RC正弦波振荡器

+
A
-+
Vo
中也包括了与选频网络固有频
AV=1+(Rf/R1)
率0相同的正弦信号，当然这
个信号很微弱，必须进行放大。
0 =1/RC
各种频率的信号通过选频网
0的信号通过放大后，反馈回输入
端的信号比上一次的信号要大一些， 输出信号亦随之增大。
络后，只有与选频网络0相同
的频率的信号才能通过(理想情 况)。
网络及选频网络。
－
3.由热敏电阻Rf (负反馈电阻)
组成稳幅环节。
为书写方 便,本课件凡 是相量均用 红色字体表 示而不在字 上加点“·”。
本继页续完
R C 串 并正式反馈正及 弦 波 振 荡 器 对选频反馈网
一、RC桥式振荡电路 选频网络
络来说是同相
桥式名称的来由放大电路
1、电路原理图
Z1
R
Rf
R
Rf
C
0
R
C R1
0
+
A
-+
Vo
AV=1+(Rf/R1)
的增益只需A=3，振荡就能维持，
这是很容易达到的。当然振荡刚
0 =1/RC
开始时应该有A略大于3。
0的信号通过放大后，反馈回输入
端的信号比上一次的信号要大一些，
输出信号亦随之增大。
电路的电压放大倍数由同相放 大电路的电压增益表达式
AV=1+(Rf/R1) 决定。
一、RC桥式振荡电路 选频网络 过度
1、电路原理图
2、RC串并联选频网络的选频
特性
R Rf C
+
Vi =Vf
+ Vo
R
C
－
联立四式解得分压系数FV
Z1
Rf
+
Z2 Vi =Vf R1
－
+ A
-+
Vo
继续
R C 串 并正式反馈正及 弦 波 振 荡 器
一、RC桥式振荡电路 选频网络 反馈系数的幅频表达式和
1、电路原理图
2、RC串并联选频网络的选频
特性
相频表达式
选分频C 网压络R系对数+ 什FRV么f的频大率小
反映出 的正弦
联立四式解得分压系数FV FV=(—1-—2R—2Cj—2R)—+C—j3—R—C
令0=1/RC 则 FV= —3+—j(————0 —－1—————）0
FV的幅值FV是(幅频特性)
+
Z2 Vi =Vf R1
－
+ A
-+
Vo
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一、RC桥式振荡电路 选频网络
1、电路原理图
2、RC串并联选频网络的选频
特性
Z1由RC串联而成，所以
Z1= R+XC
————(1)
Z2由RC并联而成，所以
Z2= —RR—+·XX—CC ————(2)
－
由图可以看出Vf (Vi )可近似由 Z1、Z2对Vo分压得出。
选频网络的反馈系数FV由分
压原理得出
其F中V=X—CVV=fo1=/—(jZ—1CZ+)—2Z2
——(3) ———(4)
联立四式解得分压系数FV
Z1
Rf
+
Z2 Vi =Vf R1
－
+ A
-+
Vo
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R C 串 并正式反馈正及 弦 波 振 荡 器
一、RC桥式振荡电路 选频网络
1、电路原理图
2、RC串并联选频网络的选频
C
曲R 幅线+ 频VO 特性曲FVF线=V V和f1//3相Vo 频特性
特性
R
C Ii =Vf
0.4
－
0.3
当=0时，
反馈信号的
FVF的V=幅—值3—2F+V—是1(——(幅0－—频——特—0)性2—) FV的f=相-频ar特c t性g —(——0—－—3—0） 当=0，f =0，正反馈。
的相位－差。
Vo
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一、RC桥式振荡电路 选频网络 过度
1、电路原理图
2、RC串并联选频网络的选频
特性
R Rf C
+
Vi =Vf
+ Vo
R
C
－
FV的幅值FV是(幅频特性)
FV=
———1—————
32 + (—0－ —0)2
FV的f=相-频ar特c t性g —(——0—－—3—0）
于 系一1或由数、、小幅都电于R频小路C特于原桥0的性1理式/其计3图振，它算所荡频式以电率知说的路，反0大馈频选频网络
率2的、正RC弦串信并号联的选反频馈网电络压的是选最频
R Rf
特大性
的
。
C
+
FV的幅值FV是(幅频特性)
FV=
———1—————
32 + (—0－ —0)2
Vi =Vf
Z1
Rf
+
Z2 Vi =Vf R1
－
+ A
-+
Vo
继续
R C 串 并正式反馈正及 弦 波 振 荡 器
一、RC桥式振荡电路 选频网络 相频表达式的意义
在1、电=路0时原，理V图f与Vo同相，而
0=1/(RC) 是 一 个 由 选 频 网 络 本 身 特
同2相、放R大C串电并路联中选Vo频与网Vi络同的相选，频所
由于一般来说， 或 是频率ω的函数，因此为了得到单 一频率的正弦波，在放大电路或反馈网络中就必须包含一 个由动态元件组成的选频网络，若选频网络由RC元件组 成，则称振荡电路为RC振荡电路； RC振荡电路一般用来产 生1MHz以下的中低频信号，
式(10.1.2)所表示的幅度平衡条件是指电路已进入稳态 后而言的。要使电路能自行建立振荡，在电路进入稳态前还 必须满足
特以性Vf与Vi同相，符合正反馈的相
位条件，其它频率都不同相，不
符合FV正的反幅馈值相FV位是条(幅件频。特性)
FV=
———1—————
32 + (—0－ —0)2
性决定的频R率，R与f 外来频率无关。它对 外来频C率相当于起到一个门的作用，外 来频率与这个+频率相同，选频网络的门 就打开R 让其通VCi过=V，f 其它+频V率o 则受到衰减。
当=0，f =0，正反馈。
Vi =Vf
+ Vo
R
C
－
把=0代入幅频特性式 得 FV =1/ 3
由反馈系数的定义知：频率为
0 的 正 反 馈 电 压 Vf(Vi) 是 输 出 电 压 Vo 的 1/3 。 由 式 知 这 是 各 频 率
的反馈电压中最大的一种。
继续
R C 串 并正式反馈正及 弦 波 振 荡 器
RC正弦波振荡器
本 正弦波振荡电路的介绍
节
学
习 RC正弦波振荡电路的组成及振荡原理
要
点
桥式(文氏)振荡电路的工作过程
图为正弦波振荡电路的方框图，它由放大电路A和反馈网络F组成。假设
开始时，放大电路输入端接一正弦信号 ，经放大后，在输出端得到正
弦电压 ， 经反馈后，在2端得到一个同频率的正弦信号 ，如果与
大小相等，相位相同，即 ＝ ，那么当开关S从1例向2后，放大电路
的输入信号保持不变，从而使输出电压 保持不变，即电路“无中生有”
地产生了一个正弦信号。由于
，所以，产生正弦波
振荡的条件是
写成模和辐角的形式，即为
式(10.1.2)称为幅度平衡条件，式(10.1.3)称为相位平衡条件。
2、RC正弦波振荡器的组成及其振荡 条件
+ Vo
R
C
－
FV的f=相-频ar特c t性g —(——0—－—3—0） 当=0，f =0，正反馈。
Z1
Rf
把=0代入幅频特性式 得 FV =1/ 3
由反馈系数的定义知：频率为
+
Z2 Vi =Vf
+ A
-+
Vo
0 的 正 反 馈 电 压 Vf(Vi) 是 输 出 电 压 Vo 的 1/3 。 由 式 知 这 是 各 频 率
－
FV的f=相-频ar特c t性g —(——0—－—3—0） 讨论FV的相频特性f知：
Z1
Rf
当外来频率=0时，f=0，
其意义为：在输入的各种频率
+
Z2 Vi =Vf
+ A
-+
Vo
中只有0这个频率的Vf与Vo是
同
相
的
。
R1
－
本继页续完
R C 串 并正式反馈正及 弦 波 振 正反馈频率的确定 荡 器
率的反馈电压中最大的一种。
-60º -90º 相频特性曲线
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RC串并式正弦波振荡器
一、RC桥式振荡电路
1、电路原理图
0
0
2、RC串并联选频网络的选频
特性
1
3、振荡的建立与稳定
0
接通电源瞬间，阶跃电压产 2 生了各种频率的正弦信号，其
01 R
Rf
C
0
0
2
R
0
C R1
0
C
振荡电路的四个基本组成部分： Z2
1.由运放A组成基本放大器；
R
网2络.由及两选节频R网C络回。路组成了正反Z1馈
Rf
+
Vi =Vf C
R1
－
+ A
-+
Vo
3.由热敏电阻Rf (负反馈电阻)
组成稳幅环节。
Z2
RZ1 1
Rf
两个串并联RC组成的网络可 等效 看成由两个容性元件Z1、 Z2组成。
由于放大器 A的两个输入端分别与 Z1、Z2、Rf、R1的组成如电桥的形式， 所以称为桥式振荡电路。
R C 串 并 式 正 弦 波 振 荡 器 正反馈及一、RC桥式振荡电路 1.电路原理图
对选频反馈网
一、RC桥式振荡电路 选频网络
络来说是同相 放大电路
1、电路原理图
R
Rf
振荡电路的四个基本组成部分： 1.由运放A组成基本放大器；
2.由两节RC回路组成了正反馈
C
+
+ A
Vi =Vf
-+
R
C R1
Vo
把=0代入幅频特性式 得 FV =1/ 3
由反馈系数的定义知：频率
0.2
电 压 Vf 是 最
0.1
大的。
0
0.1
1
10
/0
幅频特性曲线 f 90º
当 =0 时 ，
反馈信号相移
60º
为0，即是正 反馈。
30º
0.1
01 -30º
10
/0
(0 )的正反馈电压Vf (Vi )是输出 电 压 Vo 的 1/3 。 由 式 知 这 是 各 频
的反馈电压中最大的一种。
R1
－
FV=Vf /Vo 本继页续完
R C 串 并正式反馈正及 弦 波 振 荡 器
一、RC桥式振荡电路 选频网络 过度
1、电路原理图
2、RC串并联选频网络的选频
特性
R Rf C
+
FV的幅值FV是(幅频特性)
FV=
———1—————
32 + (—0－ —0)2
FV的f=相-频ar特c t性g —(——0—－—3—0）
如3此、循振环荡，的输出建幅立度与越稳来定越大，最
后稳幅电路起把振输及出稳电定压过的幅程度稳定下
来。和图解
本继页续完
RC串并式正弦波振荡器
一、RC桥式振荡电路
1、电路原理图
2、RC串并联选频网络的选频
特性
1
3、振荡的建立与稳定
0
因为要维持振荡，振幅关系必 2
须 符 合 AF=1 。 现 在 串 并 联 网 络 的反馈系数F=1/3，那么放大器
FV=
———1—————
32 + (—0－ —0)2
FV的f=相-频ar特c t性g —(——0—－—3—0）
信号反馈V量i =大Vf，什么+ 频Vo率的
正R弦信号C反馈量小。FV的相
位反映了选频网络输出的反
馈 信 号 哪－个 频 率 是 属 于 正 反
馈
。
Z1
Rf
+
+ A
馈注信Z2意号：VVfi与式=V输中Rf 1出的信f是号-+反Vo
即环路放大倍数大于1，反馈网络引人的反馈是正反馈。 这样，电路噪声中满足相位平衡条件的微弱的正弦信号 才能不断循环放大，达到一定的幅值。
为使环路放大倍数
能随着输出电压的增
大由大于1变为等于1，在放大电路或反馈电路
中应包含有稳幅电路，电路从
到
的过程，就是正弦振荡的建立过程。
总结
正弦波振荡电路是一个具有正反馈的放大电路， 电路中包含选频网络和稳幅电路，选频网络决 定了电路的振荡频率ω0. 稳幅电路可以控制放大倍数 或反馈系数 的大小，从而可以控制输出信号的幅值。
如振此循荡环电，路输电出压幅放度大越来倍越大，最
后稳数幅电的路确把定输出电压的幅度稳定下
来。
本继页续完
RC串并式正弦波振荡器
一、RC桥式振荡电路
1、电路原理图
2、RC串并联选频网络的选频
特性
1
3、振荡的建立与稳定
4、振荡频率和振荡波形
0
振荡频率 0=1/(RC)
2
或
f0=1/(2RC)
R
本继页续完
的正弦波的阻抗和相位关系，从而得出
R C 串 并正式反馈正及 弦 波 振 荡 器
一、RC桥式振荡电路 选频网络 反馈系数表达式的推导
1、电路原理图
2、RC串并联选频网络的选频
特性
R Rf C
+
Z1由RC串联而成，所以
Z1= R+XC
————(1)
Vi =Vf
+ Vo
R
C
Z2由RC并联而成，所以 Z2= —RR—+·XX—CC ————(2)
Rf
C
0
R
C R1
0
+
A
-+
Vo
AV=1+(Rf/R1)
由振荡建立与稳定过程分析
得，电路的选频网络只通过0，
电路最后输出的信号的频率也
是0，所以RC桥式振荡电路的 振荡频率也就是0了。
0 =1/RC
于在34时实、际，振应输荡用出频中是率要正注与弦意波振，荡：但当波AAVV远略大大 于3形时，放大器进入非线性区，则输
R Rf
2、C RC串并联选频网络的选
频特性V+i =Vf
+ Vo
R RC选频C 网络等效阻抗的推
导
－
由图可以看出Vf (Vi )可近似由
Z1、Z2对Vo分压得出。
Z1
Rf
选频网络的反馈系数FV由分
压原理得出
+
+ A
Z2 Vi =Vf
-+
Vo
R1
络本的电特路性关，键即是两分个析RC两网个络串对并不联同－R频C率网