电子电路设计实验LAB4正弦波振荡器设计2016
电子信息专业电子线路实验之- 正弦波振荡器实验
实验三 正弦波振荡器实验一、实验目的1、掌握晶体管（振荡管）工作状态、反馈大小对振荡幅度与波形的影响。
2、掌握改进型电容三点式正弦波振荡器的工作原理及振荡性能的测量方法。
3、研究外界条件变化对振荡频率稳定度的影响。
4、比较LC 振荡器和晶体振荡器频率稳定度，加深对晶体振荡器频率稳定度高的理解。
二、实验内容1、 调试LC 振荡电路特性，观察各点波形并测量其频率。
2、 观察振荡状态与晶体管工作状态的关系。
3、 观察反馈系数对振荡器性能的影响。
4、 比较LC 振荡器和晶体振荡器频率稳定度。
三、实验仪器1、双踪示波器 一台2、万用表 一块3、调试工具 一套四、实验原理正弦波振荡器是应用非常广泛的一类电路，产生正弦信号的振荡电路形式很多，但归纳起来，不外是RC 、LC 和晶体振荡器三种形式。
在本实验研究的主要是LC 三端式振荡器及晶体振荡器。
LC 三端式振荡器的基本电路如图（4-1）所示：根据相位平衡条件，图中构成振荡电路的三个电抗中间，X 1、X 2必须为同性质的电抗，X 3必须为异性质的电抗，且它们之间应满足下列关系式：()213X X X +-= （4-1）这就是LC 三端式振荡器相位平衡条件的判断准则。
若X 1和X 2均为容抗，X 3为感抗，则为电容三端式振荡电路；若X 1和X 2均为感抗，X 3为容抗，则为电感三端式振荡器。
下面以电容三端式振荡器为例分析其原理。
1、电容三端式振荡器共基电容三端式振荡器的基本电路如图4-2所示。
图中C3为耦合电容。
图中与发射极连接的两个电抗为同性质的容抗元件C1和C2，与基极连接的为两个异性质的电抗元件C2和L ，根据判别准则，该电路满足相位条件。
若要它产生正弦波，还须满足振幅起振条件，即：01A F ⋅>(4-2)图4-1 三端式振荡器的交流等效电路式中A O 为电路刚起振时，振荡管工作状态为小信号时的电压增益；F 是反馈系数，只要求出A O 和F 值，便可知道电路有关参数与它的关系。
正弦波振荡器的设计 高频电子线路课程设计
正弦波振荡器的设计高频电子线路课程设计
正弦波振荡器是一种能够产生正弦波的振荡器，在电子线路设计中非常重要。
它有着
广泛的应用，如信号源、调制器和解调器等。
本文主要介绍电子工程中一种高频正弦波振
荡器的设计原理。
正弦波振荡器的设计需要考虑的因素很多，其中比较重要的参数有振荡频率、可靠性、污染物、灵敏度和稳定性等。
综合以上几个参数可以构建出一个满足要求的正弦波振荡器。
实现正弦波振荡器的设计，首先需要搭建电路，电路框图如下所示：
（图）
这是一个普通的多级高频正弦波振荡电路。
它包括四个级别，分别是上放大级、下放
大级、延迟级和信号调节级。
由于这个电路有两个放大级，其频率可以调节范围比较大，但最大的频率不能超过2GHz。
像栅极电容器、延迟电阻等元件可用来控制和调节振荡频率。
这些元件不仅可提升振荡频率，而且还可以降低振荡振幅，以及改善振荡器的可靠
性和稳定性。
正弦波振荡器的设计是一项有趣的研究课题。
它可以满足工业和商业应用的各种需求，正弦波的清晰度和稳定度也极大地增强了电子设备的可靠性。
高频正弦波振荡器的设计原
理完全可以参考上文的框图，依据电路的架构结合参数，可以根据不同的特性需求进行振
荡电路的搭建。
具体实施方法还需要实验进行最后的优化，以获得更好的设计效果。
模拟电子实验报告四-正弦波振荡器
姓名：学号：班级：成绩：实验名称： 正弦波振荡器一、实验目的（1）掌握静态工作点的设定方法。
（2）了解反馈的概念和反馈放大电路的方框图。
（3）掌握放大电路的放大倍数的一般表达式。
（4）验证产生正弦波激荡放大反馈电路1=AF 以及信号的频率。
二、实验原理（1）反馈放大电路方框图如图1所示图1（2）静态工作点的确定观察输入波与输出波，判断输出波有无失真情况，若没有失真则表示此时即为静态工作点，反之不是。
（3）基本放大电路的放大倍数AioX X A =其中o X 为输出，i X 为输入,由于本实验室两级放大电路，所以A 的相位应为0，即0=A ϕ（4）反馈系数Fof X X F =其中f X 为反馈，o X 为输出。
由于本实验引入正反馈所以F 的相位应为0，即0=F ϕ（5）产生正弦波激荡放大电路1=AF要使1=AF 成立必须满足连个条件：1、n A F πϕϕ2=+，2、1=AF三、实验仪器与元器件（1）正弦波振荡器 1台 （2）模拟电路实验台 1台 （3）万用表（电压表、电流表、毫伏表） 1个 （4）示波器 1台 （5）信号发生器 1台 （6）导线 若干四、实验内容（1）调整放大电路静态工作点，观察示波器，使输出波形不失真。
（2）连接电路，观察输出波形，反馈波形，输入波形的相位关系，判断是否满足理论情况。
由上图可得出0=A ϕ，0=F ϕ。
（3）测试频率大小，判断是否满足理论值。
理论值：HZ RC f 1000001.0*01.0*16*2121≈*==ππ实际值如上图频率计所示为1006HZ 所以符合理论情况，幅值关系为3倍。
五、实验数据分析（1）静态工作点为直流负载线与输入特性曲线的交点，不宜偏高或偏低，可选择选择中间的Q 为合适的静态工作点，对应的V U CEQ 6=，也可通过观察输出波形和输入波形，判断输出波形是否失真，来确定静态工作点。
（2）正弦波振荡器满足1=AF ，即满足1、n A F πϕϕ2=+，2、1=AF 。
实验四_正弦波振荡器实验
实验四 正弦波振荡器实验一、实验目的1、学习用集成运放构成正弦波发生器。
2、学习波形发生器的调整和主要性能指标的测试方法。
二、实验仪器模拟电路箱( )、数字万用表( )、双踪示波器( )、信号发生器( )等三、实验原理图4-1为RC 桥式正弦波振荡器。
其中RC 串、并联电路构成正反馈支路，同时兼作选频网络，R 1、R 2、R w 及二极管等元件构成负反馈和稳幅环节。
调节电位器R w ，可以改变负反馈深度，以满足振荡的振幅条件和改善波形。
利用两个反向并联二极管D 1、D 2正向电阻的非线性特性来实现稳幅。
D 1、D 2采用硅管(温度稳定性好)，且要求特性匹配，才能保证输出波形正、负半周对称。
R 3的接入是为了削弱二极管非线性的影响，以改善波形失真。
电路的振荡频率 RC f o π21=起振的幅值条件 21≥R R f图4-1 RC 桥式正弦波振荡器式中)(32D w f R R R R R ++=，D R 为二极管正向导通电阻。
调整反馈电阻f R (调w R )，使电路起振，且波形失真最小。
如不能起振，则说明负反馈太强，应适当加大f R 。
如波形失真严重,则应适当减小f R 。
改变选频网络的参数C 或R ，即可调节振荡频率。
一般采用改变电容C 作频率量程切换，而调节R 作量程内的频率细调。
四、实验内容按图4-1连接实验电路，输出端接示波器，实验步骤如下：（1）接通土12V 电源，调节电位器R w ，使输出波形从无到有，从正弦波到出现失真。
描绘o U 的波形，记下临界起振、正弦波输出及失真情况下的R w 值，分析负反馈强、弱对起振条件及输出波形的影响。
（2）调节电位器R w ，使输出电压o U 幅值最大且不失真，用数字万用表分别测量输出电压o U 、反馈电压+U 和-U ，分析研究振荡的幅值条件。
（3）用示波器测量振荡率o f ，然后改变选频网络的电阻R ，观察记录振荡频率的变化情况，并与理论值进行比较，将结果记录表4-1。
4章正弦波振荡器
u 反馈振荡器的工作原理 u LC正弦波振荡器 u 振荡器的频率和振幅稳定度 u 石英晶体振荡器
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振荡器作用：产生一定频率和幅度的信号
按振荡波形分 按振荡原理分
正弦波振荡器
非正弦波振荡器 利用负阻器件的负阻
负振荡器
效应产生振荡
利用正反馈原理构成 反馈振荡器
U IQ
Q’点是不稳定平衡点。若要使该振荡器进入稳定的平衡点，在起
振时给晶体管加一电冲激，并使冲激电压大于UIB，这样自由振荡 就可以产生，这种起振时需要外加冲激的振荡称为“硬激励”。
与此相对，那些冲激能自由产生振荡的现象称为“软激励”。
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2）相位稳定条件
相位稳定条件是指：当处于平衡状态的系统受到某一 外来因素的干扰，相位平衡状态被破坏，总相角φ大于或 小于2nπ时，环路自动恢复平衡状态φ＝2nπ的条件。
v 若有正反馈环路的话，其不断补偿消耗掉的能量，则能 维持正弦振荡。
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一、 反馈振荡器的组成
放大器
Ui
Au
无外加输入信号
Uo
正弦波振荡器由放大器、
反馈网络
Uf
Fu
反馈网络组成
T&
=
U& f U& i
= A& F&
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二、 反馈振荡器的工作原理
φ（ω）曲线在平衡 点附近应为负斜率， 如图所示。
j (w )
¶j (w )
<0
¶w w =w0
ω ω0
正弦波振荡器电路设计与实现,,课程设计
郑州轻工业学院本科通信电子线路课程设计总结报告郑州轻工业学院课程设计任务书题目正弦波振荡器电路设计与实现专业、班级电子06- 1学号52 姓名主要内容、基本要求、主要参考资料等：1、主要内容（1）按照振荡器的条件设计电路。
（2）根据电路焊接振荡器电路。
（3）测得振荡电路相关数据，根据电路元器件参数计算比对。
2、基本要求（1）设计电路实现的主要内容。
（2）书写课程设计报告。
3、主要参考资料《电子线路教材》《电子线路实验指导书》《电子线路课程设计指导书》完成期限：2008年12月19日指导教师签名：张涛课程负责人签名：张涛2008年12月19日摘要在测量、自动控制、通讯、无线电广播和电视等诸多领域中，正弦波振荡器作为各种用途的信号源，有着广泛而重要的应用。
例如：无线发射机中的载波信号源，超外差式接收机的本地振荡信号源，电子测量仪器中的正弦波新年好源，数字系统中的时钟信号源。
在这些应用中，对振荡器提出的要求主要是振荡频率的准确性和稳定性，其中尤以振荡振荡频率的准确性和稳定性最为重要。
正弦波振荡器的另一类用途是作为高频加热设备和医用电疗一起正弦交变能源。
在这类应用中，对振荡器提出的要求是高效率的产生足够大的交变功率，而对振荡频率的准确性和稳定性的要求一般不做苛求。
按照组成原理而言，正弦波振荡器可分为两大类，一类是利用正反馈的反馈振荡器；另一类是负阻振荡器，它是将器件直接接到谐振回路中，利用负阻器件的负阻效应去抵消回路中的损耗，从而产生除等幅的自由振荡，主要应用在微波频段。
关键字：正弦波、振荡、正反馈、高频、频稳性目录第一章设计内容及要求 (5)第一节：设计题目：正弦波振荡电路的设计与实现 (5)第二节：设计目的 (5)第三节：设计内容 (5)第四节：设计要求 (5)第二章设计原理 (6)第一节：反馈型正弦波振荡器的工作原理 (6)第二节、选择合适的振荡电路 (10)一、各种振荡器的频率精确度和稳定度 (10)二、三点式振荡电路的基本模型 (10)三、选择合适的振荡电路模型 (11)四、设计合适的偏置电路 (16)五、选择合适的输出电路 (19)六、振荡器的频稳度 (20)第三节、振荡电路电路原理图 (21)第三章设计具体过程 (22)第四章设计结果 (22)第五章设计体会 (24)第六章参考资料 (27)第一章设计内容及要求第一节：设计题目：正弦波振荡电路的设计与实现第二节：设计目的1.熟悉掌握正弦波振荡电路的原理，利用此原理进行设计，掌握一般电路的设计步骤；2.熟悉简单的焊接知识并焊接电路；3.进行动手练习。
正弦波振荡电路设计课程设计
正弦波振荡电路设计1 技术指标设计一个正弦波振荡电路，使它能输出频率一定的正弦波信号，振荡频率测量值与理论值的相对误差小于±5%，电源电压变化±1V 时，振幅基本稳定，振荡波形对称，无明显非线性失真。
2 设计方案及其比较通过查阅资料可以知道所谓的正弦波振荡电路是指一个没有输入信号，依靠自激振荡产生正弦波输出信号的电路。
正弦波电路由放大电路，正反馈电路和选频网络组成。
正弦波振荡电路的实质是放大器引正反馈的结果。
正弦波振荡电路主要有RC 振荡电路，LC 振荡电路和石英晶体振荡电路。
本次试验中我主要设计的方案是RC 正弦波振荡电路。
RC 正弦波振荡电路是由电阻R 和电容C 元件作为选频和正反馈网络的振荡器，RC 作为选频网络的正弦波振荡器有桥式振荡电路，双T 网络和相移式振荡电路。
根据桥式振荡电路和相移式振荡电路的工作原理，我设计了如下三个方案。
U1COMPIR110k R210kR310k R510kR410k C11nF C21nF D1DIODED2DIODE 图一本方案主要采用一个文式桥式振荡电路作为正反馈，一个由两个二极管反相并联组成的稳幅电路作为负反馈。
其中当ｗ=ｗ0=1／RC 时，RC 选频网络的相移为零，这样，RC 串并联选频网络送到运算放大器同向输入端的信号电压与输出电压同相。
满足相位平衡条件有可能发生震荡。
U1COMPIU2COMPI C1C2C3R1R2R3R4R5这是一个RC 相移式电路，正弦波信号发生器由反相输入比例放大器，电压跟随器和三节RC 相移网络构成。
对于三节RC 电路，其最大相移可以接近于二百七十度。
有可能在某一特定的频率下使其相移为一百八十度，满足相位平衡条件，合理的选取元件及元件参数，满足产生振荡条件和幅度平衡条件的电路就会产生振荡。
2.3 方案三U1COMPIR1R2R3R4C1C2图三这是一个RC 文式桥正弦波振荡电路。
振荡原理与方案一相似。
正弦波振荡器实验报告
正弦波振荡器实验报告
实验目的：验证正弦波振荡器的工作原理，并探究其参数对振荡频率的影响。
实验原理：
正弦波振荡器是一种能够产生稳定振荡信号的电路。
其基本原理是通过反馈回路将一部分输出信号重新引入到输入端，形成自激振荡。
常见的正弦波振荡器电路有震荡放大器电路和LC 震荡电路等。
实验器材：
- 正弦波振荡器电路板
- 函数发生器
- 示波器
- 电阻、电容等元器件
实验步骤：
1. 将正弦波振荡器电路与函数发生器、示波器连接起来。
2. 调节函数发生器产生一个适当的输入信号，通过示波器观察输出信号的波形。
3. 根据需要，可以调节电阻、电容等元器件的数值，观察输出信号波形的变化。
4. 记录各个参数对输出信号频率的影响。
实验结果：
根据实验步骤进行操作后，记录输出信号的波形和频率，以及各个参数的数值。
根据实验数据绘制实验曲线。
实验讨论：
根据实验结果分析各个参数对输出信号频率的影响，并探究为什么正弦波振荡器能够产生稳定振荡信号。
结论：
正弦波振荡器能够产生稳定振荡信号，并且其频率可以通过控制元器件的数值来调节。
实验结果与原理相符合，说明正弦波振荡器的工作原理有效。
正弦波振荡器实验报告
正弦波振荡器实验报告正弦波振荡器实验报告引言：正弦波振荡器是电子学中常见的一种电路，它能够产生稳定的正弦波信号。
在本次实验中，我们将通过搭建一个简单的正弦波振荡器电路，来探索正弦波振荡器的工作原理以及其在电子学中的应用。
一、实验目的本实验的主要目的有以下几点：1. 了解正弦波振荡器的基本原理；2. 学习如何搭建一个简单的正弦波振荡器电路；3. 观察并测量正弦波振荡器输出的波形特性；4. 分析正弦波振荡器的频率稳定性和幅度稳定性。
二、实验器材和原理1. 实验器材：- 信号发生器- 电容- 电感- 晶体管- 电阻- 示波器- 电压表- 电流表2. 实验原理：正弦波振荡器的基本原理是利用反馈回路中的放大器和RC（电阻-电容）网络来实现自激振荡。
在本次实验中，我们将使用一个简单的放大器电路和RC网络来构建正弦波振荡器。
三、实验步骤1. 搭建电路：根据实验原理，我们将放大器电路和RC网络按照图中的连接方式搭建起来。
确保电路连接正确且稳定。
2. 调节电路参数：通过调节电容、电感和电阻的数值，使得电路能够产生稳定的正弦波信号。
调节电路参数时，可以使用示波器来观察输出波形，并通过电压表和电流表来测量电路中的电压和电流数值。
3. 观察和测量输出波形：连接示波器，并调节示波器的设置，使其能够显示电路输出的正弦波信号。
观察输出波形的频率、幅度以及波形的稳定性。
4. 分析波形特性：通过改变电路参数，观察和测量不同条件下的输出波形特性。
分析正弦波振荡器的频率稳定性和幅度稳定性，并记录实验数据。
四、实验结果和数据分析在本次实验中，我们成功搭建了一个正弦波振荡器电路，并通过示波器观察到了稳定的正弦波输出。
通过测量电路中的电压和电流数值，我们得到了一系列实验数据。
根据实验数据，我们可以分析正弦波振荡器的频率稳定性和幅度稳定性。
频率稳定性是指正弦波振荡器输出信号的频率是否能够保持在一个稳定的数值范围内。
幅度稳定性是指输出信号的振幅是否能够保持稳定。
正弦波振荡器实验报告
正弦波振荡器实验报告引言：正弦波振荡器是一种很重要的电路，在电子工程中有着广泛的应用。
它是实现信号产生和调制的基础，因此学习正弦波振荡器是学习电子工程的基础。
在实验中，我们将会学习到如何制作一个简单的正弦波振荡器电路，以及探究它的参数和特性。
实验设计：1.电路连接正弦波振荡器的基本构成为反馈电容C和反馈电阻R，而共同作用下，振荡器能够自持续发生正弦振荡信号。
电路连接如下图所示。
2.器材准备我们需要以下器材：- 电阻R，可调范围0-22kohm；- 电容C，为470nF；- 操作放大器，使用的是UA741；- 示波器。
3.参数测量和分析首先，我们需要测量电路中的R和C值。
然后，通过调整电位器，我们可以改变电路中的R值，进而观察输出波形的变化。
利用示波器，我们可以测量电路的输出波形，并通过测量峰峰值、频率和相位等参数，从而对电路性能进行分析。
实验结果：通过测量，我们得到了以下结果：在电容值为470nF的情况下，电路的输出波形为正弦波，并且频率在1KHZ左右。
当调整电位器改变电路中的R值时，可以观察到波形振幅随着R值的增加而增大，同时频率也有所变化。
具体数据如下：R/kohm|频率/KHZ|峰-峰值/V|相位/°--|--|--|--4.7||||10|1.18|495mV||15|1.03|863mV||20|0.91|1.2V||22|0.84|1.38V||24|0.78|1.54V||从数据可以看出，随着R值的增加，频率变低，峰-峰值变大。
我们还可以发现，在较大的R值下，电路的频率变得稳定，同时峰-峰值也变得更加平稳。
结论：通过实验，我们探究了正弦波振荡器的参数和特性，并得到了如下结论：1.正弦波振荡器中，反馈电容和反馈电阻是关键构成部分，能够实现自持续发生正弦振荡信号。
2.在电容值不变的情况下，随着电阻R值的增加，电路中的正弦波的频率降低，同时峰-峰值增大。
3.当R值达到一定范围时，电路的频率和峰-峰值变得更加稳定。
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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正弦波振荡器实验报告
正弦波振荡器实验报告实验目的，通过搭建正弦波振荡器电路，了解正弦波振荡器的工作原理，并对其性能进行测试和分析。
实验器材，电源、电阻、电容、三极管、示波器、万用表等。
实验原理，正弦波振荡器是一种能够产生稳定的正弦波信号的电路。
在实验中，我们将搭建一个基于反馈原理的晶体管多级放大电路，利用正反馈使得电路产生自激振荡，最终输出稳定的正弦波信号。
实验步骤：1. 按照电路图连接电路，确认连接无误后接通电源。
2. 调节电源电压和电流，使其符合电路要求。
3. 使用万用表测量电路中各个元器件的电压和电流，并记录下来。
4. 连接示波器，观察输出波形，并进行调节，使其尽可能接近理想的正弦波形。
5. 测量输出波形的频率、幅度等参数，并进行性能分析。
实验结果与分析：在实验中，我们成功搭建了正弦波振荡器电路，并通过调节电路参数和观察输出波形，得到了稳定的正弦波信号。
经过测量和分析，我们得到了正弦波振荡器的频率、幅度等参数，验证了电路的正弦波输出性能。
实验中还发现，电路中各个元器件的参数对正弦波振荡器的性能有着重要影响。
例如电容和电阻的数值大小，对振荡频率和幅度有着直接影响；晶体管的工作点稳定性，也对输出波形的稳定性有着重要影响。
结论：通过本次实验，我们深入了解了正弦波振荡器的工作原理，并通过实际搭建和测试，验证了其性能。
正弦波振荡器作为一种重要的信号源电路，在通信、测量、控制等领域有着广泛的应用。
因此，对正弦波振荡器的深入了解和实际操作，对我们的专业学习和工程实践有着重要意义。
通过本次实验，我们不仅学习了正弦波振荡器的基本原理和性能分析方法，也提高了实际操作能力和问题解决能力。
在今后的学习和工作中，我们将继续努力，加强对电路原理和实际应用的理解，为将来的科研和工程实践打下坚实的基础。
正弦波振荡器实验报告
正弦波振荡器实验报告引言在电子学领域中，正弦波振荡器是一种重要的电路。
它通过产生稳定且频率可调的正弦信号，在许多应用中起到关键作用。
本实验旨在设计并搭建一个正弦波振荡器电路，并详细分析其工作原理和性能。
实验装置和步骤实验中使用的装置包括：电源供应器、信号发生器、元件（如电容、电感、电阻）和示波器。
实验分为以下几个步骤：1. 搭建电路：根据给定的电路图，依次连接元件和仪器。
确保电路连接的稳定性和正确性。
2. 设置电源：将电流源供应器连接到电路，调整输出电压，并保证电源稳定。
这是实现正弦波振荡的基础。
3. 信号发生器设置：使用信号发生器提供一个直流参考电压，作为振荡器的输入信号。
逐步调整频率，找到振荡器产生最稳定的正弦波的频率。
4. 输出测量：将示波器连接到电路的输出端，通过示波器的屏幕观察输出信号的波形和频率。
调整电路中的元件数值，使输出波形尽可能接近理想的正弦波。
工作原理与分析正弦波振荡器的工作原理基于放大器和反馈网络的相互作用。
根据霍尔的理论，正弦波振荡器需要满足以下两个条件：放大环路增益大于1并且相位延迟为360度。
在本实验中，我们采用集成运算放大器作为放大器和RC网络作为反馈网络。
RC网络是由电容和电阻串联而成，起到了相位延迟的作用。
电容的充放电过程导致输出信号在反馈回路中相位延迟，满足相位延迟的要求。
此外，电容和电阻的数值也决定了输出信号的频率。
放大器的设计是整个电路中的核心部分。
通过调整放大器的增益，我们可以控制正弦波振荡器的输出信号幅度。
通过选择合适的放大器类型和元件数值，同时结合反馈网络的设计，我们可以实现一个稳定且频率可调的正弦波输出。
实验结果与讨论在实验中，我们通过调整电路中元件的数值和信号发生器的频率，成功实现了一个正弦波振荡器。
通过示波器观察到的波形可以明显地看出，输出信号接近理想的正弦波。
频率的可调范围也较广，满足了实际应用的需求。
值得注意的是，在实际电路中存在一些不理想因素，如元件本身的非线性特性、放大器的失真等。
项目4-正弦波振荡器的认识及制作
中 等 职 业 教 育 课 程 改 革 国 家 规 划 新 教 材
2．串联型石英晶体振荡器
串联型石英晶体振荡器如图所示。石英晶振接在三极管V1、V2组成的两级放 大器的正反馈网络中，起到了选频和正反馈的作用。
串联型石英晶体振荡器
当振荡频率等于石英晶振的串联谐振频率fs时，石英晶振阻抗最小，因此正 反馈最强，且相移为零，电路满足自激振荡条件而振荡。对于频率不等于fs的信 号来说，石英晶振的阻抗较大，相移不为零，电路不满足自激振荡条件。 15
（a）改进型电容三点式振荡器原理图
（b）改进型电容三点式振荡器交流通路
1 f 振荡频率为： o 2 LC 3
《电子技术基础与技能》陈振源主编 项目4 正弦波振荡器的认识及制作 10
10
中 等 职 业 教 育 课 程 改 革 国 家 规 划 新 教 材
应用实例
图（a）所示的是KP12-3型电视机高频头的本振电路，其交流等效电路见 图（ b ），为改进型电容三点式振荡器。电感 L9 与电容 C18 、 C21 、 C23 、 C25 组成 LC谐振回路，R13、R11为三极管的偏置电阻，R18为射极负反馈电阻，R17为集电 极直流负载电阻，C30为高频旁路电容。
L和C1、C2组成振荡选频网络，利用C1和 C2串联分压，将C2上的信号正反馈 到放大器的输入端。
振荡频率 ：
f0 2 1 C1C2 L C1 C2
9
《电子技术基础与技能》陈振源主编 项目4 正弦波振荡器的认识及制作 9
3．改进型电容三点式振荡器
中 等 职 业 教 育 课 程 改 革 国 家 规 划 新 教 材
4.1.3 自激振荡的条件
1.相位平衡条件
相位平衡条件是指反馈信号与输入信号的相位同相，即电路有正反馈存在。
正弦波振荡器实验指导书
正弦波振荡器实验一、实验目的1、深入了解电容三点式、电感三点式和晶体振荡器的工作原理和性能特点；2、掌握振荡器的频率稳定度、相位噪声等参数的意义及测量方法；3、学习数字频率计的工作原理及使用方法；4、学习频谱分析仪的工作原理及使用方法。
二、实验仪器1、数字示波器 TDS210 0~60MHz 1台2、数字频率计E312B1 0~1GHz 1台3、频谱分析仪 GSP-827 0~2.7GHz 1台4、直流稳压电源SS3323 0~30V 1台5、实验电路板自制1块三、实验电路振荡器是通信及其他电子系统中不可或缺的一部分，其性能的好坏直接影响整个系统的性能。
正弦波振荡器的电路形式比较多，各具特点，应用在不同的场合，本次实验选用三种典型的振荡电路：电容三点式、电感三点式和晶体振荡器。
1、电容三点式振荡器电容三点式振荡器是一种常用的振荡器，它能够振荡的振荡频率高，甚至可达上千兆；震荡时的反馈信号取自电容两端而谐波小，使振荡波形较好；由于回路电容有两个，想通过改变电容来改变振荡频率不太方便。
电容三点式振荡器的电路原理图如图1所示，晶体管采用了共基极的接法，在相同条件下具有较好的频率特性，使振荡器能振荡在较高的频率上和具有较好的频率稳定度。
在对振荡器测量时，仪器的输入电阻和电容就会接入到振荡回路中，一般射频仪器还要求达到50Ω阻抗匹配，这些都会对振荡器产生影响，使振荡器的振荡频率和幅度在测量时发生改变甚至停振，无法准确测量。
为了减小这种影响，在振荡电路后设计了射极跟随器，起到隔离和阻抗变换的作用，并且跟随器在与振荡器连接时接到带负载能力较强的发射极。
图中，R1、R2、R3、R5、R6、R7为晶体管的偏置电阻；C7为基极旁路电容，使振荡管基极交流接地；电容C10、C11为耦合电容；T1为振荡管，T2为射极跟随器；L2为回路电感，C8、C9为回路电容并完成信号的反馈；C5、C6、L1组成电源滤波电路。
2、电感三点式振荡器电感三点式振荡器的特点是振荡频率较低，最高振荡频率在几十兆；反馈信号取自电感两端，谐波较大，振荡波形失真较大；电感三点式只用一个回路电容，使用可变电容来改变振荡频率较方便，常用在低频信号发生器中。
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华侨大学电子工程系电子电路设计实验 模数电技术Lab # 4正弦波振荡器设计实 验 时 间2016 年第 周 机电信息实验大楼Ａ526文 档 名 称 正弦波振荡器设计文 档 类 型 实验教学文档文 档 撰 写 HWW文 档 版 本 Ver：1.2更 新 时 间 2014.04.15更 新 内 容 结构调整，优化已知错误文 档 更 新 新建文档，配套实验报告支 持 软 件 NI Multisim 12适 用 专 业 电子信息工程/集成电路设计专业华侨大学厦门专用集成电路与系统重点实验室国立华侨大学信息科学与工程学院电子工程系电子电路设计实验 模数电技术#4 正弦波振荡器设计实验指导教师：HWW实验时间：：2016- - ： - ： 地点：机电信息实验大楼Ａ526实验要求说明：1.完成实验报告内容中的预习部分的内容2.独立完成实验，实验中不清楚的可以相互讨论或询问指导老师3.数据严禁抄袭，发现抄袭现象，抄袭者和被抄袭者本次实验都得0分4.实验需要先打印实验报告第一页，用于实验数据签字确认，实验完成后经实验指导老师签字后方可离开。
数据记录中因为存在仿真波形抓取，所以等实验完成后再打印实验报告后几页。
5.本次实验的实验报告(封面+实验内容装订一起)在下次实验课时一起缴交正弦波振荡器概述运放振荡器是有意设计成维持不稳定状态的电路，可以用来产生均匀的信号，这种均匀的信号可以在许多运用中作为基准信号：比如可以应用在音频电路、函数发生器、数字系统和通信系统。
振荡器可以分为两大类：正弦波振荡器和张弛振荡器、正弦波振荡器由放大器和RC或LC电路构成，这种振荡器的频率是可调的；正弦波振荡器也可以使用晶振构成，但是晶振的振荡频率是固定的。
弛张振荡器可以用来产生三角波、锯齿波、方波、脉冲波或指数型波形。
本实验讨论的是正弦波振荡器的设计。
运放的正弦波振荡器的工作不需要外加输入信号，这种振荡器利用了正反馈或负反馈的某些组合把运放驱动到不稳定的状态，这样输出就不断的来回翻转。
振荡的幅度和频率可以通过围绕中心运放的那些无源和有源器件共同设定。
需要注意的是运放的振荡器被限制在频谱的低频区，因为运放没有足够的带宽以实现高频下的低相移。
电压反馈运放被限制在很低的数千赫范围，因为开路的主极点可以低到10Hz。
晶振可以拥有高到数百兆赫的高频范围。
图4.1 带有正反馈或负反馈的反馈系统图4.1所示电路表示的是一个带负反馈的系统，其反馈系统的表达式为1OUT IN V A V A β=+振荡器的操作不需要外加输入电压，它是反馈网络所组成的输出信号的一部分用于作为输入信号，是正反馈作用下的噪声电压为电路提供看最初的启动信号，经过一阵时间后，输出逐渐建立起来，电路便开始振荡，而振荡频率是由电路元件设定的。
振荡的形式是因为反馈系统未能找到一个稳定的状态，也就是说它的传递函数未能满足，当反馈系统的表达式中的分母等于0时，系统就变成不稳定。
也就是说10A β+=就表示1A β=−。
因此设计振荡器的关键是保证1A β=−，这个条件称为Barkhausen criterion （巴克豪森准则）。
这个准则要求环路增益为1，而且相应的相移为180°，这个180°就是表达式中的那个负号。
一旦电路的相移为180°，环路增益为1，不稳定系统的输出电压就奔向无穷大(但是受电源电压限制)，当输出电压接近电源一个端电压时，放大器中的有源器件就会改变增益，因而改变了A 值，使得1A β≠。
因此，向无穷大电压的变化速度就开始减慢，并最终停了下来。
此时，可以发生三种情况：(1)处于饱和或截止状态的非线性可以使系统变得稳定，并锁定在电源的一个端电压上。
(2)原先的充电电荷可以使系统进入饱和(或截止)并保持一段很长的时间，然后回到线性区，再奔向电源的另一个端电压。
这种情况将产生高度失真的振荡(通常为准方波)由此生成的振荡器就叫驰张振荡器(3)系统保持在线性状态，并改变方向，奔向电源的另一个端电压，这种情况则产生正弦波振荡器。
注意在设计正弦波振荡器时，由于等式中的180°相移是由有源和无源元件引起的，就是理想的反馈电路一样，希望设计的振荡器的相移也被做成取决于无源元件，同时把有源元件提供的相移尽可能降低到最小，因为有源元件的相移会随温度和工艺偏差而发生变化。
因为需要把运放选择在振荡频率上几乎没有或者完全没有相移，这些约束条件使得振荡器只能工作在相对很低的频率区。
单极点的RL 和RC 电路可以提供90°的相移，由于产生振荡需要180°相移，所以在振荡器设计中必须至少使用两个极点。
一个LC 电路有2个极点，因此两个极点可以产生180°相移。
本实验不考虑LC 和LR 振荡器，因为低频电感价格昂贵、体积也很多，而且LC 振荡器一般设计成高频应用，超过了电压反馈运放的频率范围。
振荡频率是由相移确定的，因为电路总是振荡在累积相移达到180°的频率上，相位对于频率的变化率/d d ϕω则确定了频率的稳定性。
振荡频率的稳定性很大程度上取决于相移等于180°上那个频率点的相位变化率。
当频率指标很严格时，就要求在180°相移处很小的频率偏移d ω能够引起很大的相移变化d ϕ。
图4.2所示，虽然两级RC 的串联最终可以提供180°相移，但是在振荡频率点/d d ϕω低得无法接受。
因此，2级RC 串联而成的振荡器有很差的频率稳定性，相对而言，4级RC 串联而成的振荡器就是相对稳定的振荡器结构。
4.2 RC 级的相位曲线振荡器在振荡频率点的增益必须等于1(1A β=),通常只要增益大于1电路即变成稳定而停止振荡，但是当增益超过1而且相移为-180°时，有源器件的非线性会使增益降低到1，因而电路会继续振荡。
所以这里出现了一个相互冲突的选择：为了达到可靠性，我们要求吧最坏情况下的标称增益设计成大于1，但是过量的增益又会引起输出正弦波的较大失真。
增益太低时，振荡会在最坏情况下停止振荡；当增益太高时，输出波形看起来就不像正弦波，更像方波。
失真的直接原因是放大器受到了太大增益的过度驱动，因此在低失真振荡器中，增益必须严格控制。
在很多教科书中，一直假设运放具有无限大的带宽，因而运放的输出不随着频率的变化，但是实际上，电路的环路增益与频率有关。
系统的带宽c f 被规定为闭环增益CL A 与开环增益OL A 滚降曲线的交点。
其实在这个频率点上的CL A 已经衰减了3dB,运放在这一个频率点上提供了45°相移。
大多数运放都是有补偿的，而且在3dB ω处会有大于45°的相移。
所以运放应该被选择为它的增益带宽至少在频率的10倍以上。
图4.3运放的频率响应振荡器电路分析振荡器是由正负反馈各种组合结构构成的，其框图结构是基本负反馈放大器中增加了一个正反馈环路。
图4.4 振荡器框图带有正负反馈的运放的一般形式如图4.5所示。
图4.5 带有正负反馈运放的电路形式分析的第一步是在环路的某一点把环路断开，但不能改变电路增益，如图6.5所示X点处断开，然后把测试信号V TEST 加到断开的环路上，再测量此时输出电压V OUT 。
图4.6 环路增益计算时的等效电路434(TEST Z V V Z Z +=+ 121(OUT Z Z V V Z ++= 因此有31341()(OUT TEST V Z Z V Z Z Z +=+2)Z 在某些振荡器电路中，如相移振荡器，一般使用负反馈，因此反馈因子20β=，某些振荡器如文氏电桥，同时使用了正负反馈以达到恒定的振荡状态。
在实验中，将进行各种正弦波振荡器设计(LC 、RL 正弦波振荡器在高频电子线路里面涉及)。
实验４.1 文氏电桥振荡器文氏电桥振荡器是最简单最著名的振荡器之一，被广泛运用于音频电路，电路结构如图4.7所示，电路只有几个元件，却有很好的频率稳定性，主要缺点是输出振幅达到了电源电压，引起输出失真。
图6.7 文氏电桥电路,,(1/G F 从图中可以看出12311)Z R Z R Z R sC ==+422(||1/)，Z R sC ==把环路在输出与Z3处断开，V TEST 加在Z3上，然后计算V OUT 。
24222341221()1([1()(1TEST TEST R Z R C s V V V R Z Z R ])R C s C s ++==++++1212221111TEST V 1R C V R C s R R C s C +=++++把012122111,,s j R C R ωωω===C 代入上式，其中0ω为振荡频率1202211011(TEST V R C V j R C )ωωωω+=+++−1ω表示零点中的电容，2ω表示极点电容，必须各自贡献90°相移，才能构成振荡于0ω频率下所需要的180°。
这就要求121,C C R R 2==，这样得出的13β=00001131(TEST V R C V j R C ωωωω+==+++−)3电路中负反馈的增益A 必须设定成||1A A β=⇒=设计无源器件值使振荡频率为0122c c f f RCωππ=⇒=文氏电桥中如果运放使用单电源，则VREF 用于调整把运放的轨到轨输出电压偏置到单电源电压的中间值，如果是使用正负电源，则VREF 接地。
如图所示，将振荡频率设计为1.56kHz图4.8 1.6kHz文氏电桥正弦波振荡电路注意：Aβ增益设计一般要略大①由于运放存在一定输入、输出阻抗，会影响环路增益，所以||于1，但是要小心，太大会导致输出失真，微调RF电路让输出峰峰值大约为10-15V。
②瞬态仿真时，开始电路可能不会振荡，经过一定时间后才会正常起振。
需要将初始条件设置为零，设置合理的起始和结束时间，为了保证精度，最小时间点数量可以选择10000或者更高。
起始时间可以先设置为0.等确定振荡稳定的大概时间后，再把起始时间修正。
③如果电路无法振荡，请适量增大RF值，摆幅失真请适量减小RF值。
修正后的仿真结果如下：峰峰值为17.5V(实验中请将其稳定在10-15V期间)，频率为1.544k（3.088k/2），如果振荡频率误差超过1kHz请微调修改无源器件，将频率稳定回设计值。
①根据附录给定指标设计文氏电桥振荡器电路②输出峰峰值10-15V，不足或已经明显失真的微调电路进行调整③频率误差不能超过指标1kHz，超过的微调电路进行调整④输出波形需抓出稳定波形，如上图所示，抓出峰峰值、频率(半波周期1/dx)实验４-2 相移振荡器相移振荡器具有很好的频率稳定性，同文氏电桥振荡器相比失真也较小。
相移振荡器可以使用单运放后面使用串联RC得到稳定的振荡频率(如图4.9所示)。