和幅度平衡条件
正弦波振荡器的应用
01
02
03
信号源
正弦波振荡器可作为各种 电子设备和系统的信号源， 提供稳定的正弦波信号。
通信
在无线通信领域，正弦波 振荡器用于生成载波信号， 实现信息的传输。
测量
正弦波振荡器产生的信号 可用于各种电学、磁学和 光学测量。
正弦波振荡器的分类
按照频率调节方式
01
分为固定频率和可调频率正弦波振荡器。
波形的产生与变换
uo
u2= u6 =2VCC /3 、uo由1翻
转为 0 。同时555内的晶体
管 T 导通,电容 C 经 R2 、
0
t
T放电, 一直至VCC /3 ，使 得uo 回到 1 , 进入循环 ...
6.3.1 555定时器的工作原理 555定时器的内部电路包括以下几部
分 : 一个由三个相等电阻组成的分压器; 两个电压比较器: A1、A2 ;一个 RS 触发 器; 一个反相器和一个晶体管T等。具体 的 结构见后图。
555电路结构图
TH
6
CO
＞2VCC/3
5
TR
2
＞VCC/3D
VCC
8
R
-
+
R
A1
uo 立即由＋UZ 变成－UZ
2. 当uo = -UZ 时， u+=UL
– uc + R
C
－ +
+
R1
R2
此时，C 经输出端放电。
uc
UH
uo
t
UZ UL
uc降到UL时，uo上翻。
当uo 重新回到＋UZ 以后，电路又进入另一个 周期性的变化。
uc
– uc + R
UH
C
－
+
+
R1
uo 0
UL
UZ uo
uo
输入到此比较器的 反相输入端。
UZ
上下门限电2压：
UH
R1
R1 R2
UZ
UL
R1
R1 R2
UZ
二、工作原理
uc
– uc + R
U+H
C
《电子技术基础》电子教案6
第6章 调谐放大器和正弦波振荡器本章重点1．了解调谐放大器的电路结构、工作特点及工作原理。
2．理解正弦波振荡电路的工作原理、振荡条件。
3．掌握变压器耦合及三点式LC 振荡电路的工作原理及振荡频率。
4．了解石英晶体振荡电路。
本章难点1．调谐放大器的选频能力。
2．正弦波振荡电路的振荡条件。
学时分配6.1 调谐放大器调谐放大器：具有选频放大能力的放大电路。
电路特点：LC 谐振回路作负载。
应用：无线电发射和接收设备。
6.1.1.调谐放大器的工作原理动画 调谐放大器的工作原理一、LC 并联电路图6.1.1所示。
R 为并联电路损耗电阻。
1．阻抗频率特性图6.1.2(a )所示。
它表示了LC 并联电路的阻抗Z 与信号频率f 之间的变化关系。
当f = f 0时，LC 并联电路发生谐振，阻抗最大。
当f < f 0或f > f 0时，电 图6.1.1 LC 并联电路路失谐，阻抗很小。
因此，f 0称为谐振频率，又称固有频率，即LCf π=210 可见，元件L 、C 取定值时，谐振频率f 0是一个常数。
2．相位频率特性图6.1.2(b )所示。
它表示了LC 并联电路两端电压v 和流进并联电路电流i 之间的相位角之差 ϕ与信号频率f 之间的变化关系。
当f = f 0时，ϕ = 0，电路呈纯阻性；当f < f 0时，ϕ > 0，电路呈感性；当f > f 0时，ϕ < 0，电路呈容性；可见，LC 并联电路随信号频率的变化呈现不同的性质。
3．选频特性阻频特性和相频特性统称为LC 并联电路的频率特性。
它说明了LC 并联电路具有区别不同频率信号的能力，即具有选频特性。
如图6.1.3所示。
品质因数为 R L f R L R X Q L 002π===ω 它表征了LC 并联电路选频特性的好坏。
实验和理论证明：R 越小，Q 值越大，曲线越尖锐，电路选频能力越强；R 越大，Q 值越小，曲线越平坦，电路选频能力越差。
高频电子线路试题库
高频电子线路试题库一、单项选择题（每题 2 分，共20 分）第二章选频网络1、LC 串联电路处于谐振时，阻抗（）。
A、最大B、最小C、不确定2、L C并联谐振电路中，当工作频率大于、小于、等于谐振频率时，阻抗分别呈（）。
A、感性容性阻性B、容性感性阻性C、阻性感性容性D、感性阻性容性3、在LC并联电路两端并联上电阻，下列说法错误的是（）A、改变了电路的谐振频率B、改变了回路的品质因数C、改变了通频带的大小D、没有任何改变第三章高频小信号放大器1、在电路参数相同的情况下，双调谐回路放大器的通频带与单调谐回路放大器的通频带相比较A、增大B减小C相同D无法比较2、三级相同的放大器级联，总增益为60dB,则每级的放大倍数为（）。
A、10dB B 、20 C、20 dB D、103、高频小信号谐振放大器不稳定的主要原因是((A)增益太大(B)通频带太宽Cb' c的反馈作用(D)谐振曲线太尖锐。
第四章非线性电路、时变参量电路和混频器(C)晶体管集电结电容1、通常超外差收音机的中频为( )A) 465K B) 75KHZ ( C) 1605KHZ ( D) 10.7MHZ2、接收机接收频率为fc ,fL >( A) fc > fI fc+fI B) fL+fc C) fc+2fI( D)3、设混频器的fL >fC 产生的干扰称为( ，即fL =fC+fI )。
，若有干扰信号fn=fL+fI ，则可能(A)交调干扰(B)互调干扰(C)中频干扰(D)镜像干扰4、乘法器的作用很多，下列中不属于其作用的是(A、调幅B、检波C、变频D、调频5、混频时取出中频信号的滤波器应采用( )(A)带通滤波器(B)低通滤波器(C)高通滤波器(D)带阻滤波器(A)相加器(B)乘法器(C)倍频器(D)减法器7、在低电平调幅、小信号检波和混频中，非线性器件的较好特性是()A、i=b0+b1u+b2u2+b3u3 B 、i=b0+b1u+b3u3 C、i=b2u2 D、i=b3u38、我国调频收音机的中频为( )( A) 465KHZ ( B) 455KHZ ( C) 75KHZ ( D) 10.7MHZ9、在混频器的干扰中，组合副波道干扰是由于 ------- 造成的。
正弦波振荡器的组成
正弦波振荡器的组成
正弦波振荡器主要由四部分组成：放大电路、选频网络、反馈网络和稳幅电路。
其中，放大电路用于提供足够的增益，以补偿振荡过程中的能量损失；选频网络用于选择特定的振荡频率，使振荡器只在该频率下产生振荡；反馈网络则将输出信号的一部分反馈到输入端，与输入信号叠加，形成正反馈，从而维持振荡；稳幅电路则用于控制振荡幅度，使其保持稳定。
正弦波振荡器可以分为两大类：一类是利用反馈原理构成的反馈振荡器，它是应用最广的一类振荡器；另一类是负阻振荡器，它将负阻抗元件直接连接到谐振回路中，利用负阻器件的负阻抗效应去抵消回路中的损耗，从而产生出正弦波振荡。
此外，正弦波振荡器还可以根据使用的元件不同，分为LC振荡器、RC 振荡器和由这三种元件组成的复合振荡器。
其中，LC振荡器由电感（L）和电容（C）组成，可以产生高频振荡；RC振荡器由电阻（R）和电容（C）
组成，可以产生低频振荡；而复合振荡器则结合了LC和RC振荡器的特点，可以在一定范围内调节振荡频率。
总之，正弦波振荡器是一种能够产生稳定正弦波信号的电子电路，其组成包括放大电路、选频网络、反馈网络和稳幅电路等部分，可以根据不同的应用需求选择不同的元件类型和电路结构。
通信电子电路正弦波振荡器分析课件
RC振荡器自由振荡频率 计算公式
f = 1/(2πRCБайду номын сангаас，其中R为电阻 值，C为电容值。
LC振荡器自由振荡频率计 算公式
f = 1/(2π√(LC))，其中L为电 感值，C为电容值。
THANKS FOR WATCHING
感谢您的观看
01
LC振荡器特点
02
1. 输出频率高，适用于高频应用；
2. 输出波形质量好；
03
设计实例：LC振荡器
1
3. 需要高品质因数的元件，成本较高。
LC振荡器设计要点
2
3
1. 选择合适的电感、电容和放大器；
设计实例：LC振荡器
2. 调整反馈系数和负载电阻；
3. 考虑元件参数的误差和温度稳定性 。
05 正弦波振荡器在通信电子 电路中的应用
设计实例：RC振荡器
RC振荡器特点 1. 电路简单，易于实现；
2. 输出频率稳定，适用于低频应用；
设计实例：RC振荡器
3. 输出波形质量较差。 RC振荡器设计要点 1. 选择合适的电阻、电容和放大器；
设计实例：RC振荡器
2. 调整反馈系数和负载电阻；
3. 考虑元件参数的误差和温度稳定性。
设计实例：LC振荡器
调试方法：如何调试一个RC振荡器
确定元件参数
首先需要确定电阻R和电容C的值 ，以确保振荡器能够产生所需频
率的正弦波。
观察振荡幅度
调整电阻和电容的值，观察振荡 幅度是否达到预期值。如果振荡 幅度不足，可以增加电阻或电容
的值来调整。
01
03
02 04
调整频率
如果振荡幅度正常但频率不准确 ，可以通过改变电容C的值来调 整频率。增加电容的值将降低振 荡频率，反之则会增加振荡频率 。
模拟电子技术电子教案第六章正弦波振荡电路教案
6.信号发生电路【重点】自激振荡的条件、正弦波振荡电路组成及判断电路能否振荡方法。
【难点】判断电路能否振荡方法。
6.1正弦波振荡电路基本概念6.1.1 自激振荡的条件1.自激振荡现象振荡电路首先应是放大电路。
2.1=F A1=F AφA +φF =±26.1.2 自激振荡的建立及稳定过程在起振时电路必须满足F A＞1的条件。
电路起振后，振荡幅度也不会由于正反馈而无止境地增长下去，这是因为基本放大器中的三极管等器件本身的非线性或反馈支路本身与输入关系的非线性，放大倍数或反馈系数在振幅增大到一定程度时就会降低。
6.1.3 正弦波振荡电路组成及分析方法1.振荡电路组成 （1）放大电路。
（2）正反馈网络。
（3）选频网络。
（4）稳幅环节。
2.振荡电路分析方法（1）分析电路是否包含振荡电路四个组成部分。
（2）判断放大电路能否正常工作（是否有合适的静态工作点，动态信号能否输入、输出）。
（3）判断电路能否振荡（相位平衡条件，用瞬时极性法判断）。
（4）分析起振幅值条件（满足AF ＞1的幅值条件）。
（5）稳幅与稳频电路，稳幅是指起振、增幅、等幅的振荡建立过程。
（6）估算振荡频率。
自激振荡的产生o【重点】变压器反馈式、电感三点式、电容三点式正弦波振荡电路工作原理及特点，估算振荡频率。
【难点】石英晶体振荡电路工作原理。
6.2 LC 正弦波振荡电路6.2.1 LC 并联谐振电路的选频特性电路复阻抗Z 为L R CL R C Z ωωωωj j 1)j (j 1+++=通常L ω＞＞ R ，故上式可简化为)1j(CL R CL Z ωω-+=1.谐振频率及复阻抗LCf π=210 RC L Z =02.品质因数CL R CR RLQ 1100===ωω3.选频特性6.2.2变压器反馈式振荡电路1.电路组成2.振荡条件及振荡频率L＋V CCLC 并联谐振电路LLC Zωa.幅频特性LCf π=213.电路特点变压器反馈式振荡电路的特点是结构简单，容易起振，改变电容大小可方便地调节振荡频率，调频范围较宽，工作频率通常在几兆赫兹，但电路输出波形不理想，输出波形中含有较多高次谐波成分。
正弦波振荡器
1．并联型石英晶体振荡器
该振荡器的实物接线如图（a）所示，图（b）为交流等效电路。选频回路由 Cl、 C2和石英晶振组成，石英晶振在回路中相当于一个电感，显然这相当于一个 石英晶振 电容三点式电路。
并联型石英晶体振荡器原理电路
并联型石英晶体振荡器交流等效电路
15
2．串联型石英晶体振荡器
串联型石英晶体振荡器如图所示。石英晶振接在三极管V1、V2组成的两级放 大器的正反馈网络中，起到了选频和正反馈的作用。
串联型石英晶体振荡器
当振荡频率等于石英晶振的串联谐振频率fs时，石英晶振阻抗最小，因此 正反馈最强，且相移为零，电路满足自激振荡条件而振荡。
对于频率不等于fs的信号来说，石英晶振的阻抗较大，相移不为零，电路 不满足自激振荡条件。
16
工
程
应
用
为了提高振荡器的频率稳定度，除了在电路结构上采取措施，还可从以下几 方面采取措施。 尽量减少温度的影响，将振荡放大电路与谐振元件置于恒温环境中，采用 空调使其工作温度基本保持不变，该方法一般用于要求较高的控制设备。另外， 谐振元件应选用温度系数很小的元器件。 安装工艺上要注意消除分布电容和分布电感的影响。 减小负载对振荡电路的影响，一般采用方法是在振荡电路与负载之间加一 缓冲放大电路，这样负载变化对振荡回路的影响便可大为降低。 稳定电源电压，采用稳压电源供电。 谐振元件应密封和屏蔽，使之不受外界电磁场的影响，不受湿度变化的影 响。
石英晶体谐振器频率特性
(1)当 R、L、C支路发生串联谐振时，等效于纯电阻 R，阻抗最小，其串联谐振 频率为： 1
fs
2 LC
1
(2)当外加信号频率高于fs时，R、L、C支路与Co支路发生并联谐振，谐振频率为：
正弦波振荡器的原理
正弦波振荡器的原理
正弦波振荡器是一种电路，用于产生稳定的正弦波信号。
它由几个基本组件构成，包括放大器、反馈电路和频率控制元件。
首先，放大器是振荡器的核心部分。
它负责放大输入信号的幅度，并提供足够的反馈信号以维持振荡器的振荡。
接下来是反馈电路。
它将一部分输出信号反馈到放大器的输入端，形成正反馈回路。
这样，输出信号经过放大后再次进入放大器，形成持续的振荡。
最后是频率控制元件，通常是由电容或电感构成的电路。
它的作用是控制振荡器的频率。
通过调整电容或电感的值，可以改变振荡器输出信号的频率。
当振荡器开始工作时，初始信号经过放大器放大后进入反馈电路。
由于正反馈的存在，输出信号不断增大，直到达到稳定的振荡状态。
振荡器的稳定性取决于正反馈回路的增益和频率控制元件的精确性。
需要注意的是，正弦波振荡器的工作受到许多因素的影响，例如温度、噪声和元件的非线性等。
因此，设计和优化正弦波振荡器需要考虑这些因素，并采取适当的措施来提高其性能和稳定性。
正弦波振荡器实验报告
正弦波振荡器实验报告
实验目的：验证正弦波振荡器的工作原理，并探究其参数对振荡频率的影响。
实验原理：
正弦波振荡器是一种能够产生稳定振荡信号的电路。
其基本原理是通过反馈回路将一部分输出信号重新引入到输入端，形成自激振荡。
常见的正弦波振荡器电路有震荡放大器电路和LC 震荡电路等。
实验器材：
- 正弦波振荡器电路板
- 函数发生器
- 示波器
- 电阻、电容等元器件
实验步骤：
1. 将正弦波振荡器电路与函数发生器、示波器连接起来。
2. 调节函数发生器产生一个适当的输入信号，通过示波器观察输出信号的波形。
3. 根据需要，可以调节电阻、电容等元器件的数值，观察输出信号波形的变化。
4. 记录各个参数对输出信号频率的影响。
实验结果：
根据实验步骤进行操作后，记录输出信号的波形和频率，以及各个参数的数值。
根据实验数据绘制实验曲线。
实验讨论：
根据实验结果分析各个参数对输出信号频率的影响，并探究为什么正弦波振荡器能够产生稳定振荡信号。
结论：
正弦波振荡器能够产生稳定振荡信号，并且其频率可以通过控制元器件的数值来调节。
实验结果与原理相符合，说明正弦波振荡器的工作原理有效。
《模拟电子技术》电子教案 第六章 正弦波振荡器
出反馈支路;再次用反馈极性的判别法(瞬时极性法)确定是否是正反馈; 最后观察电路的交直流通道是否各行其道，静态工作点是否合适。
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6. 2 RC正弦波振荡电路
• 6. 1. 2正弦波振荡电路的组成及分析方法
• 在自激振荡电路中，为获得某一频率的正弦信号，必须在环路中加入 特定的选频电路，使所选频率的信号满足振荡条件，产生自激振荡， 而其他不符合振荡条件的频率不能形成自激振荡。正弦波振荡电路必 须由四个组成部分:
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6. 1 振荡电路的基本概念
当开关S在1端时放大电路加入外部输入信号经放大后输出。若将输 出信号的一部分通过反馈电路反馈至输入端，而反馈电压的大小和相 位又完全与外部输入信号一致，这样当开关S由1端切换至2端时，反 馈放大器已成为一个自激振荡器。振荡器稳定持续的振荡输出信号是 由它本身反馈至输入端得以维持的。自激振荡器实质是正反馈放大器 的一种变形，振荡器明显的电路特征是没有信号输入端。
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6. 2 RC正弦波振荡电路
• 6. 2. 4振荡频率可调的RC桥式正弦波振荡器电 路
• RC桥式正弦波振荡器以RC串并联电路作为选频网络和正反馈网络， 以电压串联负反馈放大电路为放大环节，具有振荡频率稳定、带负载 能力强、输出电压失真小等优点，因此获得广泛的应用。
• 图6一14给出了一个频率连续可调的正弦波信号发生器的原理电路。 • 表6一1给出了波段开关各个挡位的典型的频率值。
• 6. 2. 3RC正弦波振荡器电路仿真
• 1.观察起振的过程 • 首先按图6一11 (a)连接电路，调整Rf的值，观察起振过程。
波形产生电路
反馈式正弦波振荡器是由放大器和反馈网络组成的一个闭合环路，
如图6-1所示。图6-1中，
分别是反馈电压、输入电压
和放大器输出电压，均代表复数。
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6.1 正弦波振荡器
要想使一个没有外加激励的放大器能产生一定频率和幅度的正 弦输出信号，就要求自激振荡只能在某一个频率上产生，因此在图 6-1所示的闭合环路中必须含有选频网络，选频网络可以包含在放大 器内，也可在反馈网络内。 而任何一个具有正反馈的放大器都必须满足一定的条件才能自 激振荡。下面我们就分析正弦波振荡器的起振条件（保证接通电源 后能逐步建立起振荡）和平衡条件（保证进入维持等幅持续振荡的 平衡状态）。
成负反馈支路，它与运算放大器A组成一个同相输入比例运算放大器，
其电压增益为
A u＝1＋
R，t 所以，只要
R1
Au ＝1＋RR31t，即Rt 2R1
就能满足振幅起振条件，产生自激振荡，振荡频率为：
f
＝
o
1 2πRC
4. 稳幅过程
为了满足振幅平衡和稳定条件，在图6-5所示振荡器的负反馈
支路上采用了具有负温度系数的热敏电阻Rt来改善振荡波形，实现
任务一：设置元器件编辑器的工作 环境
一、加载元件库编辑器
1、首先在设计数据库管理器界面下，执行菜单 命令File→New，系统将弹出新建文件对话框。 从对话框中选择原理图元件库编辑器图标，如下 图所示。
2、双击图标或者单击OK按钮，系统便在当前设计 数据管理器中创建一个新原理图元件库文档 “Schlib1.Lib”，如下图所示，此时用户可以修改 文档名。
2. RC桥式振荡器的组成
将RC串并联网络和放大器结合起来即可构成RC振荡器，由RC串 并使联振网荡络器的满选足频相特位性 条可 件知∑，φ＝在2nfπ＝f，o＝要2π求1R放C 大器时的，相其移相移A也为为零，要
正弦波振荡器工作原理
正弦波振荡器工作原理
正弦波振荡器是一种电路，用于产生稳定的正弦波信号。
其工作原理基于反馈系统和激励信号的相互作用。
最简单的正弦波振荡器是RC相移网络，也称为Wien桥振荡器。
它的电路结构包括一个放大器和一个RC网络，其中RC 网络由几个电阻和电容组成。
放大器的增益会放大输入信号，并通过RC网络将信号返回到输入端，形成一个反馈回路。
当开始时，放大器获得一个微小的激励信号，此时输出信号也很小。
然后，该信号通过RC网络反馈到放大器的输入端，经过放大后再返回到RC网络。
在多次反馈的过程中，信号逐渐增强，直到放大器的输出达到最大值。
然而，由于RC网络引入了相移，所以输出信号可能会与输入信号不完全同相。
为了抵消相移并使反馈信号与激励信号保持同相，需要在RC网络中添加一个相移网络，通常是由一个电容和一个电阻组成。
相移网络可以在一定频率范围内引入额外的相移，使反馈信号与激励信号达到同相。
通过不断调整放大器的增益和RC网络的参数，可以使输出信号的幅度和相位保持稳定，并在特定频率范围内产生一个稳定的正弦波信号。
总的来说，正弦波振荡器的工作原理是利用反馈系统和相位补偿来产生和稳定正弦波信号。
不同类型的正弦波振荡器可能采用不同的电路结构和参数设置，但其基本原理都是相似的。
正弦波振荡器
正弦波振荡器摘要: 正弦波振荡器在无线电技术领域应用十分广泛，在电子测量中，正弦波信号必不可少的基准信号源。
正弦波振荡器主要有决定振荡频率的选频网络和维持振荡的正反馈放大器组成。
正弦波振荡器可分为有LC振荡器、RC振荡器、石英晶体振荡器等。
本论文主要讲述了高频高精度的石英晶体正弦波振荡器的产生。
介绍了该振荡器的基本工作原理、设计电路、性能和测试指标等。
此外，还具体说明了电路设计的制作过程和元器件的检测、安装、焊接、调试等过程。
阐述了技术指标要求测试方法和数据记录。
并对实测数据进行了分析和总结。
由于在工程应用上对高频信号的要求稳定度极高，因此我所设计的基于石英晶体正弦波振荡器具有体积小、频率准确度和稳定度高、受外界干扰小、工作温度范围宽的特点。
石英晶体元器件作为优良的频率选择与控制器件，用途极为广泛，现在向高基频、高性能、高可靠和微小化发展。
关键词：石英晶体振荡频率稳定度第一章引言晶体振荡器作为电子设备的重要器件，对电子设备的总体性能指标起着非常重要的作用。
本文介绍高频高精度正弦波振荡器的研制，高频高精度振荡器具有体积小、中心频率稳定、输出幅度稳定、频率稳定度高、非线性失真小的特点。
振荡器是一种能自动的将直流能量转换成有一定波形的振荡器信号能量的转换电路。
它与放大器的区别在于无需外加激励信号就能产生具有一定频率，一定波形和一定振幅的交流信号。
振荡器输出的信号频率、波形、幅度完全由电路自身的参数决定。
振荡器在现代科学技术领域中有着广泛的应用。
例如，在无线电通信、广播、电视设备中用来产生所需的载波信号和本地振荡信号；在电子测量和自动控制系统中用来产生各种频段的正弦波信号等。
正弦波振荡器主要有决定振荡频率的选频网路和维持振荡的正反馈放大器组成，这就是正反馈振荡器。
高频正弦波振荡器可分为LC振荡器、石英晶体振荡器等。
正弦波振荡器的主要性能指标是振荡频率的准确度和稳定度、振荡幅度的大小其稳定性、振荡波形的非线性失真、振荡器的输出功率和效率。
正弦波振荡的起振条件
正弦波振荡的起振条件正弦波振荡的起振条件正弦波振荡是电子学中重要的概念之一，它在各个领域中都有广泛的应用。
正弦波振荡器的作用是产生一定频率和振幅的正弦波信号，而产生正弦波信号的前提是需要满足一定的起振条件。
本文将从电路实现角度出发，分为三个方面，即放大器、反馈回路和稳幅电路，来讲解正弦波振荡器的起振条件。
一、放大器放大器是正弦波振荡器的核心部分，通过放大电路中的信号，使信号可以自我驱动，从而达到起振的目的。
对于放大器来说，其起振的条件主要包括胡克定理和巴克豪森准则。
胡克定理指出，当它的开环增益大于1时，电路将发生振荡。
巴克豪森准则也被称为稳定准则，它是由德国科学家爱德华·巴克豪森于1928年首次提出的。
准则指出，整个反馈回路必须反相放大且回路利益为1或者大于1。
当回路利益小于1时，反馈部分的功率会被吸收，导致放大器失去振荡。
二、反馈回路反馈回路常常被用作正弦波振荡器的重要组成部分，具有增益稳定、频率稳定及波型稳定等优良特性。
反馈回路的起振条件主要包括斐克定理和伯德准则两个方面。
斐克定理指的是，在保持放大器性能不变的情况下，当反馈回路产生360度的相移时，其稳定的振幅将出现在回路的输出端。
而伯德准则则是指，整个反馈回路放大必须等于1，包括反馈输入、反馈回路和前置器之间的增益，否则将无法维持正弦波振荡的稳定。
三、稳幅电路稳幅电路主要用于控制正弦波振荡器的输出振幅，保证正弦波的振幅始终保持在稳定的范围内。
稳幅电路的起振条件主要包括以下两方面。
首先，稳幅电路必须反相放大，因为如果电路的输出是正相位，那么放大器的放大增益将不断累加，最终导致振幅失去控制。
其次，稳幅电路需要调整电压增益，以保持整个电路的振幅范围在稳定范围内。
综上所述，正弦波振荡器的起振条件是一个复杂的过程，需要合理设计电路才能保证稳定的产生正弦波信号。
通过放大器、反馈回路和稳幅电路三个方面的调整，可以实现正弦波振荡器的起振条件，并保证其稳定运行，广泛应用于各个领域中。
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按选频回路元件性能分类
LC 振荡器 RC 振荡器 晶体振荡器等
振荡器的基本原理 阻尼振荡
V 充 电 ＋ C －
放 电
L R
LCR自由振荡电路
补充能量可以维持振荡,但要在合适的相位。 单摆运动
确定振幅
相位平衡条件为： A F 2n (n 0,1, 2 ) 确定振荡频率
V f 与V i 同相
3. 振荡器的稳定条件 （1） 振幅稳定条件
由于某种因素使 VOM VOMQ , 则
A 1 F
A
1 F
AO
Q
, 即 AF 1
VOMQ
O
'' ' VOMQ VOM VOMQ VOMQ
vo L1
+
反馈网络 M + Lf
vo v f vi
VT
vf
-
Rb1
Rb2 - Re
vi
Ce
VCC
有v f vi
v04
如果设开启电源后产生扰动电压 vi1 , 则有 : vi1 v01 v f 1 vi 2 v f 1
如右图：分别为基本放大器 A 和 反馈网络 1/F 的曲线,
vo
v f 3 1/F
A
v03
v01
v f 1
v f 2
பைடு நூலகம்
v02
vi1 vi 2
vi 2 v02 v f 2 vi3 v f 2 vi3 v03 v f 3 vi 4 v f 3
vi 3
vi 4
vi
即有vi3 vi 2 vi1 , vo3 vo2 vo1
若令 s j 代入上式,则有： Ao ( s)F ( s) Ao ( j )F ( j )
其中：
T (s) Ao (s) F (s)
v f ( s) vi (s)
称为反馈系统的环路增益。
显然在某一个工作频率 o 时, 如果 Ao ( jo )F ( jo ) 1 ,即 vi (s) v f (s)
C2
L
Co , Ci 影响振荡频率的稳定性。
Vcc
b1
R
' Rp
e
C1
C3
Co
Ci
C1
C3
C
b
R
b2
C
e
R
c
C2
L
C2
L
(1) 克拉泼电路 C2 C3 ，使回路与晶体管的输入、 一般选 C1 C3 ， 输出参数隔开来，也就是实现晶体管与回路之间的 松耦合。 [管子的内部参数对回路的影响非常小]
它是维持振荡的基本条件， 通常也称为振荡的平衡条件。
A ( j ) Ae 又由于 F ( j ) Fe
j j
A F
所以振荡平衡条件的约束方程可以分为两个方程:
AF 1 1， 2 ) A F 2n ( n 0，
L1
C
L2
X2 X3
X1
C1
L
C2
Ib
+
Ic
+
V _o
X1
Vi_
Vf
_ +
I
X3
X2
证明：忽略晶体管输入、输出阻抗以及回路中的损耗电阻。 当回路谐振时，X1 X 2 X 3 0 ，回路呈纯阻性。 则 V o 与 V i反相，即 A (o ) 也可以
VOM
;
1 ,即AF 1 F
软激励的振荡特性 (VOM A)
VOM
VOMQ
则A 当VOM VOMQ时；
Q 点为稳定的平衡点
振幅稳定条件为：
A VOM
VOM VOMQ
0
放大器的放大倍数随 振荡幅度的增加而下降
A Q 点：满足 VOM
VOM VOMQ
0
A
' Rp
' 2 Rp P ce Rp (
C1 C3
C ，
1
振荡电压幅度
C3 2 1 o LQ Q 1 R ( ) Rp 4 2 2 3 o 2 C1 o L C1 LC1 o
' p
1 R Qpp L LC3 ， p
C3 当 Q , L , C1 不变时，
B
Q 点为稳定的平衡点
A 0 B点：不满足 VOM VOM VOMB
B点的平衡状态不稳定
AO O
1 F
Q
VOMB
VOMQ
VOM
硬激励的振荡特性
（2） 相位稳定条件 由于某种原因：
Vf 超前于Vi
Vf 落后于Vi
周期T
周期T
f f
Ic
+
Ib
+
Vo
_
Vi
_ L1 _
L2
C
Vo
O
Vf
I
+
Vi
L1
Vo
C
L2
Vf
+
振荡频率： f 0
1 1 1 1 2 C ( L1 L2 2M ) 2 LC
其中： L L1 L2 2M
hfe L1 M 1 起振条件为：h' h' L M h ie oe 2 fe
归纳为： ① X1, X 2 为同性电抗 ( X ce , X be ) ， X 3 为异性电抗。 ② 对于振荡频率：满足 X1 X 2 X 3 0 。
③瞬时极性法常用于判断互感耦合振荡器。
6.4.5 改进型电容反馈式三端振荡器
存在问题：
c
R
f
Co
F ,不易用可变电容来调频率
Ci
C1
6.2 反馈振荡器原理
一 反馈振荡器工作原理分析
能产生自激振荡一个基本 的条件是必须构成正反馈回路， 即反馈到输入端的信号和放大 器输入信号相位相同。 如果设放大器的电压放大倍 数为 A（s） ，反馈网络的反馈系数 为 F（s）则有：
vs
Σ
vi
放大器 A（s）
vo
vf
反馈网络 F（s）
vo ( s) vo ( s) A ( s) Ao ( s) 闭环增益： f , 开环增益： vs ( s) vi ( s)
; －f ;
f
f o f
f o－f
外因作用使频率随相位的变化关系为：
0
即
如果有一个系统使
这样就有可能抵消外因的 作用 相位平衡稳定；
相位平衡的稳定条件为： 0 并联谐振回路的相频特性即满足，故并联谐振回路具有稳频特性。
可见起振初期是一个增幅的振荡过程
09:02 甲类 甲乙类 乙类 丙类状态
起振条件为： Ao F 1
起振原因：依靠电路中的选频网络，通过各种干扰（如噪声 电压，接通电源等）的瞬变过程，选出符合相位平衡条件的 频率信号，不断进行反馈和放大，从而形成振荡。
2. 振荡器的平衡条件
由上述分析已知振荡条件: A ( j ) F ( j ) 1
hfe 越大，越容易起振
C2 1 1 C1 C2 C1 C2 1 C1
' 2 R P 其中： p ce Rp
，
Pce
反馈系数：F C1
C2
优点： ① 缺点：c
输出波形好 ② 频率比较稳定 ③
振荡频率高
f
F , 调频不方便。
6.4.4 LC三端式振荡器相位平衡条件的判断准则 与发射极相连的两个电抗必为同性电抗，而不与发射级相连的另 一个电抗必为异性电抗－1，2相同，3相反。
反馈系数： F (s)
v f ( s) vo ( s )
又因为： vi (s) v s (s) v f (s)
vo ( s ) vo ( s ) vi ( s) Ao ( s) Ao ( s) A f ( s) v f ( s) vi ( s) v f ( s) vo ( s) v f ( s) 1 Ao ( s) F ( s) 1 1 vi ( s) vi ( s) vo ( s)
6.3 振荡条件的分析
如下图所示的电路为互感耦合正弦波振荡器.
1．自激振荡过程:
开启电源 vi ib ic ic1
实际上振荡器在开始建立振荡时 应满足的条件为: A F 1
vf vo 1 A . 而 A , F 即有: F vi vo
主网络
ic
Cb
C
ib
+
6.4 反馈型LC振荡器线路
6.4.1 互感耦合振荡器 Ce , C b 对高频短路；
R
b1
Vcc
L2
M
Rb1, Rb2 , Re
部分接入： 提高回路Q值
偏置电阻；
C
R
b2
e
C
L1
b
C
R
e
提高频率稳定度； 满足相位平衡条件： 2n ， V f 与V i 同相
I
6.4.2 电感反馈式三端振荡器（哈特莱电路）
第6章 正弦波振荡器
6.1 概述 6.2 反馈振荡器原理 6.3 振荡条件的分析 6.4 反馈型LC振荡器线路