正弦波振荡电路基本原理.ppt

9.2正弦波振荡电路基本原理
【振荡电路的特点】 （1）无外加信号，输出一定频率一定幅值的信号； （2）电路中引入的是正反馈，且振荡频率可控； （3）在电扰动下，对于某一特定频率的信号形成正反
馈； （4）由半导体器件的非线性特性及供电电源的限制，
最终达到动态平衡，稳定在一定的幅值。
【正弦波振荡的条件】 正弦波振荡电路平衡条件：
fp
fs与fp值非接近。
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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
时，呈纯阻性，相移为零。此时若把石英晶 体作为放大电路的反馈网络，并起选频作用， 只要满足相位条件就构成了串联型石英晶体振 荡器。
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第九章 振荡电路
9.1振荡电路的作用及分类 9.2正弦波振荡电路基本原理 9.3非正弦波信号发生器基本原理 9.4集成信号发生器
9.1振荡电路的作用与分类
【振荡电路 (也称为振荡器)的作用】一是能 量的传递，二是信号的处理。
【振荡器的分类】 按振荡器工作原理分类：
反馈振荡 非 正器正 弦弦 波波 振振 荡荡 器器 （定 幅（ 需时 度采 满强 、用 足制 相正 位反 平馈 衡方 条式 件 负阻振荡 非 正器正 弦弦 波波 振振 荡荡 器器 （件 的（ 用的 负用 器负 阻器 件阻 效效 应应 维维 持）持 振振 荡
频率稳定性不高。
3.电感反馈式LC正弦波振荡电路
电感反馈式LC 正弦波振荡电路
电感的三个抽头分别接晶体管的三个极 ，故称之为电感三点式电路。 电路特点： 优点：耦合紧密，易振，振幅大，C 用可调
电容可获得较宽范围的振荡频率。 缺点：波形较差，常含有高次谐波。为使振
荡波形好，采用电容反馈式电路。
4.电容反馈式LC正弦波振荡电路
电容反馈式LC 正弦波振荡电路
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。
串联型石英 晶体振荡器
并联型石英 晶体振荡器
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（2）并联型石英晶体振荡器：利用石英晶体在频率
为 f 和s 之f p 间呈感性特点，与外接电容器可构成并
联晶体振荡器，又称电容三点式振荡器。由于
f s 和非常f p 接近，故其振荡器频率高度稳定。
j A + j F = 2 n π
【正弦波振荡电路的组成】 （1) 放大电路：放大作用 （2) 正反馈网络：满足相位条件 （3) 选频网络：确定，保证电路产生
正弦波振荡 （4) 非线性环节（稳幅环节）：稳幅
【正弦波振荡的分析方法】 （1）电路的组成是否具备正弦波振荡电路的四个基本 环节； （2）判断基本放大电路能否正常工作，是否建立起合 适的静态工作点并能正常放大； （3）利用瞬时极性法判断电路是否引入正反馈； （4）分析是否满足幅值条件。
按电路元件分类：
分立元件振荡 R、器 L、C （ 、由 三极管、变件 压构 器成 的） 元 集成振荡器（大 由器 集和 成门 放电路组成） 晶体振荡器（— 物石理英器晶件体）
按振荡器输出频率分类：
超低频振荡器1（Hz以下） 低频振荡器（ 1Hz —3KHz） 高频振荡器（ 3KHz —3MHz） 超高频振荡器3（MHz以上）
振荡达到一定幅度后，环路增益从大于1，自动 减小到1，维持等幅输出。
一般有两类稳幅措施：（1）利用放大器件本身 的非线性；（2）采用正温度系数的热敏电阻稳 幅。
5．振荡频率计算
R兹C的型低正频弦信波号振。荡f器=适2合1R产C 生几赫兹至几百千赫
振荡频率:
9.2.2 ＬＣ正弦波振荡器
1.LC并联回路的选频特性
Uf：反馈电压 F：反馈系数 Uf = FUo Uo = AUi
正弦波振荡电路框图
没有输入信号时，U = U 此时，Uo=AUi=Auf=AFUo
i
f°
即： A F = 1 A F = 1
幅度平衡
j A + j F = 2 n π 相位平衡
正弦波振荡电路起振副度条件:
A F > 1 A F > 1
9.2.1 RC型正弦波振荡器 1.RC串并联电路的选频特性
RC串并联选频电路
F =UUof = R+
R∥ 1
jC
1 ＋R∥ 1
jC
jC
令 f0 =2π1RC ，则 F=3+j(
1 f f0)
f0 f
若f = f0 = 2π1RC，则FMAX= 13,jf =0
RC正弦波振荡电路副频特性 RC正弦波振荡电路相频特性
Y = 1 = + jC R + jL
=
R2
R
+ ( L ) 2
+
j[ C
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R2
L + ( L ) 2 ]
LC并联网络
发生并联谐振的条件为：
C=
R2
L +(L)2
谐振角频率为：
0 =
L 1C或f0
=1
2 LC
2.变压器反馈式LC正弦波振荡电路 必须有合适的同名端！
变压器反馈式LC 正弦波振荡电路
分析电路的步骤： （1)组成部分是否完整 （2) 放大电路是否能正常工作 （3) 是否满足相位条件 电路特点： 优点：易振，波形较好； 缺点：耦合不紧密，损耗大，
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2.石英晶体等效电路
石英晶体电抗频率特性 石英晶体等效电路 石英晶体符号
电路有两个特定的谐振频率。 当L，C，R支路发生串联谐振时，谐振频率为:
fs = 1
2 LC
当频率高于fs时，L，C，R支路呈感性，可 与电容Co发并联谐振，并联谐振频率为:
fp= fs 1+ C C0
2．RC桥式正弦波振荡电路组成
为RC 串并联网路配一个电压放大倍数略大 于3、输入电阻趋于无穷大、输出电阻趋于0 的放大电路。
RC桥式正弦波振荡电路
3．振荡的建立与稳定
当电路接通电源后，电路中的噪声和 干扰信号沿放大电路和反馈网络的环路 环行，不同的频率分量获得了不同的环 路增益和相移。
4．稳幅措施