第23讲 8~1正弦波振荡电路讲解
正弦波振荡器PPT课件
正弦波振荡器的调谐范围较宽，可以通过 调整电路参数实现不同频率和幅度的输出 ，满足多种应用需求。
输出纯净
易于集成
正弦波振荡器产生的波形失真小，噪声低 ，适用于对信号质量要求高的应用。
正弦波振荡器可以采用集成电路形式实现 ，减小了体积和重量，便于携带和集成到 其他系统中。
缺点
功耗较大
正弦波振荡器需要一定的功耗才 能维持稳定工作，相对于其他类
正弦波振荡器的原理和结构
总结词
正弦波振荡器是一种能够产生正弦波信号的电子装置， 其原理基于自激振荡。为了实现自激振荡，正弦波振荡 器需要满足一定的条件，包括放大倍数大于1、反馈系 数大于0且小于等于1、相位移动大于等于π弧度等。常 见的正弦波振荡器结构有RC电路、LC电路和石英晶体 振荡器等。
详细描述
LC振荡器通过调节电感器和电容器的 大小，可以产生不同频率的正弦波。 其优点是频率稳定性高，适用于产生 高频信号。
晶体振荡器
晶体振荡器利用石英晶体（一种特殊的电介质）的压电效应 产生正弦波。
晶体振荡器的振荡频率由石英晶体的固有频率决定，具有极 高的稳定性和精度。广泛应用于高精度测量和通信领域。
04 正弦波振荡器的应用领域
振荡条件的稳定性分析
• 总结词：稳定性是正弦波振荡器的关键性能指标之一，它决定了输出信号的频 率和幅度的稳定性。为了使正弦波振荡器稳定工作，需要满足一定的条件，包 括放大倍数稳定、相位移动稳定和频率稳定等。这些条件可以通过理论分析和 实验测试来验证和优化。
• 详细描述：稳定性是正弦波振荡器的关键性能指标之一，它决定了输出信号的 频率和幅度的稳定性。在实际应用中，由于受到环境因素、电路参数变化和噪 声干扰等多种因素的影响，正弦波振荡器的输出信号可能会发生频率漂移、幅 度波动等现象，影响其性能表现。因此，为了使正弦波振荡器稳定工作，需要 满足一定的条件，包括放大倍数稳定、相位移动稳定和频率稳定等。这些条件 可以通过理论分析和实验测试来验证和优化，以确保正弦波振荡器在实际应用 中的性能表现达到预期要求。
正弦波振荡电路原理
X1 > 0 。即X1和X3必须是同类电抗。 X3
而为满足（8）式，可知X2必须为和X1、X3的相反类电抗。例如 X1、X3为电感时X2必须为电容。 ②通常分析时，由式（8）解得三点式振荡器的振荡频率，由式（9） 求得电路的起振条件。 4、电容三点式振荡器 X1和X3取电容，X2取 电容，如图9所示。
图9
X1 = −
1 ωC1
X 2 = ωL 1 X3 = − ωC 2
由式（8）得
1 1 − − + ωL = 0 ω C1 ω C 2
ω0 =
1 1 1 + C C L 1 2
振荡频率
由式（9）得电路的起振条件
1 ' ωC1 ' C2 = RD g m ≥ RD 1 C1 ωC 2
F
O
X d1
Xd2
X d3
图（4）
X
d
(X )
f
即|AF|>1，这时电路中的任何扰动都会经过闭合环路的多次循环 放大，变得越来越大。 ②在B点有 A =
1 ，即|AF|=1，满足自激振荡的幅度条件。 F 1 ③B点以上的部分，有 A < ，即|AF|<1，这时信号会经闭合循环 F
变得越来越小，直至平衡点B。
ω s2 1− 2 1 ω = jX (ω ) Z ( jω ) = − j ωC 0 ω2 p 1− 2 ω
式（10）
由式（10）画得X(ω)～ω曲线：
X
( jω )
从图13有： ①当ω<ωs<ωp时，X(ω)<0 石英晶体呈容性阻抗 ②当ω=ωs时， X(ω)=0 ③当ωs<ω<ωp时，X(ω)>0
上式的实部为1，即
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。
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。
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。
模拟电子技术课件：第23讲 正弦波振荡电路
4. 电容反馈式（电容三点式）电路
作用？
f0 2π
1 L C1C2 (C1 C2 )
若C C1且C C2，则
U i
U f
1 f0 2π 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，振荡频率调整范围小，适于频率固定的场合。
清华大学 华成英 hchya@
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：
Xo
X
' i
Xo
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
X o A FX o
A F
1
A F
1
A F 2nπ
不符合相位条件 不符合幅度条件
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。
3. 电感反馈式电路
特点：耦合紧密，易振，振 幅大，C 用可调电容可获得 较宽范围的振荡频率。波形 较差，常含有高次谐波。
因为放大电路的输入电 阻就是它自身的负载， 故A 与F 具有相关性；若增大 N1，则 A 增大，F 减小。
由于电感对高频信号呈现较大的电抗，故波形中含高 次谐波，为使振荡波形好，采用电容反馈式电路。
正弦波振荡电路知识点总结
正弦波振荡电路知识点总结1. 振荡电路的基本概念振荡电路是一种能够在没有外部输入的情况下产生连续变化的信号的电路。
它通过自身的反馈环路来产生振荡。
振荡电路的基本组成包括振荡器、反馈网络、放大器和输出网络。
振荡器是产生基频信号的核心元件，反馈网络用于将一部分输出信号反馈到输入端，放大器则用于提供振荡器所需要的放大增益，输出网络用于将振荡器的输出信号提取到外部装置上。
2. 正弦波振荡电路的工作原理正弦波振荡电路是一种能够产生连续变化正弦波信号的振荡电路，它利用正反馈和负反馈的结合来实现振荡。
首先，放大器将输入信号放大，然后经过反馈网络将一部分输出信号反馈到放大器的输入端。
这样就形成了一个正反馈环路，当反馈信号到达一定幅值时，输出信号将开始增大，最后达到稳定状态，形成正弦波振荡。
3. 常见的正弦波振荡电路类型常见的正弦波振荡电路包括RC正弦波振荡电路、LC正弦波振荡电路、晶振电路、信号发生器和运放正弦波振荡电路等。
RC正弦波振荡电路利用电容和电阻元件来构成反馈网络，LC正弦波振荡电路利用电感和电容元件构成反馈网络，并且晶振电路利用晶体谐振器的内部谐振回路产生正弦波信号，信号发生器则是通过内部振荡电路产生正弦波信号，运放正弦波振荡电路则是利用运放放大器的高增益和稳定性实现正弦波振荡。
4. 正弦波振荡电路的频率和幅值控制正弦波振荡电路可以通过改变反馈元件的数值、改变振荡器的工作参数、改变放大器的增益等方法来控制输出信号的频率和幅值。
例如，RC正弦波振荡电路的谐振频率与RC元件相关，改变电阻或电容的数值可以改变输出信号的频率；LC正弦波振荡电路的谐振频率与LC元件相关，改变电感或电容的数值可以改变输出信号的频率；晶振电路的谐振频率与晶体的谐振频率相关，调整晶振的谐振频率可以改变输出信号的频率；信号发生器和运放正弦波振荡电路通过内部电路来控制输出信号的频率和幅值。
5. 正弦波振荡电路的应用正弦波振荡电路广泛应用于各种电子设备中，如信号发生器、音频设备、通信系统、测量仪器等。
正弦波振荡电路ppt课件
具有很好的选择性和频稳度。
2. 石英晶体谐振器的符号、等效电路和电抗特性
Co — 静态电容，较大
Lq — 晶体振动时的动态电感 ，很大
Cq —晶体振动时的动态电容，很小
rq — 等效摩擦损耗电阻，很小
串联谐振频率 并联谐振频率
1 fs 2 LqCq
1
fP 2
起振时，热敏电阻处于冷态，RF 阻值较大， A•u 1 RF / R1 大，
.
起振容易。U o
.
If
T RF A•u
最后达到 A•u =3，
进入平衡状态。由于运放始终线性工作，因此波形好。
例8.1.1
图示为一实用RC桥式振荡电路。（1）求f0 ；（2） 说明二极管的作用；（3）说明 RP 如何调节。
.1
因为振荡频率处，Fu 3
为满足起振振幅条件
A•uF• u
1，应使
.
Au
3
.
即 Au 1 (RF / R1 ) 3
2. 常用的RC 桥式振荡电路
参数选择：
1 f0 2RC
RF 2R1
RF 不能太大， 否则正弦波将
失真，甚至变
成方波。
稳幅措施：采用负温度系数热 敏电阻实现外稳幅。
1. 石英谐振器结构
石英是一种各向异性的结晶体，其化 学成分是SiO2 。从一块晶体上按一定的方 位角切割成的薄片称为晶片。在晶片的两 面涂上银层作为电极，电极上焊出两根引 线固定在管脚上，封装后就构成了石英晶 体谐振器。
2. 石英晶体的压电效应与谐振特性
压电效应： 电极间加电场
电极间加机械力
晶体机械变形 晶体产生电场
起振时，二极管未导通，
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。
正弦波振荡电路的基本工作原理电子技术
正弦波振荡电路的基本工作原理 - 电子技术一个放大电路，在输入端加上输入信号的状况下，输出端才有输出信号。
假如输入端无外加输入信号，输出端仍有肯定频率和幅度的信号输出，这种现象称为放大电路的自激振荡。
振荡电路就是在没有外加输入信号的状况下，依靠电路自激振荡而产生正弦波输出电压的电路。
它广泛应用于遥控、通信、自动把握、测量等设备中，也作为模拟电子电路的测试信号。
1、产生正弦波振荡的条件图1所示的正弦波振荡电路是一个未加输入信号的正反馈闭环电路。
若输出正弦电压经反馈环节产生的反馈电压恰好等于放大电路所需的输入电压（幅度相等、相位相同），即=，则可在闭环电路输出端得到持续稳定的正弦波，如图1(b)所示。
由=，可得(1)图 1 正弦波振荡电路的框图式（1）就是产生正弦波振荡的振荡条件。
式（1）为复数式，若设，，正弦波振荡条件可用幅度平衡条件和相位平衡条件来表示。
幅度平衡条件|AF|=1(2) 相位平衡条件(3) 2、正弦波振荡的建立和稳定一个实际的正弦波振荡电路的初始信号是由电路内部噪声和瞬态过程的扰动引起的。
通常这些噪声和扰动的频谱很宽而幅度很小。
为了最终能得到一个稳定的正弦信号，首先，必需用一个选频环节把所需频率的重量从噪声或扰动信号中选择出来使其满足相位平衡条件，而使其他频率重量不满足相位平衡条件。
其次，为了能使振荡能够从小到大建立起来，要求满足|AF|1(4) 式（4）称为正弦波振荡的起振条件。
从式（4）可以看到，振荡建立起来后，信号由小到大不断增长，不能得到一个稳定的正弦波。
实际上，信号的幅度最终要受到放大电路非线性的限制，即当幅度渐渐增大时，|A|将渐渐减小，最终使|AF|=1达到幅度平衡条件，从而使正弦波振荡稳定。
3、正弦波振荡电路的组成从上述分析可知，正弦波振荡电路从组成上看必需有以下四个基本环节。
（1）放大电路：保证电路能够由从起振到动态平衡的过程，是电路获得肯定幅值的输出量，实现能量的把握。
8.1正弦波振荡电路概述
（4）正弦信号的获得
为了使振荡器能够输出正弦信号， 对不同频率的正弦信号必须有所选择。
UoP uo
①
7
1/F
5
6
（5）振幅的稳定
Uo2 3
4②
Uf1→ Uo1 → Uf2 → Uo2 → Uf3 → …… → Ufp → Uop
1 Uo1
2
Uf1 Uf2 Uf3
P A
8
Uid=Uf
UfP
2 正弦波振荡电路的分析方法
X i 0时，X id =X f
（2）正弦波振荡电路振荡的条件
设 A Aa F Ff X f X o X f AF 1 X id X id X o
振幅条件
AF AF 1
相位条件
a f 2n （n 0,1, 2,...）
（3）振荡器的起振 AF 1
振荡器起振必须具备两个条件： 一个是要有可供信号不断循环的通道。 一个是要有给振荡器提供一个起振的初始信号。
模拟电子技术基础
第8章 信号产生电路
教学内容
8.1 正弦波振荡电路概述 1 正弦波振荡电路的工作原理 2 正弦波振荡电路的分析方法
1 正弦波振荡电路的工作原理
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（1）振荡电路的构成思路
自激振荡条件 AF -1
Au
低频 区
AuM 0.7AuM
（2）正弦波Байду номын сангаас荡器的分类
①RC振荡电路 ②LC振荡电路 （3）正弦波振荡电路的分析方法 ①检查电路的组成部分是否完整 ②判断放大电路能否正常工作 ③用瞬时极性法判断是否满足相位条件 ④判断电路是否满足振荡的幅值条件
（1）正弦波产生电路的组成 ①放大电路 ②正反馈网络 ③选频网络 ④稳幅电路
8.1.1正弦波振荡
典型的Q点稳定电路，静态工作点合适；
交流信号传递过程中无开路或短路现象，电路可以正常放大； ③判断电路是否满足相位平衡条件 瞬时极性法
输入端(反馈处)断开 ，加对地为正的信号，若反馈 电压也对地为正，则满足正弦波振荡的相位条件。
瞬时极性法
Uf
②LC振荡电路
1 f0 2RC
产生低频信号
LC并联电路作为选频网络
1 2 LC
振荡频率 f 0
产生高频信号
振荡频率C串并联选频网络
如果：R1=R2=R，C1=C2=C，则： RC串并联选频网络传递函数为
1 Uf 1 jWC 1 1 U0 R R / / 3 j ( wRC ) jWC wRC R//
正反馈
满足相位条件！
反馈电压一定有一端接“地”
同名端！
U i ( f f0 )
幅值条件可通过合理选择电路参数及变压器的变比实现。
∴有可能产生正弦波振荡。
3、电感反馈式电路
正反馈
满足相位条件！
Uf
U i ( f f0 )
电感三点式电路 反馈电压取自N2
4、电容反馈式（电容三点式）电路
损耗
LC并联网络作为共射放大电路的负载
Z Au rbe
当f=f0时，电压放大倍数的 数值最大，且附加相移为0。 把该输出电压反馈到输入端作为输入电压，构 成正弦波振荡电路。 所用放大电路可用共射、共基和共集放大电路！ LC振荡电路振荡频率较高，一般采用分立元件电路！
2、 变压器反馈式电路
正弦波振荡电路的分析方法
正弦波振荡电路的分析方法正弦波振荡电路也是一种基本的模拟电子电路。
电子技术实验中经常使用的低频信号发生器就是一种正弦波振荡电路。
大功率的振荡电路还可以直接为工业生产提供能源，例如高频加热炉的高频电源。
此外，诸如超声波探伤、无线电和广播电视信号的发送和接收等等，都离不开正弦波振荡电路。
总之，正弦波振荡电路在量测、自动控制、通信和热处理等各种技术领域中，都有着广泛的应用。
正弦波振荡电路的组成和分析步骤一般来说，正弦波振荡电路应该具有放大电路和反应网络，此外，电路中还应包含有选频网络和稳幅环节(例如非线性元件)，前者是为了获得单一频率的正弦波振荡，后者是为了到达稳幅振荡。
正弦波振荡电路的选频网络若由电阻和电容元件组成，通常称为RC正弦波振荡电路;若由电感和电容元件组成，则称为LC正弦波振荡电路。
一般可以采用以下步骤来分析振荡电路的工作原理:一、判断能否产生正弦波振荡l、检查电路是否具备正弦波振荡的组成部分，即是否具有放大电路、反应网络、选频网络和稳幅环节。
2、检查放大电路的静态工作点是否能保证放大电路正常工作。
3、分析电路是否满足自激振荡条件。
首先检查相位平衡条件，至于幅度条件，一般比较容易满足。
若不满足幅度条件，在测试调整时，可以改变放大电路的放大倍数|A|或反应系数|F|使电路满足|AF| >1的幅度条件。
判断相位平衡条件的方法是:假设断开反应信号至放大电路的输入端点，并把放大电路的输入阻抗作为反应网络的负载。
在放大电路的断开端点处加信号电压Ui，经放大电路和反应网络得反应电压Uf。
根据放大电路和反应网络的相频特性，分析Uf和Ui的相位关系。
如果在某一特定频率下相位差为士2nл(n=0,1,2,…)，则电路满足相位平衡条件。
二、估算振荡频牢和起振条件振荡频率由相位平衡条件所决定，而起振条件可由幅度平衡条件|AF|>l的关系式求得。
为了计算振荡频率，需要画出断开反应信号至放大电路的输入端点后的交流等效电路，写出回路增益AF的表示式。
正弦波振荡 PPT
12
Vo
C
iL
0
R
Vo et
L
t
▪ LC谐振回路就是LC振荡器得重要组成部分,正弦波振荡器则
就是
基▪ 考于虑二了阶回RL路C回损路耗得后自,回由路振将荡现i象(t。)
V0
L
e t
sin(t
0
)
产生振幅衰减得阻尼振荡(当 R 2 L )
C
从能量角度:振幅衰减由于在回路存在损耗。
维持等幅振荡措施:
▪ 工业生产部门广泛应用得高频电加热设备等。 (4)基本构成:
▪ 一个由储能元件构成得决定振荡频率得选频网络。 ▪ 一个在规定频段内具有能量变换(或放大)作用得换能 机构。(有源器件--放大器)
▪ 一个有助于补充元器件能量损耗和保证振荡器工作稳定 得反馈电路。
▪ 一个对振荡强度具有自动调整作用得非线性元件。
以引用线性系统得分析方法,来确定这一时期振荡器得工
作状态。
2001年9月--12月
5
二、LC 振荡器得基本工作原理
返回
正弦波振荡器工作就是基于二阶RLC回路得自由振荡。反馈振 荡器就是靠正反馈补充必要得交变能量,以维持回路内部得能量 平衡。讨论工作原理－－揭示环路产生等幅持续振荡条件。
互感耦合 LC 振荡电路
正弦波振荡
一、振荡器 概述
(1)定义:振荡器就是一种不需外加信号激励而能自动将直 流能量变换为周期性(一定频率,一定幅度)交变能量得装置。
(2)分类:
▪ 按振荡波形分类:振荡器分为正弦波振荡器和非正弦波振 荡器。输出波形接近于理想正弦波得称为正弦波振荡器, 波形为方波、矩形波或其她波形得称为非正弦波振荡器。
事实上,在晶体管正弦振荡器中,晶体管既起着能量变换
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3.正弦波振荡起振与稳幅
电路如何从起振到稳幅？
A F 1
Xo Xo 稳定的 振幅
o
FA
非线性环节 的必要性！
实现稳幅
Xf (Xi)
A F
A F
4.正弦波振荡电路的基本组成部分
1) 放大电路：起放大作用，实现能量的控制
2) 正反馈网络：满足相位平衡条件
3) 选频网络：确定f0，保证电路产生正弦波振荡
C
Rf
Rw
-
+A
uo
R1
解： （1）根据起振条件
R1
R2
C
R2
1 R f Rw 3 R
Rw 2K
（2）振荡频率
1
f0 2RC
f 0 min
1
2Rm a xC
1
2 (R1
R2 )C
145 HZ
f 0 m ax
1
2Rm inC
1
2R1C
1.6KHZ
2）RC 双T选频网络
解：选频网络和正反馈网
络是两个分开网络。
①CRC和RCR组成的双T
网络构成选频网络；
U i
C2和RW构成反馈网络。
②判断两路反馈的极性：
采用瞬时极性法，断开场效 应管栅极的反馈，假如输入 电压，并规定其对地为正， 见右图所示。
经分析知， C2和RW构成的反馈网络为正反馈，正反馈在放大电 路的通频段内对不同频率信号的强弱相同；CRC和RCR组成的双
2. 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
X o A FX o
A F
1
A F
1
A F 2nπ
幅值平衡条件 相位平衡条件
起振条件： A F 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若R 和C 互换，因为共射放大电路的输出与输入电压反 相（φA=-1800），且R0和C1、R1和C2、R2和C3构成三记 移相电路，均为滞后网络，故在信号频率由0到无穷大时 相移为00 ~ -2700，因此存在使相移为-1800（ φF=-1800 ） 的频率，即存在满足正弦波振荡相位条件的频率f0 (此时， φA+ φF=-3600)；且在f= f0 时有可能满足起振条件|AF|>1， 所以上图由可能产生正弦波振荡。
，则F
w0
1 RC
3
j(
1 f f0
f0 ) f
F
1
2
32
Байду номын сангаас
f f0
f0 f
f f0 F arctan f0 3 f
幅频、相频特性
当 f=f0时，不但φ=0，且 F 最大，为1/3。
∴RC串并联网络在f0处发生谐振。
要产生正弦波振荡，需满足起振条件：
类型：变压器反馈式 、 电感三点式、 电容三点式
1. LC并联网络的选频特性 理想LC并联网络在谐振时呈纯阻性，且阻抗
无穷大。f较小时，容抗大，网络呈感性； f较大 时，感抗大，网络呈容性。
谐振频率为
f0
2
π
1 LC
在损耗较小时，品质因数及谐振频率
各种损耗等 效电阻
Q 0L 1
RR
L，f C
T网络所引起的反馈为负反馈，对不同频率信号的强弱不同。
所以在谐振频率f0下双T选频网络呈纯阻性，等效电阻很大； 因而电路仅可能产生频率为f0的正弦波振荡。
例题：
已知：R1=10K，R2=100K，Rf=18K
R=10K，C=0.01uF Rw 5.1k
试：求解
R
（1）RW的下限值
（2）振荡频率的调节范围
讨论二：判断图示电路有可能产生正弦波振荡吗？
1）RC 移项式电路（P472的8.4题）
1) RC 移相电路有几级才可能产生 正弦波振荡？
2) 若R 和C 互换呢？
解： ①对上图，因为共射放大电路的输出与输入电压反相 （φA=-1800），且C1和R1、C2和R2、C3和Ri构成三记移相电路， 均为超前网络，故在信号频率由0到无穷大时相移为+2700~00， 因此存在使相移为+1800（ φF=+1800 ）的频率，即存在满足正 弦波振荡相位条件的频率f0 (此时， φA+ φF=0)；且在f= f0 时有可 能满足起振条件|AF|>1，所以上图由可能产生正弦波振荡。故 RC 移相电路有三级才可能产生正弦波振荡。
6. 分类
根据常用选频网络所用元件分类。 1) RC正弦波振荡电路：几百千赫以下 2) LC正弦波振荡电路：几百千赫～几百兆赫 3) 石英晶体正弦波振荡电路：振荡频率稳定
二、RC 正弦波振荡电路
1. RC串并联选频网络(由相同的RC组成的串并联 选频网络如下：)
低频段
.
.
I
Uf
. Uo
高频段
在频率从0～∞ 中必有一个频率 f0，φF＝0º。
8.起2 k振 后二0极.0管1 U电F0i.0R阻1 逐FC渐8减.2Uk小f ， C
Au 二1极+U管(Ro电2+阻R3大)/R1 > 3
R R2 > 2R1 R3
Au T1 + R2R/Rf1=3 Au为f 使 (失1 真R小f ：/ R1R)2< 2R1
三、LC 正弦波振荡电路
起振条件：
L1 L2
M M
rbe RL//
1）RC 移相式振荡电路
C C C R Rf
8
RR
U o
对于
f0
2π
1 6RC
的信号，
一节 RC 环节
移相 90
二节 RC 环节
移相 180 三节 RC 环节
移相 270
F 180
A 180 AF 0 — 满足相位平衡条件
优点：结构简单
缺点：选频特性差，输出波形差
AF
1
因为，RC串并联选频网络
F
1
3
匹配一个电压放大倍数略大于3的放大电路
放大电路的输入电阻Ri
与RC并联支路并联
R
∴要求Ri越大越好
放大电路的输出电阻R0 R 与RC串联支路串联；
∴要求R0越小越好
C
+
放大器
+
CU f U i
Uo
-
-
Ri
Ro
2. 电路组成(的一般原则)
不符合相位条件
根据引入反馈方式的不同，LC正弦波电路分为：变压器反 馈式 、 电感三点式、 电容三点式；所用放大电路视振荡 频率而定，可以是共射电路，也可以是共基电路。
放大电路
构成正弦波振荡电路最 Uo 简单的做法是通过变压器
引入反馈。
反馈网络
2. 变压器反馈式电路（理解）
必须有合适的同铭端！
分析电路是否可能产生正弦
Z 0 Z Q
Q
大
小
0
幅频特性
当f=f0时，电压放大倍数的数 值最大，且附加相移为0。
Q 增大
附加相移
f
90º
对于其余频率的信号，电压放大倍数不但
数值减小，而且存在附加相移。电路举由
0
选频特性。
90º
若在电路中引入正反馈，并能用反馈电压取
相频特性
代输入电压，则电路就称为正弦波振荡电路。
f 0，Uf 0，F 90
. I
. Uo . Uf
f ，Uf 0，F 90
RC串并联选频网络的频率响应(传递函数)
F
U U
f o
R
R∥ 1
j C
1 ＋R ∥
1
j C
j C
F
1
3 j( RC
1
)
RC
令f0
1 2π RC
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
RC串并联正弦振荡电路对放大电路的要求：①对于振荡频率 f0而言，必须是同相放大电路；②对于振荡频率f0而言，电压 放大倍数略大于3； ③输入电阻尽量大； 具有深度负反馈的电压串联负反 ④输出电阻尽量小； 馈放大电路
在f＝f0时，当网络的输入电流为I0时，电容和电感的电流
为QI0。 I•L I•C
形成环流，大小是总电流的 Q 倍 i
+
iL
ur
L
iC C
•
IC
–
U•
I•
I• L
IC
IL
Z0 ZL
I
Qω0 L ω0 L
I Q I
LC选频放大电路→正弦波振荡电路
.
Au
Z
rbe
3. 电感反馈式电路（理解）
U f
Ui ( f f0 )
必要吗？
电感的三个抽头分别接晶
体管的三个极，故称之为电 感三点式电路。
反馈电压取自哪个线圈？N2线圈 反馈电压的极性？同与假定输入的电压极性，存在正反馈。