《模拟电子技术》第六章 正弦波振荡电路

6.3 LC正弦波振荡电路
6.3.1. LC并联谐振回路
i
Z＝
1 ( r + j L ) j c
1 + r + j L j c
1 j L
L
+ u
iC
C
i ωL>>r
L
L
1
ωL= ω C
Z＝
r
j C + j( L
1 C
＝
) r+
C j( L
1 C
)
电路发生并联谐振。
其谐振角频率为
-
R
ω0＝
1 LC
0
因为式中ω＝2πf ，ω0＝2πf0
F ＝
１
3＋j
f
f１0
－
f0 f
f0＝ 2π RC
F ＝
1
2
32＋
f f0
－
f0 f
j f＝－arctg
f－ f0
f0 f
3
RC串并联网络完整的频率特性曲线：
0
1 RC
|F|
1/3
1
f0 2pRC
o
当
0
1 时， RC
│F│= │F│max=1/3
jF 0
φF +90°
o
RC
6.2.2.基本电路形式及振荡的建立过程
因为： jA 0
R 桥
Rf
在 f0 处 jF 0,
式C
正
弦
波
振 荡
R
C
电
uf
R1
－∞
A +
+
u o 1.满足相位条件：
jA+jF 0
2.振幅条件：AF=1
F
1 3
路
只需：A=3
输出正弦波频率：引入负反馈：
A
1+
Rf R
f0
1
2pRC
选：
Xo
A
Xf
反馈网络 F
1、被动：器件非线性
2、主动：在反馈网络中加入非线性稳幅环节，用以调节
放大电路的增益
过程： 接通电源后，各种电扰动→ 放大→ 选 频 →
正反馈 → 再放大→
再正反馈 …… →
振荡器输出电压↑ →器件进入非线性区 →
稳幅振荡
6.1.3.正弦波振荡电路的组成
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。
6.1.5、正弦波振荡电路与负反馈放大电路 自激的比较
振荡电路
负反馈电路
引入正反馈→ 引入负反馈→ 反馈极性不同 产生自激振荡 改善电路性能
电路结构保证 电抗元件使负
振荡条件不同 正反馈存在
反馈变正
目的不同
利用自激振荡 避免自激振荡
6 . 2 RC桥式正弦波振荡电路
6.2.1. RC 串并联选频网络
K：双联波段开关，
R2
切换R，用于
R1
R3
Rf
粗调振荡频率。
振荡频率：
f0
1
2pRC
K
R
_
uo
C
R2
+ +
R1
R3 C
R1
K
C：双联可调电容，改变C，用于细调振荡频率。
6、RC正弦波振荡电路的适用范围
RC正弦波振荡电路的振荡频率与R、C的乘积成反比，如 果希望它的振荡频率较高，势必要减小R和C 的数值。例如， 若RC桥式正弦波振荡电路中的R=1kΩ，C＝200pF，则振 荡频率为f＝796kHz。如果希望获得更高的振荡频率，那 么还应再减小R和C ，而减小R将使放大电路的负载加重， 减小C也不能超过一定的限度，否则振荡频度将受寄生电容 的影响而不稳定。因此，RC桥式正弦波振荡电路的振荡频 率多在几百kHz以下。如果希望产生更高频率的正弦信号， 可采用下面介绍的LC正弦波振荡电路
能自动稳幅的振荡电路
R
C
.
R f1
R f2 1
D1
2
D2
－∞
A +
+
将Rf分为Rf1 和Rf2 ，
Rf2并联二极管 uo
RC
R1
EWB演示——RC振荡器
起振时D1、D2不导通， Rf1+Rf2略大于2R1。随着 uo的增加， D1、D2逐渐 导通，Rf2被短接，A自动 下降，起到稳幅作用。
五、振荡频率的调节：
第六章 正弦波振荡电路
8.1 正弦波振荡电路的基本原理 8.2 RC桥式正弦波振荡电路 8.3 LC正弦波振荡电路 8.4 石英晶体振荡电路 8.5 正弦波振荡电路工程应用技术
Xd 基本放大器
Xo
A
动画演示
Xf
反馈网络
Xd=Xf
F
..
自激振荡的条件： A F 1
因为：
.
A| A|jA
.
F|F|jF
＝ Z2 Z1 +Z2
＝
R1
+
R2
1 + j R2C 2
1+
R2
j C1 1 + j R2C 2
＝
1
(1 +
R1 R2
+
C2 ) + C1
j( C 2 R1
1
R2C1
)
通常R1＝R2＝R，C1＝C2＝C，则有
F
1
3+ j(RC 1 )
若令 0
1 RC
则上式变为
RC
F
1
3 + j( 0 )
常用的选频网络有RC选频和LC选频 4.稳幅电路——使电路易于起振又能稳定振 荡，波形失真小。
6.1.4、正弦波振荡电路的分析方法
• （一）判断电路能否产生正弦波 • 1、检查电路中是否存在放大电路、正反馈网
络、选频网络、稳幅环节。 • 2、检查放大电路能否正常工作，即能否建立
合适的静态工作点并能正常放大。 • 3、利用瞬时极性法判断电路是否引入了正反
馈，即是否满足相位平衡条件。
（二）计算振荡频率、求起振条件
（二）计算振荡频率、求起振条件
• 由维持振荡的条件 A F＝１可知，AF 为实数， 因此只要令复数表示式的虚部等于零，对频 率求解，即可求得振荡频率。将振荡频率代 入起振条件 A F ＞１，可求出满足起振条件 的有关电路参数值，即常用的以电路参数表 示的起振条件。
FA=1
所以，自激振荡条件也可以写成：
（1）振幅条件： | AF|1
（2）相位条件：
j A
+jF
2np
n是整数
6.1.2.振荡的物理过程
起振条件： | A F | 1 （略大于）
结果：产生增幅振荡
稳幅过程：
起振过程
起振时， | A F | 1 稳定振荡时， | A F | 1
稳幅措施：
Xd 基本放大器
f0
＝
2p
1 LC
R为电感和回路中的损耗电阻
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。
R1C1 串联阻抗：
+
Z 1R 1+(1/jC 1)
+
R2C2 并联阻抗：
u
o
Z2 R2 //(1/ jC2)
R2
-
1+ jR2C2
+
选频特性： F Uf Z2
Uo Z1 +Z2
R1
C1
+
+
R2
C
2
uf -
+
Z 1R 1+(1/jC 1)
Z2R2//1(/jC2)1+j R2 R2C2
F＝U U of
3.起振条件
R 2R
f1Biblioteka R 2Rf1
4、稳幅措施
半导体热敏电阻 (负温度系数）
10k
10k
Rt
0.1u 100k uf
－A +
∞
+
uo
10k 0.1u 39k
起振时Rt较大 使 A>3,易起振。 当uo幅度自激增 长时， Rt减小， A减小。 当uo幅度达某一 值时， A→3。 当uo进一步增大 时， RT再减小 , 使A<3。 因此uo幅度自动 稳定于某一幅值。