振荡电路课件

RC振荡器
RC选频电路
RC振荡器
• 1、RC串、并联回路的选频特性
• （1）输出电压υ2的幅频特性 • 在RC串、并联回路中，当输入信号频率较低时，C1、C2的容抗均很大。 在R1、C1串联部分，，因此C1上分压大得多，R1分压可忽略。在R2C2并 联部分，，因此R2支路的分流量比C2支路大得多，C2上的分流量可忽 略。这时的串、并联网络等效。频率越低，C1容抗越大，R2分压越少， υ2幅度越小。 • 当输出信号频率较高时，C1、C2容抗均很小。在R1、C1串联部分，的 串联分压作用可以忽略；在R2C2并联部分，，R2分流作用可以忽略， 此时的RC串、并联等效电路ƒ越高，C2容抗越小，分压越少，输出电压 υ2幅度越低。 • 只有在谐振频率ƒ0上，输出电压幅度最大。偏离这个频率，输出电压 幅度迅速减小，这就是RC串、并联网络的选频特性。
RC振荡器
一节RC移相电路只能移相小于90°的角，要 移相180°，至少需要三节RC移相电路才能满足。 这时只要放大器放大倍数足够，即可满足幅度平 衡而使电路起振。理论计算指出，这种振荡器的 振荡频率为：
本电路的优点是结构简单，但工作不稳定， 波形差，频率难于调节，只能用于频率固定且要 求不高的场合。
并联揩振时，容抗和感抗相等，在回路内部抵消， 使电路对信号电流i阻抗最大且呈电阻性。若以 回路阻抗为纵轴，频率为横轴的直角坐标系中， 可画出的阻抗随频率变化的曲线，叫阻抗特性曲 线， LC回路的阻抗频率特性
LC，相位
角为正，且随着f的降低而增大直至 +90°，阻抗越来越小。当f＞f0时，XL ＞XC，电路呈容性，相位角为负，且随 着f的增加在负方向增大直至-90°，阻 抗仍越来越小。在f=f0时，产生并联谐 振；XL=XC，电路呈阻性，相位角=0， 阻抗达最大值。
RC振荡器
RC振荡器
2）υ2和υ1的相频特性
在上面的分析中，当信号频率低到接近于零 时，C1、C2容抗很大，C2对R2而言，相当于 开路，使输入信号流经R1、R2、C1所组成的 等效串联电路。 当信号频率ƒ等于RC回路的选频频率ƒ0时，输 出电压υ2幅度最大，且与输入信号υ1同相， 这就是RC串、并联回路的选频原理。
若供给 LC回路的信号 源内阻较大，可看成 恒流源，即由它供给 LC回路的总电源I可视 为基本不变，鉴于LC 回路并联谐振时阻抗 最大，且谐振电压为 最大。
LC回路的电压特性
调谐放大器
LC回路品质因数Q • 定义为LC回路谐振时感抗XL或容抗XC与回路等效 损耗电阻之比，即
调谐放大器
可见： 当f=f0时，LC回路发生并联谐振，出现 并联回路阻抗最大，回路两端输出电压最 大。对频率偏离f0的信号，LC回路所呈现的 阻抗小，输出电压小，多被LC回路损耗。 所以回路利用并联谐振，可以选出频率为f0 的信号而衰减f0以外的其它频率信号。这就 是LC并联回路的选频原理。
振荡的基本概念与原理
1.概念： 不需要外来信号，直流电变交流电 2.振荡器分类： 1）正弦波振荡器 LC振荡器（变压器反馈式、电感反馈式、电容 反馈式） RC振荡器 （RC选频式、RC移相式） 石英晶体振荡器 2）非正弦波振荡器
LC回路中的自由振荡
电路及波形
电路图
阻尼振荡波形
等幅振荡 波形
自激振荡的条件
电容反正馈式LC振荡器 电路结构
适当调节C1、C2比值，能调整反馈量的 大小，满足幅度平衡条件。如果基 极电位瞬时极性为“+”，则集电极 为“-”，LC回路“1”端为“-”， 电路C1、C2中间为零，LC回路的另 一端“3”为“+”，C2上的电压反 馈到基极为正与原假设信号相位相 同，满足相位平衡条件，电路能够 起振，其振荡频率为：
电感反馈式LC振荡器 电路结构
LC振荡器
• 只要电感抽头位置适当，幅度 平衡条件容易满足。下面用瞬 间极性法分析相位平衡条件： 设基极电压瞬时极性为“+”， 则集电极为“—”，LC回路另一 端为“+”，反馈回基极为 “+”，满足相位平衡条件，所 以电路能够起振。 • 电路的振荡频率为
•
LC振荡器
LC振荡器
改进型电容三点式
• 改进的措施是在LC回路的电感支路 串入小容量电容C，如图3-35所示。 这样可使该回路的总电容为C1、C2 和C的串联等效电容。由于C＜＜C1、 C＜＜C2，使三个电容串联的等效电 容近似等于C。使该LC回路的谐振频 率。
RC振荡器
原因： 当LC振荡器用于低频振荡时，所需L和C的数值 均应加大。这种损耗小的大电感和大容量电 容制作困难，使用RC振荡器却显得方便而经 济，RC振荡器的工作原理与LC振荡器相同， 都是利用了放大器的正反馈，并要求满足相 位平衡和幅度平衡两个条件，两者的不同点 是RC振荡器用RC选频电路代替了LC振荡器 的LC选频回路。常用的RC振荡器有RC选频 式和RC移相式两种。
双调谐放大器
互感耦合 改变L1、L2之间的距离或磁芯的位置可 以改变耦合的松紧程度，从而改善通频 带与选择性。
电容耦合 靠外接电容Cb完成两个调谐回路之 间的信号耦合，调整Cb的大小，即 可改变耦合程度，改善通频带与选 择性。
双调谐放大器
双调谐回路谐振曲线的形状取决于两个回路的耦合程度。当耦合较 弱时称为松耦合，耦合强时，称为过耦合，耦合越强，双峰之间 距离越大，凹陷程度越大。 若耦合程度处于临界状态称为临界耦合，谐振曲线虽呈单峰但在中 心频率附近较为平坦，使谐振曲线接近矩形，这种谐振曲线，不 仅通频带较宽，而且选择性也好。凡是进入通频带内的信号，放 大倍数接近相同，在通频带以外的，将被大幅度衰减。可见，适 当调节两个回路之间的耦合程度，即可使谐振曲线接近矩形，从 而较好地兼顾了通频带和选择性。
调谐放大器与正弦波 振荡器
主讲：倪元兵
2014电子高考2班
调谐放大器就是利用LC 回路的并联谐振特性实现选 频的。 在实际电路中就是用LC 并联回路取代集电极电阻。
调谐放大器
在LC并联回路中，随着信号频率的变化，回路阻抗 Z将跟着变化，若信号频率升高，感抗XL=2πƒL增大， 但容抗 减小，两条支路并联，使回路对信 号电流i的阻抗减小，电路呈容性；当信号频率下 降时，虽然容抗增大，但感抗减小，两条支路并联 对信号电流i的阻抗仍然小，使电路呈感性。当信 号频率f与LC回路固有频率 相等时，XL=XC， 电路发生并联谐振，其谐振频率为
RC振荡器
2、 RC移相式振荡电路 它由三节RC移相选频电路 和基本放大电路两部分组 成。其中三节RC移相电 路由R1C1、R2C2及放大器 输入电阻ri和C3组成。 由于共射放大电路将输入信 号电压倒相180°，只要 RC移相电路能对某一特 定频率的信号再移相 180°，即可在放大器输 入端形成正反馈而满足相 位平衡条件。
单调谐放大器
实际电路结构
在实际电路中应选用输出电阻大、输出电 容小、高频特性好的三极管，防止选频 特性变差，还可采用在LC回路从电感线 圈中间抽头的方式使谐振阻抗可调，实 现放大电路与负载间的阻抗匹配，提高 传输效率。 在实际中，调谐放大器放大的信号往往 不是单一频率，而是一个频带，这就需 要兼顾其通频带和选择性。放大器的通 频带应大于信号频带，才能保证信号不 被丢失，这就要求电压谐振曲线平缓， 使通频带展宽。但通频带过宽又会使选 择性变坏，干扰信号容易混入。对于单 调谐放大器，要兼顾通频带和选择性这 矛盾着的两个方面，其结果是不够理想 的。所以这种放大器只适用于对通频带 和选择性要求不高的场合。
单调谐放大器
电路结构
由于LC并联回路有良好的选 频特性，即信号频率f=f0时， 其谐振阻抗Z最大且为纯电 阻。将电压放大倍数计算 公式用于调谐放大器时，， 而Z＞RL。所以，对于谐振 频率，电压放大倍数很高； 对偏离f0的其它信号，LC回 路等效阻抗急剧下降且不 为纯电阻，放大倍数也急 剧减小。即调谐放大器只 对谐振频率附近的信号有 选择地放大，所以又称为 选频放大器。
LC振荡器
变压器反馈式振荡电路3种形式 变压器反馈式振荡器的特点 是电路容易起振。因对三 极管β要求不高，反馈绕 组匝数也易于调节而满足 幅度平衡条件。反馈绕组 只要接法正确即能满足相 位平衡条件。但由于变压 器分布参数的限制，变压 器反馈式振荡器的振荡频 率不可能太高，一般只有 几千赫到几兆赫。
RC振荡器
当R1=R2=R，C1=C2=C时，RC串并联选频回路的选频 频率为： 将输出电压与输入电压之比称为传输系数，用F表 示，即 理论计算证明，当信号频率ƒ= ƒ0=1/（2πRC）时， 使幅频特性达最高点1/3，相频特性通过零点， 即
RC振荡器
频率特性 桥式选频电路
RC振荡器
将RC串、并联选频网络改 接成如图所示结构， 可获得振荡频率范围 宽且连续可调的效果 。从图中可以看出， 用双联开关S切换不同 阻值的电阻，可以实 现粗调；直接旋动双 连可变电容器C的旋钮 ，用改变其容量可以 实现细调。实际上这 种振荡器主要用于低 频，振荡频率从几赫 兹到几千赫兹。
电路结构
1.电路组成 一是放大器 二是带选频特性的正反馈网络 2.自激振荡的条件 1）相位平衡条件 放大器的反馈信号与输入信号 相位相同
2）幅度平衡条件
Av· F≥1
变压器反馈式LC振荡器 电路结构
LC振荡器
电路工作原理 接通电源，iB、iC从无到有而产生 冲击信号，在LC回路中产生频 率为f0的振荡，其中一部分信 号耦合到L2并经L2反馈回放大 器基极。相位平衡条件可用瞬 时极性法判断：设振荡器某瞬 时基极电压极性为正，集电极 电压因倒相极性为负，按图中 同名端的符号可以看出，L2上 端电压极性为正，反馈回基极 的电压极性为正，满足 的条件。同时，只要三极管β和变 压器L1与L2匝数比选择恰当， 即可满足幅度平衡条件AF≥1。