第8章振荡电路
振荡电路的工作原理
振荡电路的工作原理
振荡电路是一种能够产生连续的波形信号的电路，其工作原理基于正反馈回路和能量存储元件的作用。
在振荡电路中，通常包括一个能量存储元件（例如电容器或电感器）、一个放大器和一个反馈网络。
当电路上电源打开时，放大器开始放大输入信号。
由于反馈网络的作用，一部分放大的输出信号被送回到放大器输入端，形成正反馈。
正反馈会导致电路的输出信号不断增大，直到达到某个稳定的幅值。
然后，由于能量存储元件的作用，输出的信号会开始衰减，并且能量被转移到能量存储元件中。
当输出信号的幅值下降到一定阈值时，反馈机制再次起作用，使电路重新开始放大输出信号，形成了周期性的振荡。
振荡电路中的能量存储元件扮演了关键的角色。
在RC振荡电路中，电容器储存能量，并控制振荡频率。
而在LC振荡电路中，电感器储存能量，并决定振荡频率。
通过调整电路中的元件数值或改变反馈网络的结构，可以实现不同频率的振荡信号输出。
因此，振荡电路在许多应用中十分重要，例如无线通信、音频发生器和定时器等。
总之，振荡电路通过正反馈回路和能量存储元件的相互作用，实现了连续的波形信号的产生和输出。
这种工作原理使得振荡电路具有了广泛的应用领域和重要的作用。
电子线路第8章
Rb2 －
Re
判断是否是满足 相位条件——相 相位条件 相 位平衡法： 位平衡法：
C Uf 断开反馈到放大 R b1 L1 L2 器的输入端点， 器的输入端点，假设 (-) 在输入端加入一正极 C b (+) Uo 性的信号， 性的信号，用瞬时极 性法判定反馈信号的 极性。若反馈信号与 极性。 R b2 Re 输入信号同相， 输入信号同相，则满 足相位条件； 足相位条件；否则不 满足。 满足。
8.2 LC正弦波振荡电路 正弦波振荡电路
1. LC并联谐振回路的选频特性 并联谐振回路的选频特性 并联谐振回路的
i
+ u
当 ω = ω0 ≈
1 LC
时，
iC
C
iL
L R
并联谐振。 并联谐振。 谐振时，电路呈阻性： 谐振时，电路呈阻性：
-
R为电感和回路中的损耗电阻 为电感和回路中的损耗电阻
L (阻性 阻性) Z0 = 阻性 RC
石英晶体振荡电路
8.3.2 石英晶体的基本特性与等效电路 1. 石英晶体的压电效应
V
极板间加电场 晶体机械变形 极板间加机械力 晶体产生电场
V
晶片 敷银层
V
符号
V
压电效应： 压电效应：
交变电压
机械振动
交变电压 压电谐振
固有频率时， 当交变电压频率 = 固有频率时，振幅最大
机械振动的固有频率与晶片尺寸有关，稳定性高。 机械振动的固有频率与晶片尺寸有关，稳定性高。
| AF | =1
ϕ A + ϕ F = 2 nπ
n是整数 是整数
起振条件和稳幅原理
起振条件： 起振条件： & & 略大于1 | A F |>1 （略大于1）
振荡电路原理
振荡电路原理振荡电路是一种能够产生周期性交流信号的电路，它在电子设备中有着广泛的应用。
振荡电路的原理非常重要，对于电子工程师来说，了解振荡电路的原理能够帮助他们更好地设计和调试电路，提高电路的稳定性和性能。
首先，振荡电路的原理基础是正反馈。
正反馈是指电路输出的一部分被送回到输入端，加强了输入信号，从而使得输出信号增强，形成自激振荡。
在振荡电路中，正反馈使得电路产生自持振荡的能力，从而产生周期性的输出信号。
其次，振荡电路的原理与谐振有关。
谐振是指电路在特定频率下能够产生共振现象，输出信号幅度增大的现象。
振荡电路中的谐振是通过电感和电容的组合来实现的，当电路中的电感和电容达到一定的数值时，电路就会产生谐振，从而产生稳定的振荡输出。
另外，振荡电路的原理还与反馈网络的相位关系有关。
在振荡电路中，反馈网络中的相位关系对于振荡的频率和稳定性有着重要的影响。
通过合理设计反馈网络中的相位关系，可以实现电路在特定频率下产生稳定的振荡输出。
此外，振荡电路的原理还与电路中的放大器有关。
在振荡电路中，放大器起着放大信号和提供正反馈的作用。
放大器的增益和相位特性对于振荡电路的稳定性和频率特性有着重要的影响。
最后，振荡电路的原理与电路中的损耗有关。
在振荡电路中，电感、电容和放大器都会存在一定的损耗，这些损耗会影响振荡电路的稳定性和频率特性。
因此，在设计振荡电路时，需要考虑这些损耗，并采取相应的补偿措施，以提高电路的性能。
总之，振荡电路的原理涉及到正反馈、谐振、反馈网络的相位关系、放大器和损耗等多个方面。
了解振荡电路的原理对于电子工程师来说至关重要，它能够帮助他们更好地设计和调试电路，提高电路的稳定性和性能，从而更好地满足实际应用的需求。
电子科大模电 第8章-波形的发生和信号的转换
2. 电路组成
不符合相位条件 不符合幅值条件
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。
若C C1且C C2，则
U i
U f
f0
2π
1 LC
C
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，噪声特性也不错; 是分立元件LC振荡器 最为常用的电路(包括其改进型)。
回差电压： U UT1 UT2
（3）窗口比较器： 有两个阈值电压，输入电压单调变化时输出电压跃变两次。
4、集成运放的非线性工作区
电路特征：集成运放处于开环或仅引入正反馈
无源网络
理想运放工作在非线性区的特点： 1) 净输入电流为0 2) uP> uN时， uO＝＋UOM uP< uN时， uO＝－UOM
第八章 波形的发生和信号的转换
第八章 波形的发生和信号的转换
§8.1 正弦波振荡电路 §8.2 电压比较器 §8.3 非正弦波发生电路 §8.4 信号的转换
§8.1 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
必要吗？
第八章 正弦波振荡电路
第八章 正弦波振荡电路分析振荡产生的机理和条件，讨论正弦波振荡电路的一般结构和分析方法，介绍常见的RC 、LC 和石英晶体正弦波振荡电路的组成和工作原理。
第一节 正弦波振荡电路的基本原理一个放大电路通常在输入端外加信号时才有输出。
如果在它的输入端不外接信号的情况下，在输出端仍有一定频率和幅度的信号输出，这种现象就是放大电路的自激振荡。
自激振荡对于放大电路是有害的，它破坏了放大电路的正常工作状态，需要加以避免和消除。
但在振荡电路中，自激却是有益的。
对于自激振荡的频率和幅度加以选择和控制，就可构成正弦波振荡器。
振荡电路既然不需外接输入信号，那么它的输出信号从何而来？这就是我们要讨论的振荡电路能产生自激振荡的原因和条件。
一、振荡的条件在图6－1中，A是放大电路，F 是反馈网络。
当将开关S 接在端点1上时，就是一般的开环放大电路，其输入信号电压为i U ，输出信号电压为o U 。
如果将输出信号o U 通过反馈网络反馈到输入端，反馈电压为f U ，并设法使f U＝i U ，即两者大小相等，相位相同。
那么，反馈电压f U就可以代替外加输入信号电压i U ，来维持输出o U 。
也就是说将开关S 接在端点2，除去外加信号而接上反馈信号，输出信号仍将保持不变，即不需输入而靠反馈来自动维持输出。
这时，放大器就变为自激振荡器了。
由以上的讨论可知，要维持自激振荡，必须满足f U＝i U ，即反馈信号与输入信号大小相等，相位相同。
由于放大电路的开环电压放大倍数为i o A U U = o f F U U =若i f U U ＝，则F A＝o fi oU U U U ＝1（F A称为环路增益）。
因此，振荡电路维持自激振荡的条件是：F A＝１ 即F A＝１称为幅值平衡条件。
其物理意义为：信号经放大电路和反馈网络构成的闭环回路后，幅值保持不变，既无增加也无衰减。
f a ϕϕ＋＝2n π（n ＝0，1，2……）称为相位平衡条件。
模拟电子技术基础第8章习题题解
第八章波形的发生和信号的转换自测题一、判断下列说法是否正确，用“√”或“×”表示判断结果。
（1）在图T8.1所示方框图中，若φF＝180°，则只有当φA＝±180°时，电路才能产生正弦波振荡。
（）图T8.1（2）只要电路引入了正反馈，就一定会产生正弦波振荡。
（）（3）凡是振荡电路中的集成运放均工作在线性区。
（）（4）非正弦波振荡电路与正弦波振荡电路的振荡条件完全相同。
（）解：（1）√（2）×（3）×（4）×二、改错：改正图T8.2所示各电路中的错误，使电路可能产生正弦波振荡。
要求不能改变放大电路的基本接法（共射、共基、共集）。
图T8.2解：（a）加集电极电阻R c及放大电路输入端的耦合电容。
（b）变压器副边与放大电路之间加耦合电容，改同铭端。
三、试将图T8.3所示电路合理连线，组成RC桥式正弦波振荡电路。
图T8.3解：④、⑤与⑨相连，③与⑧相连，①与⑥相连，②与⑦相连。
如解图T8.3所示。
解图T8.3四、已知图T8.4（a）所示方框图各点的波形如图（b）所示，填写各电路的名称。
电路1为，电路2为，电路3为，电路4为。
图T8.4解：正弦波振荡电路，同相输入过零比较器，反相输入积分运算电路，同相输入滞回比较器。
五、试分别求出图T8.5所示各电路的电压传输特性。
图T8.5解：图（a）所示电路为同相输入的过零比较器；图（b）所示电路为同相输入的滞回比较器，两个阈值电压为±U T＝±0.5U Z。
两个电路的电压传输特性如解图T8.5所示解图T8.5六、电路如图T8.6所示。
图T8.6（1）分别说明A1和A2各构成哪种基本电路；（2）求出u O1与u O的关系曲线u O1＝f（u O）；（3）求出u O与u O1的运算关系式u O＝f（u O1）；（4）定性画出u O 1与u O 的波形； （5）说明若要提高振荡频率，则可以改变哪些电路参数，如何改变。
正弦波振荡电路
+VCC
RC RB1
+
+
C4
Co
+
（1）放大电路：保证能起振，实现能量控制； （2）选频网络：确定电路的振荡频率，产生单一频率的正弦波。 （3）正反馈网络：使放大电路的输入信号等于反馈信号。 （4）稳幅环节：使输出信号幅值稳定。 常将选频网络和正反馈网络合二为一。
2、电路的分类
按组成选频网络的元件类型不同，可分为： (1) RC正弦波振荡器（f<1MHz) (2)LC正弦波振荡器（f>1MHz) (3)石英晶体振荡器（f稳定度高)
ui
R
选频电路
图8.1.7 RC桥式正弦波振荡电路(a)
8.1
正弦波振荡电路——8.1.2 RC正弦波振荡电路
图8.1.7 RC桥式正弦波振荡电路
8.1
正弦波振荡电路——8.1.2 RC正弦波振荡电路
•
2. 如何满足自激振荡的条件
RF
R1
.. 为了满足 AF =1, A=3
1
Uf __ = __ 1 F= • , Uo 3 • RF A=（1+ R ）,
1 R LC 1 1 L 谐振频率f 0 ，品质因数Q R C 2 LC 1 当f f 0时， 0 Z R＋Q 2 R QX L QX C Y0 品质因数Q ，当Q 1时， 0
0 L
图8.1.10 LC并联网络 (b)考虑电路损耗时的网络
8.1
正弦波振荡电路——8.1.3 LC正弦波振荡电路
8.1
正弦波振荡电路——8.1.3 LC正弦波振荡电路
8.1.3 LC正弦波振荡电路
当f0很高时，放大电路多用分立元件（甚至共b）的 LC振荡电路。
第八章习题解答
习题八答案1． 试比较多谐振荡器、单稳态触发器、施密特触发器的工作特点，并说明每种电路的主要用途。
答：多谐振荡器是一种自激振荡电路，不需要外加输入信号，它没有稳定状态，只有两个暂稳态。
暂稳态间的相互转换完全靠电路本身电容的充电和放电自动完成。
改变外接R 、C 定时元件数值的大小，可调节振荡频率。
施密特触发器具有回差特性，它有两个稳定状态，有两个不同的触发电平。
施密特触发器可将任意波形变换成矩形脉冲，输出脉冲宽度取决于输入信号的波形和回差电压的大小。
单稳态触发器有一个稳定状态和一个暂稳态。
输入信号起到触发电路进入暂稳态的作用，其输出脉冲的宽度取决于电路本身 R 、C 定时元件的数值。
改变 R 、C 定时元件的数值可调节输出脉冲的宽度。
多谐振荡器是常用的矩形脉冲产生电路。
施密特触发器和单稳态触发器是两种常用的整形电路。
施密特触发器可用来进行整形、幅度鉴别、构成多谐振荡器等。
单稳态触发器常用于脉冲的延时、定时和整形等。
２．在图8.2所示５５５集成定时器中，输出电压uo 为高电平ＵＯＨ、低电平ＵＯＬ及保持原来状态不变的输入信号条件各是什么？假定ＵＣＯ端已通过0.01μF 接地，u D 端悬空。
答：当1=R 时， TR U <3V CC ，则C 2输出低电平， 1=Q ，OH o U u =。
当1=R 时， TH U >32V CC ，TR U >3V CC ，则C 1输出低电平、C 2输出高电平，1=Q 、0=Q ，OL o U u =。
当1=R 时， TH U <32V CC，TR U >3V CC ，则C 1C 2输出均为高电平，基本RS 触发器保持原来状态不变，因此o u 保持原来状态不变。
３．在图8.3所示多谐振荡器中，欲降低电路振荡频率，试说明下面列举的各种方法中，哪些是正确的，为什么？1） 加大R 1的阻值； 2） 加大R 2的阻值； 3） 减小C 的容量。
答：根据式（8-2）()ln221121C R R T f +==可知，1）2）两种方法是正确的。
第八章 信号产生电路
ωo ≈
谐振时的输入阻抗
Zo R 2 + (ω o L ) 2 Q = = = Qω o L R ω oC
LC并联谐振回路的幅频特性曲线 并联谐振回路的幅频特性曲线
|Z|
Q为谐振回路的品
Q小 小 Q大 大
质因数， 值越大， 质因数，Q值越大， 曲线越陡越窄， 曲线越陡越窄，选
|F|
1/3
ϕF = 0
1 ω0 = RC
ωo
φF +90°
ω
ωo
-90°
ω
3.振荡频率和起振条件 3.振荡频率和起振条件 振荡频率由相位平衡条件确定 因为： 因为： ϕ A
= 0 要满足相位条件：ϕ A + ϕ F = 0 要满足相位条件：
必须使 ϕ F = 0 , 在f=f0处， 1 振荡频率： 振荡频率： f0 = 2πRC 起振条件： 起振条件： AF=1，而 ， 因为： 因为：A= 1 + Rf
F=
•
1
ω ω0 3 + j( − ) ω0 ω
1 ω 式中： 式中： 0 = RC
幅频特性
& F =
1
ω ωo 2 3 +( − ) ωo ω
2
相频特性
ϕ f = −arctg
|F|
1/3
ω ωo ( − ) ωo ω
3
φF +90°
ωo ωo
ω
ω
1 当 ω = ω0 = 时， RC
│F│= │F│max=1/3
R C R1
∞ － A + +
uf
uo
2. RC 串并联网络的选频特性
第8章(624)
第8章 波形产生电路
图 8-13 石英晶体谐振器的结构、电路符号和外形
51
第8章 波形产生电路
2. 压电效应及等效电路 石英晶体之所以能做成谐振器，是因为它具有压电效应和 反压电效应。当机械力作用于晶片时，晶片两面将产生电荷； 反之，当在晶片两面加不同极性的电压时，晶片的几何尺寸将 压缩或伸长。
40
第8章 波形产生电路
(3) 振荡频率。 电感反馈式LC正弦波振荡电路的振荡频率为
(8-20) 式中，L1+L2+2M为LC回路的总电感，M为L1与L2间的互感耦合 系数。
41
第8章 波形产生电路
(4) 电路特点。 ① 由于L1和L2之间耦合很紧，故电路易起振，输出幅度大。 ② 电容C若采用可变电容器，就能获得较大的频率调节范 围，调频很方便。 ③ 由于反馈电压取自电感L2两端，它对高次谐波的阻抗大， 反馈也强，因此在输出波形中含有较多高次谐波成分，输出波 形不理想。
(8-13)
30
第8章 波形产生电路
通常有ωL>>R，所以复阻抗Z可简化为 (8-14)
31
第8章 波形产生电路
当 发生谐振，令谐振角频率为ω0，则
谐振频率为
32
(8-15) (8-16)
2) 谐振时阻抗
第8章 波形产生电路
(8-17)
33
第8章 波形产生电路
引入谐振回路的品质因数Q，则
(8-18) (8-19)
LC正弦波振荡电路的工作原理和RC正弦波振荡电路相似， 只是选频网络不同。常用的LC选频网络是图8-8所示的LC并联 谐振回路。实际上，谐振回路只由电感和电容两个元件构成， 图中的电阻R表示回路的等效损耗电阻。
思考题与习题解答
第八章思考题与习题解答8-3 试判断下列说法是否正确。
用√或×表示在括号内。
(1)只要满足相位平衡条件，且1AF，就可产生自激振荡。
( )(2)对于正弦波振荡电路而言，只要不满足相位平衡条件，即使放大电路的放大倍数很大，它也不可能产生正弦波振荡。
( )(3)只要具有正反馈，就能产生自激振荡。
( )答：(1) √。
(2) √。
(3) ×。
相位条件满足后，还需同时满足幅度条件才能振荡，两个条件缺一不可。
8-4 试分析下列各种情况下，应采用哪种类型的正弦波振荡电路。
(1)振荡频率在100 Hz～1 kHz范围内可调；(2)振荡频率在(10～20) MHz范围内可调；(3)产生100 kHz的正弦波，要求振荡频率的稳定度高。
图题8-6解 (1)本题振荡频率范围是低频，因此用RC串并联振荡器(或文氏桥振荡器)。
(2)本题要求的振荡频率在高频范围，因此采用三端式(电感三点式或电容三点式)振荡器。
(3)采用石英晶体振荡器可以满足高稳定度的振荡频率。
8-6 试用相位平衡条件判断图题8-6所示各电路，哪些可能产生正弦波振荡，哪些不能，并说明理由。
目的练习由分立元件构成的电路的判振。
解 (1)图(a)，放大电路由两级构成，第一级由1V管构成共基放大电路；第二级由2V构成工作点稳定共射放大电路；反馈网络与选频网络由RC串并联网络构成。
反馈信号f U 取自RC 并联支路上，上正下负。
断开f U 与放大电路输入端1C (或左或右均可)处，并在此处与地之间加入一个信号i U ，用瞬时极性法(见图中的正、负号)判别此反馈为负反馈(即i U 与f U 反相)，因此此电路不可能振荡。
或者用相位条件表达式求φ：A f φϕϕ=+ 因为第一级共基电路不反相，第二级共射电路反相，一共反相一次，因此A ϕ=180°RC 串并联网络不反相，因此f ϕ=0°则 ϕ=180°+0°=180°不满足相位平衡条件，不能振荡。
模拟电电子技术基础第8章(第四版)童诗白 华成英
2. RC串并联选频网络的选频特性
FV 32 ( 1
模拟电子技术基础
0 2 ) 0
(
f arctg
RC
0 ) 0
3
当 0 1 或 f f0 幅频响应有最大值
FVmax 1 3
1 2RC
相频响应
f 0
模拟电子技术基础
Rds 1k
模拟电子技术基础
桥式振荡电路如图所示， 设A为理想运放， （1）标出A的极性 （2）场效应管的作用 是什么？其d、s 间的等效电阻的 最大值为多少？ （3）电路的振荡频率为 多少？
1 1 f 6 3 1061Hz 2 RC 2 0.003 10 50 10
1. 单门限电压比较器 特点：
开环，虚短和虚断不成立 增益A0大于105
vI
模拟电子技术基础
+VCC + A -VEE vO
VEE vO VCC
运算放大器工作在非线性状态下
8.2 电压比较器
1. 单门限电压比较器
（1）过零比较器
vI
模拟电子技术基础
+VCC + A -VEE vO
假设 V
1. 单门限电压比较器 （2）门限电压不为零的比较器 电压传输特性
vO VOH
模拟电子技术基础
+VCC vI + VREF A -VEE vO
O VOL
VREF
vI
输入为正负对称的正弦波 时，输出波形如图所示。
模拟电子技术基础
模拟电子技术基础
分析任务及方法
求传输特性 方向
输出电平VOH 、VOL
又，放大器为反相比例电路 a = 180° 所以: a + f = 360°或0°
振荡电路原理
振荡电路原理
振荡电路是一种能够产生稳定周期性信号的电路，其原理基于正反馈引起自激振荡的特性。
在振荡电路中，一般会包含一个放大器和一个反馈网络。
放大器负责提供足够的增益，使得反馈信号能够成功驱动放大器的输入端。
反馈网络则用于将一部分输出信号反馈到放大器的输入端，实现正反馈。
当放大器的增益大于1并且反馈网络能够提供合适的相位移，正反馈将导致系统的输出信号不断增大，进而产生振荡。
反馈网络通常采用带有相移特性的电路元件，如电容和电感等。
通过调整反馈网络的参数，可以控制振荡电路的频率和振幅。
振荡电路中的示波器是一种常用的振荡器。
它由放大器、反馈网络和一个电感组成。
示波器的频率由电容和电感决定，而振荡幅度则取决于放大器的增益和反馈网络的特性。
振荡电路具有广泛的应用，例如在无线通信中用于产生射频信号、在计算机中用于时钟信号的产生等。
振荡电路的设计和调整需要考虑回路稳定性、频率稳定性以及振幅控制等因素，以确保它能够正常工作并满足特定的应用需求。
振荡电路原理
振荡电路原理振荡电路是一种能够产生连续交变信号的电路，它是电子设备中非常重要的一部分。
在许多应用中，振荡电路被广泛用于产生稳定的频率信号，例如在无线通信、音频设备、计算机等领域。
振荡电路的工作原理是基于正反馈的原理，通过将一部分输出信号反馈到输入端，使得系统产生自激振荡的现象。
振荡电路的核心是谐振电路，它由一个能够存储能量的电感和一个能够存储能量的电容组成。
当电路中的电容充电时，电感中产生磁场，接着电容放电，磁场崩塌，产生电流，使得电容再次充电，如此往复，形成电路的振荡。
振荡电路可以分为LC振荡电路、RC振荡电路和RLC振荡电路等不同类型。
LC振荡电路是最简单的一种振荡电路，由电感和电容构成。
在LC 振荡电路中，当电路中的电容充电至某一电压时，电感中储存的能量开始释放，导致电容器电压降低，最终电容放电完毕后，电感中的能量被转化为电容器的电荷，电路重新开始充电。
这种过程不断重复，从而产生稳定的振荡信号。
RC振荡电路是由电阻和电容构成的振荡电路。
在RC振荡电路中，电容器通过电阻放电，电压下降，直到最终电容器放电完毕。
在这一过程中，电阻消耗了电容器储存的能量，而电容器重新开始充电，这一过程循环进行，形成振荡。
RLC振荡电路则是由电阻、电感和电容器构成的振荡电路。
在RLC 振荡电路中，电容器和电感之间的能量转换导致振荡的产生。
当电容充电时，电感中储存能量，最终电容放电完毕后，电感释放能量，使得电容重新开始充电，循环往复，产生振荡。
总的来说，振荡电路的原理是基于谐振电路的工作原理，通过正反馈的机制使电路产生自激振荡，产生稳定的交变信号。
不同类型的振荡电路在实际应用中有着各自的特点和优势，可以根据具体的需求选择适合的振荡电路。
振荡电路在电子领域中有着广泛的应用，是现代电子设备中不可或缺的部分。
振荡电路的工作原理
振荡电路的工作原理振荡电路是一种能够产生周期性交变电压或电流输出的电路，它在电子设备中有着广泛的应用。
振荡电路的工作原理主要涉及到正反馈、负反馈和谐振等基本概念，下面我们将详细介绍振荡电路的工作原理。
首先，振荡电路中的正反馈起着至关重要的作用。
正反馈是指电路输出的一部分被返回到输入端，从而增强输入信号的现象。
在振荡电路中，正反馈会使电路产生自激振荡的效果，即电路会不断地产生周期性的输出信号。
这是振荡电路能够稳定输出周期性信号的重要原因之一。
其次，振荡电路中的负反馈也是影响其工作原理的重要因素。
负反馈是指电路输出的一部分被返回到输入端，从而减弱输入信号的现象。
在振荡电路中，适当的负反馈可以使电路产生稳定的振荡输出，同时也可以调节振荡频率和幅度，使其符合特定的要求。
此外，振荡电路中的谐振现象也是其工作原理中的重要内容。
谐振是指电路在特定的频率下产生共振现象，即电路对特定频率的输入信号具有较大的响应。
在振荡电路中，谐振会使电路产生稳定的周期性输出，同时也可以通过调节电路中的电感和电容等元件来改变振荡频率，从而实现对输出信号的调节。
总的来说，振荡电路的工作原理是基于正反馈、负反馈和谐振等基本原理的。
通过合理地设计电路结构和选择电路元件，可以实现对振荡电路输出信号频率、幅度和波形的精确控制，从而满足不同应用场景的需求。
振荡电路在通信、测量、控制等领域都有着重要的应用，对其工作原理的深入理解可以帮助我们更好地应用和设计振荡电路，提高电子设备的性能和稳定性。
综上所述，振荡电路的工作原理涉及到正反馈、负反馈和谐振等基本概念，通过合理地设计电路结构和选择电路元件，可以实现对振荡电路输出信号的精确控制。
希望本文所介绍的内容能够帮助读者更好地理解振荡电路的工作原理，为相关领域的研究和应用提供一定的参考价值。
《射频电路设计》第8章 振荡电路
E f f0 f
f0
f0
单位ppm
《射频通信电路》刘长军
8.3.2 可调谐振荡电路
技术指标
1）频率范围，即电压可以控制调节的频率范围； 2）线性度，控制电压与振荡频率间的线性关系； 3）压控灵敏度，即单位控制电压所能产生的频率
改变； 4）控制电压允许随时间变化的最大速率； 5）电压范围，即压控振荡电路的工作电压和控制
2. 电容三点式振荡电路
VCC
R1
R3
L
CC
T
CC
T
R2
RS
CS
C1
C2
L
CB R1
RS
VCC
C1 C2
《射频通信电路》刘长军
8.1.2 LC型振荡电路
D
TG
S
L C2
C1
D G
T
S
C1 L
C2
电容三点式振荡电路的射频等效电路
《射频通信电路》刘长军
8.1.2 LC型振荡电路
3. 改进的电容三点式振荡电路
R1 C2 R2
VCC
C
L
T C1
RFC
《射频通信电路》刘长军
8.1.2 LC型振荡电路
L L1
C L2
L L1
T
C
L2
T
射频等效电路图
《射频通信电路》刘长军
8.1.2 LC型振荡电路
DS
L
C
G
D
GS C L
S
G D
C
L
（a）共栅极、共源极和共漏极的变压器耦合振荡电路（Amstrong）
C1
DS
第八章 振荡电路
四川大学电子信息学院 刘长军
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Uf
利用互感线圈的同 名端： j F 180
Cb
j A + j A 360
满足相位条件。
f0 1 2p LC
Rb2 －
Re
振荡频率:
判断是否是满足 相位条件——相 位平衡法：
C Uf 断开反馈到放大 Rb1 L1 L2 器的输入端点，假设 (-) Cb 在输入端加入一正极 Uo － (+) 性的信号，用瞬时极 性法判定反馈信号的 极性。若反馈信号与 Rb2 Re 输入信号同相，则满 足相位条件；否则不 － 满足。
2. 电容三点式LC振荡电路
Vcc
R b1 Cb Rb2 Re Ce C2
（+）
Rc
Vcc
C2 Rb 1 L
（+）
（-）
（+）
（+）
C1 L
C1 Ce
（+）
Cb
R b2
Re
振荡频率：
1 f0 2p LC
1 C1 C 2 2p L C1 + C 2
例：试判断下图所示三点式振荡电路是否满足相 位平衡条件。 Rf
2. 条件
+
1
2
基本放大 电路Ao
Uo
Ui
Uf
+
反馈电路 F
如果 使Uf Ui K合到2后, 放大电路仍保持原有信号输出。
1 2
Ui
基本放大 电路A
Uo
Uf
UO A Ui
反馈电路 F
Uf F U
U f F Uo AFUi
(+)
+Vcc
LC正弦波振荡器举例
Vcc
Rb 1 Rc C2
振荡频率:
f0
1 2p LC
（+）
C1
（+）
（–）
（+）
R b2 Re Ce
（–） L C
满足相位平衡条件
三. 三点式LC振荡电路
原理： 仍然由LC并联谐振电路构成选频网络
电感三点式：
uf
L1 L2 C
uf uo
L1 L2
C
uo
电容三点式： uf与uo反相
1. LC并联谐振回路的选频特性
i
+ u
当 0
1 LC
时，
iC
C
iL
L R
并联谐振。 谐振时，电路呈阻性 且阻抗最大：
-
L Z0 RC
谐振时LC并联谐振电路相当一个大电阻。
(阻性)
二. 变压器反馈式LC振荡电路
工作原理： 三极管共射放大器。 j A 180
Rb1 +Vcc C L1 L2 Uo －
o
j F=0°
1 可见：当 0 时， │F│最大，且 RC
RC桥式振荡器的工作原理：
R C Rf
0 在 f0 处 j F 0 ,
jA + jF 0
振幅条件：
因为： j A
∞ － A + +
C
uo 满足相位条件：
R
uf
R1
1 因为：AF=1 F 3 只需：A=3 Rf 引入负反馈： A 1 + R1
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱuf与uo同相
uf
C1 C2 L
uf uo
C1 C2
uf与uo同相
L
uo
uf与uo反相
1.电感三点式LC振荡电路
Vcc
R b1 Cb Rb2 Re Ce Rc
（-）
R b1
L1 C
（+）
Vcc
L2 C
（+）
（+）
（+）
L1 Ce
Cb
L2
R b2
Re
（+）
1 1 振荡频率： f 0 2p LC 2p ( L1 + L2 + 2 M )C
质因数，Q值越大，
曲线越陡越窄，选
o
频特性越好。
谐振时LC并联谐振电路相当一个大电阻。
同名端：
在LC振荡器中，反馈信号通 过互感线圈引出
+ u
i
CL
uf
-
互感线圈的极性判别 初级线圈 次级线圈 +1 –2 +3 同名端 1 2 3 4 –4
二. 变压器反馈式LC振荡电路
工作原理： 三极管共射放大器。 j A 180
石英晶体
X
Rc1 (+) R . Uo
感性
f
0 容 性
fs
fp
Cb
(+) Re2
石英晶体工作在fs处，呈电阻性，而且阻抗最小，正反馈 最强，相移为零,满足振荡的相位平衡条件。 对于fs以外的频率，石英晶体阻抗增大,且相移不为零，不 满足振荡条件，电路不振荡。
本章小结
1．正弦波振荡的条件： ┃AF┃=1 （振幅条件）
-
R为电感和回路中的损耗电阻
L Z0 RC
(阻性)
LC并联谐振特点：谐振时，总路电流很小，支路 电流很大，电感与电容的无功功率互相补偿，电 路呈阻性。
LC并联谐振回路的幅频特性曲线
L Q L Z0 Q0 L Q RC 0C C
|Z| Q小 Q大
其中Q
0 L
R
Q为谐振回路的品
Rb1 +Vcc C L1 L2 Uo －
Uf
利用互感线圈的同 名端： j F 180
Cb
j A + j A 360
满足相位条件。
f0 1 2p LC
Rb2 －
Re
振荡频率:
判断是否是满足 相位条件——相 位平衡法：
C Uf 断开反馈到放大 Rb1 L1 L2 器的输入端点，假设 (-) Cb 在输入端加入一正极 Uo － (+) 性的信号，用瞬时极 性法判定反馈信号的 极性。若反馈信号与 Rb2 Re 输入信号同相，则满 足相位条件；否则不 － 满足。
(+)
+Vcc
LC正弦波振荡器举例
Vcc
L1
(+) (+) Ce (+) L2 (+)
Rb 1
C
Cb
R b2
Re
满足相位平衡条件
LC正弦波振荡器举例
Vcc
Rb 1 Rc C2
振荡频率:
f0
1 2p LC
（+）
C1
（+）
（–）
（+）
R b2 Re Ce
（–） L C
满足相位平衡条件
三. 三点式LC振荡电路
起振过程
2.起振 AF>1稳幅 AF =1
三. 正弦波振荡电路的组成 放大电路+ 选频网络+ 正反馈网络 放大电路+ 具有选频特性的正反馈网络
三.正弦波振荡器的一般组成
1.放大电路
2.正反馈网络
3.选频网络——只对一个频率满足振荡条件 ，从而获得单一频率的正弦波输出。 常用的选频网络有RC选频和LC选频 4.稳幅环节——通常利用放大元件的非线性 作用
o
使Uf Ui
则AF 1
Ui Uf
基本放大器 A
Uo
反馈网络 F
自激振荡的条件：
AF 1
.
.
所以，自激振荡条件也可以写成： （1）振幅条件： （2）相位条件：
| AF | 1
j A + j F 2 np
n是整数
二.自激振荡的建立过程 AF 1 1.起振条 件 正反馈
fs 1 2p LC
u
u
C
石英晶体
Co
L R
u
u
晶体等效纯阻且阻值≈0 （2）并联谐振
C C fp 1+ fs 1 + C0 C0 2p LC 1
X
感性
0 容性
fs
fp
f
通常 C C0 所以 fs 与 fp 很接近
石英晶体振荡电路
利用石英晶体的高品质因数的特点，构成LC振荡电路。 1. 并联型石英晶体振荡器
－ A ∞ + + C1
X
－ A ∞ + +
感性
C2 C
1
C2
Cs
石英晶体
0 容 性
fs
fp
fC s
L
石英晶体工作在fs与fp之间，相当一个大电感，与C1、C2 组成电容三点式振荡器。由于石英晶体的Q值很高，可达到几 千以上，所以电路可以获得很高的振荡频率稳定性。
2. 串联型石英晶体振荡器
+VCC R b1 (+) R b2 Re 1 (+)
L1 C
（+）
Vcc
L2 C
（+）
（+）
（+）
L1 Ce
Cb
L2
R b2
Re
（+）
1 1 振荡频率： f 0 2p LC 2p ( L1 + L2 + 2 M )C
2. 电容三点式LC振荡电路
Vcc
R b1 Cb Rb2 Re Ce C2
（+）
Rc
Vcc
C2 Rb 1 L
（+）
（-）
（+）
R
A=3 Rf A 1+ R1
1 F 3
R
Rf
C
∞ － A + +