第10章正弦波振荡电路(机械工业黄丽亚)
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。
正弦波振荡电路基本原理.ppt
f02π
1 LC1C2 (C1+C2)
若C C1且C C2，则
f0
2π
1 LC
电路特点：波形好，振荡频率调整范围小，适于频
率固定的场合。 用LC并联回路担任选频网络的ＬＣ正弦波振器。其 振荡频率一般在１MHz以上，甚至可高达 1000MHz。
9.2.3 石英晶体振荡器 1.石英晶体的基本特点 SiO2结晶体按一定方向切割的晶片。 压电效应和压电振荡：机械变形和电场的关系 固有频率取决于其几何尺寸，故非常稳定。
多谐电路
工作波形
输出信号周期：
T = T 1+ T 2= 0 .7 (R 1+ 2 R 2 )C
振荡频率和占空比分别为 ：
1 1.43
f
= T
R1
+2R2C
q=T1 R1 +R2 T R1 +2R2
（2）施密特触发器：
施密特触发器
工作波形
【施密特触发器的应用】 （1）将正弦波（或三角波）变换成矩形波； （2）波形的整形； （3）幅度鉴别。
33 2020/11/14
矩形波发生器
（3）延迟环节：使得两个状态均维持一定的时 间，决定振荡频率。利用RC电路实现。
电容上的波形
输出波形
35 2020/11/14
3.原理分析 （1）电容初始电压为零，设电源接通瞬间电压比较 器输出高电平 +U（Z 第一暂态），电压比较器同相 输入端的电位为
u+
fp
fs与fp值非接近。
28 2020/11/14
3.石英晶体振荡器电路类型 （1）串联型石英晶体振荡器：当石英晶体发生 串联谐振，即 f = fs
RC正弦波振荡电路 ppt课件
具有正负反馈两个通路的RC正弦波振荡器
正负反馈两个通路的RC正弦波振荡器框图 正反馈网络 B+ : 产生振荡所必须；负反馈网络 B- : 抑制高次谐波。
实现振荡器的两种方案
1、B+ 为带通特性， B-为全通特性 2、B- 为带通特性， B+为全通特性
在 f0附近，正反馈 >负反馈， 满足起振条件；
1 3
AB A( ) 1 起振条件
1
Rf 1
正反馈网络的传3输系数R：f 1 R f 2
BBB R 1Z1Z13R1ZR2f2R1R1ff2R1RCC12f22CRRR112f 1Cj31(12R2CCA11
1
R1C2
)
R 2R 平衡时要求
• 模拟微分方程的求解。已知自由振荡的数学模型是二阶微
分方程：
d 2uo dt 2
o
duo dt
2ouo
0
上式经两次微分可得：
uo 0 uodt 02 uodt dt
0 uo 0 uodtdt
PPT课件
9
只有当ε=0时，其解为等幅振荡。但是，由于开机时电路初始状 态的随机性，容易造成使ε<0，而使电路停振。故一般选ε>0， 电路起振后产生增幅振荡，再增设限幅电路使其趋于等幅振荡。
远离 f0时，负反馈 >正反馈，抑制PP高T课次件谐波。
3
B 文氏电桥振荡器
Rf 1
电负阻反Rf1馈和系R数f2组成负反馈网络，R全f 1通网R f络2
正电反路馈的网环络反有馈电系阻数R为1﹑R2和电容C1﹑C2组成，
具A有B带通A特(性B B )
B 两称个为反 文馈 氏网 电o络 桥构振R成荡1C一器个。电桥，故此振荡器
正弦波振荡器原理基础PPT课件
第20页/共73页
调基电路
调基电路振荡频率在较宽 的范围改变时，振幅比较平衡。
Rb1
由于基极和发射极之间的
输入阻抗比较低，为了避免过多
地影响回路的Q值，故在调基和
调发这两个电路中，晶体管与振
(n 1, 1, ) (相位平衡)
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。
第8页/共73页
用电路参数表示振荡器的平衡条件：
Ic1 icmax1(c ) gcvb (1 cosc )1(c ) yfeVb1(c ) yfeVi
地影响回路的Q值，故在调基和 b1
调发这两个电路中，晶体管与振 荡回路作部分耦合。
Rb2
VCC L2
M
Ce
Cb
L1 C Ro
（c）调发电路
第23页/共73页
互感耦合振荡器在调整反馈(改变M)时，基本上不影响振荡频率。但由 于分布电容的存在，在频率较高时，难于做出稳定性高的变压器。因此，它 们的工作频率不宜过高，一般应用于中、短波波段。
件应为
＜0
写成偏微分形式，即
或
<0
(Y Z F ) <0
由于y和F对于频率变化的敏感性一般远小于Z对频率变化的敏感性，即
Y Z
F Z
因此， 相位稳定条件应为
Z ＜0
第15页/共73页
振荡器的相位稳定的条件说明只有谐振回路的相频特性曲线Z=f()在工作频 率附近具有负的斜率，才能满足频率稳定条件。
黄丽亚编模电 习题答案
4.3.9 B|B|B|C 4.3.11 C|B
4.3.10 A|C 4.3.12 B|A
4.3.13 A|C
4.3.14 C|B|C|C
4.3.15 B|B|C|C|A|C 4.3.17 B|B
4.3.16 A|A|B 4.3.18 3MHz|200MHz|100
20
0
1
10 10 2 10 3 10 4 10 5 10 6 10 7 f / Hz
4.3.8 在阻容耦合放大电路中，耦合电容的大小将影响____，线路分布电容的
大小将影响_____，晶体管的极间电容的大小将影响____。试选择正确答案填
空（ A、上限截止频率的高低，B、下限截止频率的高低）。
4.3.9 某放大电路电压放大倍数 A&u 的折线近似幅频特性如题图所示。则中频 电压放大倍数 A&um 为____（A、60，B、1000，C、3）倍，下限截止频率为
解解：：（1）输入信号为单一频率正弦波，所以不存在频率失真问题。但由于输
入信号幅度较大（为 0.1V）,经 100 倍的放大后峰峰值为 0.1×2×100＝20V，
题 4.4.1 图
（1）分析该放大器的中频增益 AuI、上限频率 fH 和下限频率 fL、通频带 BW；
（2）当 ui =10sin(4π×106 t)(mV)+20sin(2π×104 t)(mV) 和 ui =10sin(2π×5t)(mV)+20sin(2π×104 t)(mV)时，输出信号有无失真？
Rg
1MΩ ui
VGG
0.1µF
RL 20kΩ
uo
仍为方波，并且周期与输入相同，B、仍为方波，但周期与输入不同，C、波
正弦波振荡器29页PPT
三、相位(频率)稳定条件 1．T(osc) 的偏移对振荡频率的影响
① 由相位平衡条件
T(osc) = 2n(n 0，1，2，···)，表明每次放大和反
馈后的电压与原输入电压同相。
② 若某种原因使 T(osc) > 0 ③ 若某种原因使 T(osc) < 0
2．相位(频率)稳定的讨论
① 若某种原因使 T(osc) > 0(即 > osc)，由特性， T() < 0， Vi 的超前势必受到
则：① 振幅平衡条件：环路增益的模 T(osc) = 1
② 相位平衡条件：环路增益的相角
T(osc) = 2n
(n 0，1，2，···)
3．讨论
反馈振荡器需同时满足起振条件与平衡条件：
① 起振时，T(osc) > 1，Vi 迅速增长； ② 随后，T(osc)下降，Vi 的增长速度变慢；
③ 到 T(osc) = 1 时，Vi 停止
② 振荡器有回到平衡状态的趋势。当干扰消失后，能 回到平衡状态。原平衡状态是稳定的。
二、振幅稳定条件
1．稳定过程
若 Vi ViA, T(osc)1，干扰使：
Vi ViA环 路 特 性 T(osc)1 V i T(osc)
最后在新的 ViA 上重新满足平衡条件 T(osc) = 1
Vi ViA环 路 特 性T(osc)1 V i T(osc)
二、平衡条件
1．分析 若在某一频率 osc 上，Vf 与 Vi 同相又等幅，即 Vf Vi
当环路闭合后：
① 主网络将输出正弦振荡电压 Vo ，角频率为 osc 。
② 所需输入电压 Vi 全部由反馈电压 Vf 提供，无需外 加输入电压。
2．平衡条件
正弦波振荡电路的分析方法word精品
波形产生电路的设计1正弦波振荡电路的分析方法 2 RC 正弦波振荡电路 3LC 正弦波振荡电路4石英晶体振荡器5非正弦波发生电路 一、正弦波振荡电路的分析方法1 •产生正弦波振荡的条件即：U f FU 。
FA® U i2.分析步骤：(1) 判断能否产生正弦波振荡a. 检查电路是否具备正弦波振荡的组成部分；b. 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；c. 分析电路是否满足自激振荡的相位平衡条件和振幅平衡条件。
(2) 判断相位平衡条件的方法是：瞬时极性法。
估算振荡频率和起振条件，振荡频率由相位平衡条件决定。
a. 写出回路增益 AF 的表示式 b.令A F 2n n ,即可求得满足该条件的f 。
，此频率即为振荡频率;c.令ff 0时的|AF | 1，即得起振条件。
3 •正弦波产生电路一般应包括以下几个基本组成部分(1)放大电路。
所以产生正弦波振荡的条件是: AFAF幅度平衡条件arg AF A F2n n0,1,2,相位平衡条件U i如果反馈电压 也有一个正弦波信号uf 与原输入信号 ――自激振荡。
由此知放大电路产生自激振荡的条件是:U f U i完全相等，则即使无外输入信号，放大电路输出端ui（2）反馈网络。
⑶选频网络。
⑷稳幅电路。
判断一个电路是否为正弦波振荡器，就看其组成是否含有上述四个部分。
二、RC正弦波振荡电路（文氏电桥）（一）RC串并联网络振荡电路电路组成：放大电路——集成运放 A ；选频与正反馈网络一一R、C串并联电路；稳幅环节——RF与R组成的负反馈电路。
1. RC串并联网络的选频特性R2F U f2 ________ 1j R2C2U 1 2 R丄R2j C i 1 j R2C2(1RR2C2)C1j( R1C2R2C1图8.2.2取R1 = R2 = R , C1 = C2 = C ,令1RC则:13 j( 0)得RC串并联电路的幅频特性为:1丄RC2.振荡频率与起振条件11.振荡频率f o2 RC3•振荡电路中的负反馈（自动稳幅）引入电压串联负反馈，可以提高放大倍数的稳定性，改善振荡电路的输出波形，提高带负载能力。
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
chapter正弦波振荡电路实用PPT学习教案
C1
CB RB2
RE
C2
CC RL RE
s p
晶体
Cq
C1
Lq
C0
RL
rq Le
C2
(b)
(a) 图10.32 并联型石英晶体振荡器 (a)原理电路; (b)交流通路
第50页/共54页
晶体
Cq
C1
RE
Lq
C0
RL
rq Le
C2
g
1
Lq
C0' Cq
C
' 0
Cq
(b)
其 中C0'
C0
C1C2 C1 C2
起振
平衡
反馈振荡器的振荡过程
第2页/共54页
起振条件：
••
Au Fu 1
Au Fu 1 幅度起振条件
A F 2n n 0,1,2 相位起振条件
第3页/共54页
平衡条件：
••
Au Fu 1
Au Fu 1 振幅平衡条件
A F 2n n 0,1,2 相位平衡条件
第4页/共54页
一、RC超前移相网络振荡器：
反压电效应（电致伸缩）是指在晶 体片两个表面上施加电压E，晶体会产生 机械变形，如延伸。当电压的极性相反 时，晶体就会收缩。
反压电效应把电能转换成机械能。
第38页/共54页
当外加电压频率等于晶体的固有频 率时，振动幅度最大，称为谐振。
晶体是一种具有谐振性能的换能器 ，因此称为石英谐振器。
第39页/共54页
1 L C1C2
C1 C2
3 )求反馈系数F
F C1 C1 C2
第31页/共54页
10.3.3 电感三点式振荡器电路
正弦波压控振荡课程设计
武汉理工大学《高频电子线路》课程设计说明书摘要随着现代通信技术的发展，各种通信设备层出不穷，涉及信息收发的各种仪器在调制和解调过程中，都必须依靠高精度的振荡源，否则信息将无法发送和接收，因而个正通信设备中几乎都离不开高稳定度的振荡源。
振荡器的种类有很多，包括反馈式振荡器、负阻式振荡器等，本次课程设计主要完成正弦波压控振荡器（VCO）的设计。
包含有压控元件作为频率控制器件的振荡器就称为压控振荡器，压控振荡器广泛应用于各种发射机载波源、扩频通讯载波源或作为混频器本振源。
本次设计利用晶体管、变容二极管等分立元件完成相关设计，并达到设计要求。
关键字：正弦波振荡器变容二极管 VCOAbstractWith the development of modern communications technology, a variety of communications equipment and related information sent to or from a variety of instruments in the modulation and demodulation process, must rely on high-precision oscillations, otherwise the information will not be able to send and receive, and thus a positive communication equipment almost without high stability of oscillations. Oscillator types include feedback oscillator, negative resistance oscillator, etc, this course is designed mainly to complete the sine wave voltage controlled oscillator (VCO) design. Contains a voltage-controlled components as the oscillator frequency control device is called a voltage controlled oscillators, voltage controlled oscillators widely transmitters carrier source, spread spectrum communications carrier source or as a mixer local oscillator. This design using transistors, varactor diodes, etc to complete discrete components, and related design meet the design requirements.Keywords: sine wave oscillator varactor VCO1正弦波压控震荡器介绍1.1正弦波振荡器正弦波振荡器的作用是产生频率稳定、幅度不变的正弦波输出。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
Ui
·
Uo
A
Au Fu 1
U f Ui
Uf
·
F
Au Fu
Aue jA Fue jF
A F e j(A F ) uu
Au Fu 1 幅度起振条件
A F 2n n 0,1,2 相位起振条件
2020年1月19日星期日
模拟电子技术
10
2.平衡条件
RC 电路作为选频网络的振荡器。振荡频率较低， 一般在几十kHz以下。
RC移相振荡器 选频网络采用RC超前或滞后移相网络。
RC选频振荡器 选频网络采用RC串并联谐振网络。
2020年1月19日星期日
模拟电子技术
15
10.2.1 RC移相振荡器
·
＋
I
C
＋
超前移相网络
U·i
R
U·o
·
＋
I
R
＋
滞后移相网络
2020年1月19日星期日
模拟电子技术
4
附录
文氏电桥振荡电路 LC并联谐振回路的特性 LC正弦波振荡电路分析 稳频措施 串联晶体振荡器举例
2020年1月19日星期日
模拟电子技术
5
振荡电路是指在没有 输入信号的条件下, 能够自 行产生一定幅度、一定频率的输出信号的电路。
张弛振荡电路（产生方波、锯齿波形等）
2020年1月19日星期日
模拟电子技术
22
10.3.1变压器耦合反馈式振荡器
(CE)
(CB)
(CB)
＋-
＋
U·o
Tr
＋ U·f
＋ U·i
－
＋ U·o
Tr ＋
U·f
U·－i －
－
－
－
Tr
＋
＋
＋ U· f
U·i －
U·o
－ －
(a)
(b)
(c)
是否满足正反馈判断方法：“射基（集）同名”规则
CE：射基同名； CB：射集同名。 CC：射基同名。
Au Fu 1
U f Ui
Ui
·
Uo
A
Uf
·
F
Au Fu
Aue jA Fue jF
A F e j(A F ) uu
Au Fu 1 振幅平衡条件
A F 2n n 0,1,2 相位平衡条件
2020年1月19日星期日
模拟电子技术
11
Au
负阻型
正弦振荡电路 反馈型
RC振荡器 LC振荡器 晶体振荡器
2020年1月19日星期日
模拟电子技术
6
10-1 振荡的基本原理
一、反馈放大器的基本方程
Xi
X
' i
Xo
A
· ·
Xf
F
图10.1 反馈放大器
2020年1月19日星期日
模拟电子技术
7
· ·
Xi
X
' i
Xo
A
Xf
F
Af
2020年1月19日星期日
模拟电子技术
12
①
Z
0 g
A
－E
图10.5 LC并联回路负载相角与频率的关系
2020年1月19日星期日
模拟电子技术
13
Au Fu 1 Au Fu 1
起振
平衡
反馈振荡器的振荡过程
2020年1月19日星期日
模拟电子技术
14
10.2 RC正弦波振荡器
Fu
Aue jA Fue jF
A F e j(A F ) uu
1
Au
Uo
Ic ZL
gme jY Z Le jZ
Aue jA
Ui U i
Fu
U
f
Fue jF
Uo
A F Y Z F 0 (取n=0)
令 Y F E 则 Z E
－
－
Rf
A
－
R1
R
(a)
g
1 RC
(b)
Rf 2R1
图10.22 文氏电桥振荡器
2020年1月19日星期日
模拟电子技术
＋
R C
C
21
10.3 LC正弦波振荡器
采用LC谐振回路作为选频网络的反馈式振荡器称为 LC正弦波振荡器。可以产生几十兆赫以上的正弦波 信号。
变压器耦合反馈式
电感或电容反馈式
图10.23 三种不同接法的变压器耦合反馈式振荡器
2020年1月19日星期日
模拟电子技术
23
10.3.2. 电容反馈式振荡电路
．
c
．
IC
IL
L
．
b
Uo
C1
．．
Ub Uf e
C2
图10.24电容反馈式振荡器的交流通路（CE）
模拟电子技术
1 3
0
19
H(
1 3
H
U f U o
(
＋ 90°
＋
0
·
Uf
－
o 0＝ RR11CC
(b)
－ 90° (c)
图10.21 RC串并联网络的频率特性曲线
2020年1月19日星期日
模拟电子技术
20
Hale Waihona Puke ＋＋A－
＋
t° R
U·i
t° Rf
R1
－
U·o C
＋
C
R U·f
10.2 RC正弦波振荡器
10.2.1 RC移相振荡器
10.2.2 RC选频振荡器
2020年1月19日星期日
模拟电子技术
2
10.3 LC正弦波振荡器 10.3.1 变压器耦合反馈式振荡器 10.3.2 电容反馈式振荡电路 10.3.3 电感反馈式振荡电路
2020年1月19日星期日
模拟电子技术
3
10.4 石英晶体振荡器 10.4.1关于振荡频率的几个指标 10.4.2 石英晶体的物理特性和电特性 10.4.3 串联型石英晶体振荡器 10.4.4 并联型石英晶体振荡器
U·i
C
U·o
－
－
－
－
(a)
(b)
图10.17 RC串联移相网络
2020年1月19日星期日
模拟电子技术
16
H()
1 0.7
0
()
截止频率
C＝
1
τ= RC
H
U o U i
＋ 90° ＋ 45°
0
C
图10.18 RC串联超前网络的频率特性曲线
2020年1月19日星期日
模拟电子技术
第十章 正弦波振荡电路
（1）掌握正弦波振荡电路的组成和振荡原理。 （2）掌握RC桥式正弦波振荡电路的组成、工作原理。 （3）了解LC正弦波振荡电路和石英晶体正弦波振荡 电路的组成、工作原理和性能特点。
2020年1月19日星期日
模拟电子技术
1
10-1 振荡的基本原理
一、反馈放大器的基本方程
二、起振过程和平衡条件
17
R1
＋ U·i －R
Rf
－
C CC
－ ＋
＋
U·o R
R
U·f
＋
－
g
1 6RC
R f 29 R1
图10.19 RC超前移相网络振荡器
2020年1月19日星期日
模拟电子技术
18
10.2.2 RC选频振荡器
＋ R
C
·
Uo
＋
C －
·
R Uf －
图10.20 (RaC) 串并联网络
2020年1月19日星期日
Xo
A
Xi 1 AF
当 A F 1时, A f , X i 0,
称振荡或自激。
2020年1月19日星期日
模拟电子技术
8
二、起振过程和平衡条件
Ui
·
Uo
A
Uf
·
F
图10.1‘ 反馈型振荡器组成方框图
2020年1月19日星期日
模拟电子技术
9
1．起振过程及起振条件