正弦波振荡器相位平衡条件

正弦波振荡器相位平衡条件
正弦波振荡器是一种不需外加信号，能自动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的自激振荡电路。

正弦波振荡器要产生稳定的正弦波振荡，电路必须要满足振荡的起振和平衡的振幅和相位条件，实现放大→ 选频→ 正反馈→ 再放大，不断自激，产生输出信号的过程，如图1。

这里仅就正弦波振荡器相位平衡条件进行讨论，以
直观迅速地判断正弦波振荡器能否产生振荡。

一．相位平衡条件
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φA +φF = 2nπ （n = 0，1，2，）
φA 是放大电路的移相；
φF 是反馈网络的移相。

二．电路能否自激振荡的判断
正弦波振荡器中，能出现相位变化的有放大和反馈两部分，对这两部分电路的移相进行
分析、归纳，有助于增强振荡器自激振荡条件的理解，提高自激振荡判断的解题能力。

1．放大电路的移相φA
放大电路的移相主要决定于放大电路的形式。

常用的放大电路有：晶体三极管放大器、
场效应管放大器、差分放大器和集成运放等。

职业中专只讨论晶体三极管放大器和集成运放电路。

1）晶体三极管放大器分共射、共基、共集三种组态。

共射电路移相φA = π。

（见图 2）
共基电路移相φA = 0 。

（见图3）
共集电路移相φA = 0 。

（见图4）
2）集成运放电路有
同相输入和反相输入两
种。

同相输入移相φA = 0 。

反相输入移相φA =π。

2．反馈网络的移相φF
反馈网络的移相φF 与信号的频率有关。

通过选频电路，保证了振荡器具有单一的工作频率，也保证了反馈网络移相φF 的单一值。

在各种不同的振荡电路中，反馈网络有的就是选频电路，有的反馈网络与选频电路分开，有的反馈网络是选频电路的一部分。

1） RC选频电路（选频电路就是反馈网络）
A． RC串并联网络（见图19左半部分电路）
当 f = f0 =时，输出电压与反馈电压同相，即φF = 0。

B． RC移相网络
RC移相网络有超前移相和滞后移相两种。

选取不同的R和 C 值，可获得一定频率下的超前移相（φF > 0 ）（图 5）和滞后移相（φF < 0）（图6）值。

2)LC 选频电路
A．变压器反馈式（选频电路与反馈网络分开）
“*”表示变压器的同名端。

图 7、图 8 的变压器初、次级线圈同名端接地，与同相，φF = 0。

图 9、图 10 的变压器初、次级线圈异名端接地，与反相，φF =π。

B．电感电容反馈式（反馈网络是选频电路一部分）由于电感电容反馈网络是LC 选频电路一部分，LC中的多个电感可看作顺向串联，多个电容也可看作串联。

图 11、图 13，与公共点极性相反，与反相，φF =π。

图 12、图 14，与公共点极性相同，与同相，φF = 0。

三．应用举例：
判断下列电路是否产生自激振荡：
1.
解：φ A 判断： VT1 为共基放大电路（交流信号从基极- 发射极输入，基极 - 集电极输出）φA= 0 。

φF判断：选频反馈电路为变压器反馈式，直流电源VCC对交流信号内阻小，交流通路视为短路接地。

变压器初、次级线圈异名端接地，与反相，φF =π。

所以φA+φF= 0+ π=π，不符合相位平衡条件，不能够自激振荡。

2．
解：φA 判断： VT1 、 VT2 为均共射放大电路，φA1=φA2=π。

但图16中VO在L整段，
而图 17 中的 VO在 L 上半段。

φF 判断：反馈网络是选频电路一部分，属电感电容式，图16 L 上与公共点极
性相同，与同相，φF1=0；而图17 L上与公共点极性相反，与反相，
φF2=π。

所以φA1+φF1=π+0 = π，图 16 不符合相位平衡条件，不能够自激振荡。

而φA2+φF2=π+π=2π，图 17 满足相位平衡条件，能够自激振荡。

（此图即电感三点式）3．
解：φA 判断： VT1 为共射放大电路，φA =π。

φF 判断：选频反馈网络是电感电容式，C1 上的与C2上的公共点极性相反，与反相，φF2=π。

所以φA+φF=π+π=2π，满足相位平衡条件，能够自激振荡。

（此图即为改进型电容三点式）
4．
解：此图为文氏电桥振荡电路。

φA 判断：集成运放电路同相输入，φA = 0。

φF 判断：反馈网络是RC串并联网络，与同相，φF = 0。

所以φA+φF = 0+0 = 0，满足相位平衡条件，能够自激振荡。

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