CH4 正弦波振荡器
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
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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。
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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。
正弦波振荡器概述、分类与应用
二、振幅稳定条件 ①稳定过程
若 Vi ViA, Tosc1，干扰使得：
V i V i A T o s c 1 V i T o s c
最后在新的 V
' iA
上重新满足平衡
条件 T(osc) = 1。
V i V i A T o s c 1 V i T o s c
②相位起振条件
T(osc) = A(osc) + f(osc) = 2n
2，···)
(n = 0 ， 1 ，
正弦波振荡器概述 、分类和应用
二、平衡条件 分析： 若在某一频率 o s c 上，V f 与 V i 同相又等幅即V f V i 当环路闭合后：
①主网络将输出正弦振荡电压 V o ,角频率为 o s c ；
正弦波振荡器概述、分 类和应用
正弦波振荡器概述 、分类和应用
概述
功率放大器：将直流电源提供的直流能量转换为按信号规律变 化的交变能量。 特点：被动地，需输入信号控制。 正弦波振荡器(Sinewave Oscillator)：将直流能量转换为频 率和振幅特定的正弦交变能量。 特点：自动地，无需输入信号控制。
③相位稳定条件
| T ()
0 osc
正弦波振荡器概述 、分类和应用
④举例 说明变压器耦合振荡电路满足相位平衡条件。
T() 由两部分组成： •放大器输出电压 V o 对输入电压 V i 的相移 A()； •反馈网络反馈电压 V f 对 V o 的相移 f()。
正弦波振荡器概述 、分类和应用
3.1.1 平衡和起振条件 一、起振条件 分析：
① 刚通电时 ② 谐振回路的选频功能 ③ 变压器绕向正确
放大—选频—反馈—再放大等多次循环
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。
正弦波振荡器
要维持一定振幅的振荡，反馈系数F应设计得大 一些。一般取 1/ 2 ~ 1/8，这样就可以使得在 AoF 1 时 的情况下起振。
由上分析知，反馈型正弦波振荡器的起振条件是：
AoF 1
即
AAo
F1 F
2n
(n 1, 1, )
分别称为振幅起振条件和相位起振条件。
应用：无线电通讯、广播电视，工业上的高频感 应炉、超声波发生器、正弦波信号发生器、半导体 接近开关等。
正弦波振荡电路的组成
(1) 放大电路: 放大信号
(2) 反馈网络: 必须是正反馈，反馈信号即是 放大电路的输入信号
(3) 选频网络: 保证输出为单一频率的正弦波 即使电路只在某一特定频率下满足 自激振荡条件
17.3.2 正弦波振荡电路
正弦波振荡电路用来产生一定频率和幅值的正弦 交流信号。它的频率范围很广，可以从一赫以下到 几百兆以上；输出功率可以从几毫瓦到几十千瓦； 输出的交流电能是从电源的直流电能转换而来的。 常用的正弦波振荡器
LC振荡电路:输出功率大、频率高。 RC振荡电路:输出功率小、频率低。 石英晶体振荡电路：频率稳定度高。
在平衡条件下，反馈到放大管的输入信号正好等于放 大管维持及所需要的输入电压，从而保持反馈环路各点电 压的平衡，使振荡器得以维持。
4.1.2平衡条件
振荡器的平衡条件即为
T ( j) K( j)F( j) 1 也可以表示为 T ( j) KF 1
(4 ─ 9a)
T K F 2n
2) 相位平衡的稳定条件
相位稳定条件指相位平衡条件遭到破坏时，线路本 身能重新建立起相位平衡点的条件；若能建立则仍能保 持其稳定的振荡。
强调指出：相位稳定条件和频率稳定条件实质上是 一回事。因为振荡的角频率就是相位的变化率 d 。
第四章 正弦波振荡器
C、瞬时频稳度：一秒以内；元器件内部噪声
f 0 lim f 0 n
1 n
n i1
(f f
)0 i
0
f 0 f0
2
(f 0)i | fi f 0 |
f 0 lim 1 n | fi f 0 |
n n i1
2 提高LC振荡器频率稳定度的措施
例 4.1 判断图例4.1所示各反馈振荡电路能否正常工作。 其中（ａ）、（ｂ）是交流等效电路, （ｃ）是实用电路。
四、振荡器的频率稳定度 1、频率稳定度定义
根据期频稳度：一天以上；元器件老化
B、短期频稳度：一天以内；电源电压和环境温度的变化 及电路参数的变化
③ 环路增益相位在振荡频率点应为2π的整数倍, 即环路应 是正反馈。 ④ 选频网络应具有负斜率的相频特性。因为在振荡频率点 附近, 可以认为放大器件本身的相频特性为常数, 而反馈网 络通常由变压器、 电阻分压器或电容分压器组成, 其相频 特性也可视为常数, 所以相位稳定条件应该由选频网络实现。 注意LC并联回路阻抗的相频特性和LC串联回路导纳的相频 特性是负斜率, 而LC并联回路导纳的相频特性和LC串联回 路阻抗的相频特性是正斜率。
(n=０, １, ２, …)
２ 平衡过程与平衡条件 反馈振荡器的平衡条件为:
T(ω0)=1
φT(ω0)=2nπ(n=０, １, ２, …)
只要保证起振时环路 增益幅值大于１即可。 而环路增益的相位φT （ω0）则必须维持在 ２ｎπ上, 保证为正反 馈。
３ 平衡状态的稳定性和稳定条件
T (w0) Ui UiA 0 Ui
二、三点式振荡器
１． 电路组成法则
当回路谐振（ω＝ω0）时, 回路呈纯阻性, 有： －Ｘce＝Ｘbe＋Ｘbc
正弦波振荡器的工作原理
正弦波振荡器的工作原理
正弦波振荡器是一种电子设备，用于产生正弦波形的电信号。
它的工作原理基于反馈回路和振荡条件。
正弦波振荡器的核心是反馈回路。
它包括一个放大器和一个滤波器。
放大器的作用是将信号放大到足够的幅度，以弥补后续滤波器的损耗。
滤波器的作用是选择特定频率的信号，并滤除其他频率的干扰。
在很多正弦波振荡器中，滤波器通常是一个RC网络，由电容器和电阻器组成。
振荡条件是实现振荡的必要条件。
这个条件要求放大器的增益和滤波器的频率特性满足一定的准则。
具体来说，放大器的增益必须大于等于1，并且当信号通过滤波器时，相位延迟要达
到360度。
这样才能形成稳定的正弦波振荡。
当电路初次启动时，可能没有足够的信号被放大器放大到满足振荡条件。
因此，正弦波振荡器通常还会使用一个起始信号来启动振荡。
这个起始信号可以是一个外部输入，也可以是来自电路中的其他信号源。
一旦正弦波振荡器开始工作，它将不断地产生正弦波形的信号。
这个信号可以用于各种应用，例如音频放大器、通信系统和仪器测量。
需要注意的是，正弦波振荡器的精确性和稳定性对许多应用来说非常重要。
因此，在设计和制造正弦波振荡器时需要考虑尽
量减小非理想因素的影响，例如温度变化、噪音和电源波动等。
这样才能确保正弦波振荡器输出的信号质量良好。
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》word版
第4章 正弦波振荡器振荡电路是一种能量转换装置，它无需外加信号，就能自动地将直流电能转换成具有一定频率、一定幅度和一定波形的交流信号。
振荡器按输出信号波形的不同，可分为正弦波振荡器和非正弦波振荡器两类。
本章将讨论正弦波振荡器，先介绍自激振荡的概念、产生自激振荡的条件及用相位平衡条件判别电路能否起振，然后介绍正弦波振荡电路的基本工作原理及RC 振荡器、LC 振荡器和石英晶体振荡器的结构特点及应用。
4.1 自激振荡4.1.1自激振荡如果在输入端不外接信号，只是将输出信号的一部分正反馈到输入端以代替输入信号，输出端仍有一定频率和幅度的信号输出，这种现象称为自激振荡。
自激振荡不仅在振荡电路中产生，在放大电路中也可能产生，例如现实生活中在使用扩音机时，如果话筒和音箱的位置安排不合适时，此时虽然没有输入信号，音箱中仍可能会出现啸叫声，这其实也是一种自激振荡，这时的自激振荡是有害的，应尽量消除。
而在振荡电路中，则正是利用自激振荡来工作。
4.1.2振荡条件1.自激振荡的条件产生自激振荡的条件常用图4-1所示框图来分析。
N 是放大电路，放大系数为A ，F 是反馈电路，反馈系数为。
当开关S 接在2位置时，放大电路的输入端与正弦波信号相接，输出电压：＝A。
通过反馈电路得到反馈电压：＝。
4-1 产生自激振荡的条件 若适当调整放大电路和反馈电路的参数，使＝，即两者大小相等，相位相同。
再将开关S 接到1位置，反馈电压即可代替原来的输入信号，仍维持输出电压不变，这样，整个电路就成为一个自激振荡电路。
由此可知：因 ＝ （4-1）故 ＝AU o （4-2） 即 A＝1 （4-3）式（4-3）即为自激振荡的条件。
因为A ＝A (4-4）＝F （4-5）式（4-5）即可用向量的模和幅角来表示。
A ＝AF＋由此可得到自激振荡的两个条件：(1) 幅值平衡条件AF＝1 (4-6)(2) 相位平衡条件＋＝2nπ(4-7)2.起振过程实际的振荡电路并不需要外接信号源，而是靠电路本身“自激”起振。
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能够产生连续的正弦波信号的电路或装置。
其工作原理主要涉及负反馈和多级放大。
首先，正弦波振荡器需要一个放大器来提供正反馈。
放大器输入一个小的信号，经过放大后得到一个较大的信号，然后再经过反馈回到放大器的输入端。
这个反馈信号会与输入信号相加，形成一个增强的信号。
其次，放大器需要一个频率选择网络。
频率选择网络可以选择特定频率范围内的信号进行放大，而抑制其他频率的信号。
这个频率选择网络由电容和电感组成，被称为谐振电路。
谐振电路能够产生一个特定的频率，使其成为正弦波振荡器的频率。
最后，通过不断调整放大器增益和频率选择网络的参数，正弦波振荡器能够在稳定的条件下产生连续的正弦波信号。
当输入的幅度大于输出信号的放大倍数时，放大器会把它抑制回到指定的幅度，使信号保持稳定。
总结起来，正弦波振荡器的工作原理是通过负反馈和多级放大实现连续的正弦波信号输出。
频率选择网络能够选择特定频率范围内的信号进行放大，而抑制其他频率的信号。
不断调整放大器增益和频率选择网络的参数，可以使正弦波振荡器产生稳定的正弦波信号。
正弦波振荡器
谭伟红
2 石英谐振器的电特性
图 3.33 是石英晶体谐振器的等效电路。
图 3.33 晶体谐振器的等 效电路 (a) 包括泛音在内 的等效电路; (b) 谐振频率 附近的等效电路
Lq C0 C0 Cq rq
q 1
q 3
q 5
(a)
(b)
Q
安装电容C0约１pF～１０ｐF 动态电感Lq 约10-3H～102 H
RF
R C Rf
A=3 RF A 1+ Rf
3
R
_ + +
uo
C
RF 2 Rf =210=20k
1 f0 2pRC
=1592 Hz
衡山县职业中专 谭伟红
能自行起的电路1
RT
半导体 热敏电阻
T
R C R
_
起振时RT>2Rf, A>3,易起振。
uo
使
+
C Rf
+
当uo幅度自激增长 达某一值时， RT=2Rf，A=3。 当uo进一步增大时， RT<2Rf ,使A<3。 因此uo幅度自动稳 定于某一幅值。 谭伟红
电容反馈三点式的电 感用晶振替代了。
振荡频率
g 1/ L C
' q
C1C 2 C C1 + C 2
2. 串联型石英晶体振荡器 串联型石英晶体振荡器是把石英振荡器做电阻用。当
振荡器的工作频率等于晶体的串联谐振频率时，F=Fs, 晶
体振荡器的电阻最小；当振荡器的工作频率偏离晶体的串 联谐振频率时，晶体振荡器的阻抗很大，近似开路。
谭伟红
2p LC
例2：电感反馈式
ch4.2自激振荡基本原理祥解
一、与功放比较(从能量角度)
1．功率放大器 将直流电源提供的直流能量转换为按信号规律变化的交 变能量。 特点：被动地，需输入信号控制 2．正弦波振荡器(Sinewave Oscillator) 将直流能量转换为频率和振幅特定的正弦交变能量。 特点：自动地，无需输入信号控制。
3/21
二、正弦波振荡器的应用
Vi ViA环路特性 KF(osc ) 1 Vi KF (osc )
最后达到新的平衡。
16/21
4．环路增益存在两个平衡点的情况 如图所示，振荡器存在着两个平衡点 A 和 B，其中 A 是稳定的，B 点是否稳定？
分析：若使 Vi > ViB ，则 KF(osc) 随之增大，导致 Vi
进一步增大，从而更远离平衡点 B。最后到达平衡点 A。
反之，若 Vi ViB KF (osc ) Vi ，直到停止振荡。
6/21
二、 反馈振荡器的工作原理
放大器
Ui
Ku
.
.
要满足 Uf Ui
Uo 起始信号来自电扰动
反馈网络
Uf
Fu
.
.
起振时要满足 Uf Ui
输出信号大小满足要求
放大器 Ui Ui Ku
时，要能自动稳定输出电压，
.
.
Uo
实现 Uf Ui ，使电路进入
稳定状态，输出幅度和频率
反馈网络 Uf Fu
都稳定的信号。故要有稳幅 环节（正弦波还要有选频网络）。
主要要求：
掌握反馈振荡器的组成和基本工作原理 理解反馈振荡器的起振条件和平衡条件， 了解其稳定条件。 掌握反馈振荡器能否振荡的判断方法。
5/21
4.1.1 反馈振荡器的组成与基本工作原理
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常用的电子设备，用于生成连续的正弦波信号。
它通常由几个主要组件组成，包括放大器、反馈网络和振荡元件。
正弦波振荡器的工作原理可以通过负反馈的概念来解释。
负反馈是一种电路配置，将输出信号的一部分返回到输入端，与输入信号相位相反。
这样做的目的是调节输出信号，使其趋近于输入信号，从而实现稳定的正弦波振荡。
首先，让我们了解一下振荡器的放大器部分。
放大器是振荡器的核心元件，它负责放大电压信号。
放大器接收来自振荡元件的信号，并将其放大到合适的幅度。
振荡器中最常使用的放大器是操作放大器（Op-Amp）。
操作放大器有两个输入端，一个正输入端（+）和一个负输入端（-）。
负反馈是通过将放大器的输出信号与负输入端连接来实现的。
接下来，我们来看看振荡器的反馈网络部分。
反馈网络的作用是将放大器输出的信号返回到放大器的负输入端。
反馈网络包括电容器、电感器和电阻器等元件。
这些元件的组合和连接方式决定了振荡器输出信号的频率。
在负反馈的作用下，反馈网络将一部分输出信号返回到放大器的负输入端，形成一个环路。
这个环路中的信号通过放大器被放大并再次经过反馈网络。
这个过程不断重复，直到输出信号与输入信号的相位差为180度。
当相位差为180度时，反馈信号与输入信号完全相消，输出信号趋近于输入信号的波形。
这种相位差为180度的反馈条件称为“Barkhausen准则”。
为了实现振荡器的稳定工作，还必须满足振荡器条件。
其中一个条件是放大器的增益必须大于1。
只有当放大器的增益大于1时，输出信号的幅度才能保持稳定。
另外，反馈网络必须提供足够的相移来实现180度的反馈相位差。
相位移的大小取决于反馈网络的组合和电路设计。
在实际应用中，正弦波振荡器用于许多领域，如无线通信、音频信号产生等。
振荡器的输出信号频率可以通过选择合适的反馈网络元件和调节放大器的增益来调整。
常见的正弦波振荡器包括Colpitts振荡器、Hartley振荡器和RC相移振荡器等。
正弦波振荡器实验内容和实验步骤
正弦波振荡器实验内容和实验步骤下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。
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正弦波振荡器
或者写成：
A F 1
A0F 1
A F 2n
课后思考题：在LC振荡器中，谐振回路是否等效成一个 电阻？振荡频率是否严格等于谐振回路的谐振频率？
三. 稳定条件
振荡器在工作过程中, 不可避免地要受到各种外界因素变化
的定影因响素,将如引电起源放电大压器波和动回、路温的度参变数化发、生变噪化声,干结扰果等使A。F这些变不化稳,
Uf
是反馈电压、 Ui 是输入电压、
A
是开环电压增益，
F 是反馈系数,
反馈型振荡器 正常工作的 三个条件：
一：起振条件
在接通电源瞬间, 电路中存在各种电扰动, 这些扰动均具
有很宽的频谱。 如果选频网络是由ＬＣ并联谐振回路组成,
则其中只有角频率为 谐振角频率ω0的分量才能通 过反馈产生
较大的 反馈电压 U f 。 如果在谐振频率处, U f 与原输入电
U f
j(
X
jX be be X
bc
)
U
c
X be X ce
U c
由电于路必中须U i满与足U正 c反反馈相：，所所以以UUi与f
U f
与
同相，而在共射 U c 反相
即：
X be 0 X ce
V
X1
X2
C2
C1
X3 L
(a)
V
L2
L1
X1
X2
X3 C
(b)
(a) 电容反馈振荡器; (b) 电感反馈振荡器
A 0
U c UC UCQ
Z
0
0
1)振幅平衡的稳定条件
2)相位平衡的稳定条件
第三节 反馈型LC振荡器
一 ，互感耦合振荡电路 二，电容反馈振荡电路 三，电感反馈振荡电路 电感三点式和电容三点式振荡电路的比较
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高频电子线路
u f ui Au F 1
增幅振荡；
u f ui Au F 1
等幅振荡；
u f ui Au F 1
减幅振荡；
对三极管放大器而言，输入信号的幅度与放大器的增益之 间的关系为： Au<1/F，F↓→ Au 1 不振荡 1 F1 A点：Au=1/F， A F2 1 等幅振荡。 F3
C1 L C2
(a)
V
C2 L (b)
C1
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→振荡周期↓ → ω ↑ +Δφ -Δφ uf超前ui uf滞后ui ω↑ ω↓
讨论频率稳 定的依据
因-----------------------果
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高频电子线路
3、频率稳定条件
欲保持相位平衡点稳定，就要求外界引起fg变化 时，电路本身具有自动恢复相位平衡的能力。
a
不稳定平衡点
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b
稳定平衡点
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高频电子线路
(一)、振幅稳定条件
1：A点是稳定平衡点。
Au
A
∵uiA↑→Au↓→AuF<1；减幅 振荡→自动回到A点； uiA↓→Au↑→AuF>1；增幅振 荡→自动回到A点； ∴振幅稳定 靠有源器件 的非线性特 性实现
1 F2
dt
1、相位稳定的含义 ∑φ=0被破坏后，电路本身能否重新建立新的相位平衡 点，即再次使∑φ=0。 故：相位稳定条件是指相位平衡状态可重建的条件。
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高频电子线路 2、外界因素引起相位(ωg)变化 若某种原因使∑φ≠0
+Δφ↑→表示uf超前ui(前次uf)一相角；
先看是否满足相位平衡条件－－即必需
＋
. Ub X2
V － －
. Uc
＋
. X 1 I X3
是正反馈。
一般情况下, 回路Q值很高， 因此回路电流I远大于晶体 管的基极电流 İb 、集电极 电流 İ c以及发射极电流 İe, 可以忽略不计。 故有
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ub j I X 2 uc j I X 1
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高频电子线路
三 三点式振荡器
1、三点式振荡电路的组成 2、三点式振荡电路的判别准则 3、三点式振荡电路的分类 4、电容三点式电路的性能分析 5、电感三点式电路的性能分析 6、两种改进型的电容三点式电路
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高频电子线路
1、三点式振荡电路的组成
直流偏置电路－－固定分夺与自偏压 的综合。 交流通路－－LC回路的三个端点与晶 体管的三个电极分别连接而成的电 路。 X1、X2、X3分别为电抗元件－－电感、 电容、或者二者的串、并联电路， 其电抗在振荡频率点处不等于0，也 不为无穷大。
Uo
I
Xc Xc
Uf
IL
uf
uo
要满足正反馈条件， IL 电流在be电抗上产 生的反馈电压必须再 滞后电流900，故Xbe 必呈容抗。
ui
Xce、Xbe同为容抗；Xcb为感抗
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高频电子线路
Xc
XL
Uo
I
XL XL
Uo
I
Xc Xc
因此X1、 X2应为 同性质的电抗元 件。
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矢量图分析法
A：若Xce为感抗
X ce X cb X be 0
Xc
Uo
I
XL XL
uo
ui
Uf
Ic
则cb、be端电抗X1 +X2 必为容抗；输出电压 Uo在X1 +X2支路电流 为Ic。，超前电压uo有 900。
T进入截 止、饱和 区 θ↓ Ic下凹 Ic1m、u0 上升缓 慢
∵uf(ui) ↑
Uf=前次的ui，振幅稳定下来，达到平衡。 ∴靠器件的非 线性来实现平 衡。
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注意：能否从能量的观点来 解释？
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高频电子线路 2、平衡条件
u f ui
Au F 1
(二)、起振条件 uf怎么来的？
1、起振过程：以三极管 放大器的振荡电路为例
放大器 u f (s) A(s) 反馈网络 F(s)
ui (s)
uo (s)
Ec
T导通 ic↑
放大
ic1 uo
正反馈
uf
(最初 的ui)
∴放大----正反馈积累使振荡由小到大建立 起来；故振荡器必须为闭环正反馈系统。
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高频电子线路 2、起振条件
Uf与ui必同相 (正反馈)； Uf>ui，反馈 足够强
u f ui
u (s)
s
放大器 u f (s) A(s) 反馈网络 F(s)
ui (s)
uo (s)
uf
uo
uf
Au F 1
ui
2：稳定条件
Au uiA ui |A 0 提高幅度稳定性的措施： ui
0
A：减小不稳定性因素，(Ec、Ta稳定) B： 稳幅能力增强 u A i 2013-3-30
A | | u
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(二)、频率(相位)稳定条件
d dt
∴相位变化 ←→fg变化。
Au y fe Z p ( )
Φfe、φF随频率变化不显著。 ∵fg<<fT， Φfe≈0 即要求谐振回路相频特性具 有负斜率。
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A fe 0 0
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讨论 ：
2
频稳条件是由LC回路相频特性保证。 LC相频特性正好具有负斜率
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第四章 正弦波振荡器
第1节 概述 第2节 反馈振荡器的原理 第3节 LC 振 荡 器 第4节 频率稳定度 第5节 LC振荡器的设计考虑 第6节 石英晶体振荡器 第7节 振荡器中的几种现象
高频电子线路
第节.1： 概述
1、振荡器----无需外加信号的输入，而自动的产 生一个稳定频率与稳定幅度的输出信号的电路 称为振荡器。 2、用途及要求
f g f0 1
A：φA+φf=0，相位平衡条件，确定 振荡频率。 B：Au×F=1，振幅平衡条件，确 定输出信号振幅。
若用LC谐振回路作为选 频网络； 可确定振荡频率fg。
条件：φfe=0，φf=0，不考虑T 的结电容的相移，反馈网络 为常数，无相移。
2 LC
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g
+Δφ( 外)
相位 变化
抵消外因 产生的Δφ
电路
要求电路相 频特性为：
ω↑
-Δφ
( )
ω↓
电路
∑φ=0
(外)
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+Δφ
( )
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∑φ=0
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( ) | g 0
振荡器的频率 稳定条件
A F
f g f g'
0
A点：o F 0
且o -F 3
0
0 30
2
A
A'
'
fg fg
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若外因产生△φF→fg↑ →LC产生-△φ0 →重新使φ0 +φF=0 在A’点重建相位平衡。
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Q
2
Q越大，fg变化越小， 频率稳定性越好。 A：频稳条件由选频网络相频特 性保证。
反馈电压取自电容两端， 称为电容三点式电路。
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高频电子线路 图中是一些常见振荡器的高频电路, 请读者自行 判断它们是由哪种基本线路演变而来的？
(a) Cb c
(b)
(c)
(d)
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(e)
(f)
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高频电子线路
4、电容三点式 －－基本的电容三点式电路：
2、振荡器的三个条件 起振条件 Au F 1 平衡条件 稳定条件 Au F 1
Au |A 0 ui
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( ) | g 0
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第3节
LC 振 荡 器
一 二 三 四
LC振荡器概述 变压器耦合的LC振荡器 三点式振荡器 E1648单片集成振荡器
Os的 组成
小结
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高频电子线路 (一)： 反馈振荡器的电路组成