信号产生电路自激振荡

RC振荡电路
RF
R C
R
_ + +

uo
C
R1
RC选频网络
同相比例运算电路
2. RC振荡电路
用RC 电路构成选频网络的振荡电路即所谓的 RC 振荡电路，可选用的 RC 选频网络有多种，这里 只介绍文氏桥选频电路。
R1
C1
Ui
Uo
R2
C2
文氏桥选频电路
R1 C1
Ui
Uo
R2
C2
Uo 1 U i (1 R1 C 2 ) j ( R C 1 ) 1 2 R 2 C1 R 2 C1
电容三点式
返回
Exit
正弦波振荡电路
LC 振荡电路 3. 三点式LC振荡器 (1) 电感三点式LC振荡电路
振荡频率： f 0
1 2 LC 2 ( L1 L2 2M )C
返回
Exit
1
正弦波振荡电路
LC 振荡电路 3. 三点式LC振荡器 (2) 电容三点式LC振荡电路
C1 C2 振荡频率： f 0 1 2 L C1 C2 2 LC 1
R
C
A=3
输出正弦波频率：
1 f0 2RC
RF A 1 Rf
RF 2Rf
例题:R=1k，C=0.1F， Rf=10k。RF为多大时才 能起振？振荡频率f0=？ Hz 起振条件： 1 AF=1， F
RF
R C Rf
_ + +

uo
A=3 RF A 1 Rf
3
R
C
RF 2Rf =210=20k
返回
Exit
正弦波振荡电路
LC 振荡电路 3. 三点式LC振荡器 例：试判断下图所示三点式振荡电路是否满足 相位平衡条件。
(a)
(b)
返回
Exit
+UCC
++ – –
C1
C2
–
+
ube
–
ube增加
正反馈
1. 内容小结
1．正弦波振荡的条件： ┃AF┃=1 （振幅条件）
（相位条件）
A F 2n
1、被动：器件非线性 2、主动：在反馈网络中加入非线性稳幅环节，用以调节 放大电路的增益
正弦波振荡器的一般组成
1.放大电路
2.正反馈网络
3.选频网络——只对一个频率满足振荡条件，从而
获得单一频率的正弦波输出。
常用的选频网络有RC选频和LC选频
4.稳幅环节——使电路易于起振又能稳定振荡，波
形失真小。

Xi +
+

Xd


基本放大 电路Ao
Xo
k
Xf
反馈电路 F
如果：
Xf Xi



k闭合,去掉 X i , 仍有信号输出。
反馈信号代替了放大电路的输入信号


Xd
基本放大 电路Ao
Xo

Xf
反馈电路 F
Xf Xd


Xf F XO



自激振荡条件
Xd


X0

A0 F 1
Rf 温度
Rf 阻值
AV 3
AV FV 1 稳幅
能自行启动的电路2
RF1 RF2
D1
将RF分为二个： RF1 和RF2 ， RF2
并联二极管
D2 R C
_

+
R C
Rf

+
RF1+RF2略大于2Rf,随 着uo的增加，RF2逐 渐被短接，A自动下 降，输出自动被稳定 于某一幅值。
振荡频率的调节：
3 f0 f
相频特性： arctg 1 ( f f 0 ) –90
f
用运放组成的RC振荡器：
文 氏 桥 选 频 电 路 RF uo R C Rf
uo 3
_

A=3 + +
同 相 放 大 器 uo
因为： A
0
只有在 f0 处
F 0 ,
才满足相位条件：

AF=1
1 F 3
L Z0 Q0 L RC Q L Q 0 C C
振阻抗
Q为谐振回路的品质因数，Q值越大， 曲线越陡越窄，选频特性越好。
谐振时LC并联谐振电路相当一个电阻。
Exit
二. 互感线圈的极性判别
+ u
i
在LC振荡器中，反馈信号通 过互感线圈引出
CL
uf
-
初级线圈
次级线圈
+1 –2 +3
同名端
1
1 j (R1C2 ) R2C1 1 3 1 ) o时 RC
文氏桥选频电路 如果：R =R =R，C =C =C 1 2 1 2
1 Uo U i 3 j ( RC
1 ) RC
Uo Ui
+90
1 f0 2RC
1 3
f f0
0
Uo 1 传递函数： U i 3 j( f f0 ) f0 f Uo 1 幅频特性： Ui f f0 2 2 3 ( ) f0 f
K：双联波段开关， 切换R，用于 粗调振荡频率。
K
R2 R1 R3
RF
振荡频率：
R
R2
_

uo
1 f0 2RC
C
+
+
R3
R1
K
C
Rf
C：双联可调电容，改变C，用于细调振荡频率。
1
R28 R27 R26 R25 R24
电子琴的振荡电路：
R2
2 3 4 5
f0
1 2 C R1 R2
RF1
1 当 R1C2 R2C1
时，相移为0。
文氏桥选频电路
1 R1C2 R2C1
0
1 R1 R2C1C2
1 f0 2RC
如果：R1=R2=R，C1=C2=C，则：
0
1 RC
Uo U i (1 R1 C 2 ) R2 C1 1 3 j ( RC
1 f0 2RC
=1592 Hz
正弦波振荡电路
RC振荡电路 2. 稳幅措施 采用非线性元件 负温系数热敏元件
R 起振时，AV 1 f 3 R1
热敏电阻
RT T R C R C
即 AV FV 1 热敏电阻的作用
_ + +
Rf

uo
Vo
Io
Rf 功耗 AV
（–） L C
满足
Rf
（+）
R1 － + R A
∞
+
uo
V
（-）
C1 C2
（+）
L
满足
例2:R=1k，C=0.1F，R1=10k。Rf为多大时才能 起振？振荡频率f0=？
解:起振条件
AF=1，
R
A=3 Rf A 1 R1
1 F 3
R
Rf
C
∞ － A + +
C
uo
uf
R1
Rf=2R1=210=20k
2.正弦波振荡电路由放大器、反馈网络、选频网络和稳幅 环节构成。 3．正弦波振荡电路主要有RC振荡电路和LC振荡电路两种。 RC振荡电路主要用于中低频场合，LC振荡电路主要用于高
频场合。
试判断以下各图所示是否满足自激振荡的相位条件
不满足
满足
Vcc
Rb 1 Rc C2
（+）
C1
（+）
（–）
（+）
R b2 Re Ce
本节只对 LC振荡电路做一简单介绍，重点掌握相位条件的判别。
一. LC并联谐振回路的选频特性
i
+ u
当 0
1 LC
时，
iC
C
iL
L R
并联谐振。 谐振时，电路呈阻性
-
R为电感和回路中的损耗电阻
谐振时回路电流比总电流大的多，电感与电容的 无功功率互相补偿，电路呈阻性。
正弦波振荡电路
LC 振荡电路 1.LC并联谐振回路 ► 幅频特性曲线 Z0为并联谐


A0
自激振荡的正弦波频率必须一定，也就 是说在放大、反馈回路中应该有选频作用， 将不要的频率抑制。
F 所以将放大倍数和反馈系数写成： A()、 ()

自激振荡的条件：
A() F() 1
A() A A



F() F F

自激振荡条件可以写成：
（1）振幅条件： AF 1 （2）相位条件： A F 2n n是整数
第六章信号产生电路
自激振荡
正弦波振荡电路
RC振荡 LC振荡 石英晶体振荡
选频特性 稳幅措施 LC并联谐振回路 变压器反馈式LC振荡 三点式LC振荡
自激振荡
产生自激振荡的条件

Xi
+
–


Xd


基本放大 电路Ao
Xo
Xf
改成正反馈
反馈电路 F
Xd Xi Xf


正反馈电路才能 产生自激振荡
相位条件意味着振荡电路是正反馈，振幅条件 可以通过调整放大电路的放大倍数达到。
起振条件和稳幅原理
起振条件： | A F |1 （略大于）
结果：产生增幅振荡
起振过程
稳幅过程：
起振时， | A F |1 稳定振荡时， | A F |1
Xd
Xf
基本放大器 A
Xo
稳幅措施：
反馈网络 F
1 F R1 2 R2
使R2>>R1
RF2
D1
R1
D1
1 F 2
AF1 A2 uo 功率放 大器
6 C 7
1
_


R23
R22 R21
+ +
C
Rf 可调
RF1 RF2 2 A 1 Rf
RF1+RF2Rf
• RC振荡电路适用于低 频
• LC振荡电路适用于高 频
LC振荡电路 LC振荡电路的选频电路由电感和电容构 成，可以产生高频振荡。由于高频运放价格 较高，所以一般用分立元件组成放大电路。
LC 振荡电路 3. 三点式LC振荡电路 原理：
LC并联谐振电路构成选频网络 中间端的瞬时电位一定在首、
尾端 首端 L1 中间端 L2 C
电感三点式
尾端电位之间。 三点的相位关系
A. 若中间点交流接地，则首端与 尾端相位相反。 B. 若首端或尾端交流接地，则其 他两 端相位相同。
首端 C1 中间端 C2 尾端 L
1 f0 2RC
=1592 Hz
(+)
+Vcc
+UCC C L RL
Au
+
RB1 C1
ib

CE
RE
ui
RB2
+ uf -
-
F

Li
正弦波振荡电路
LC 振荡电路 2. 变压器反馈式LC振荡电路 ► LC正弦波振荡器举例 正反馈 振荡频率:
+UCC
f0 Hale Waihona Puke Baidu
1 2 LC
+
C1
+
–
+ –
uo
C
L
满足相位平衡条件
返回
Exit
正弦波振荡电路
1
2
3 4
–4
判断是否是满足 相位条件——正 反馈
C Uf 断开反馈到放大 Rb1 L1 L2 器的输入端点，假设 (-) Cb 在输入端加入一正极 Uo － (+) 性的信号，用瞬时极 (+) 性法判定反馈信号的 极性。若反馈信号与 Rb2 Re 输入信号同相，则满 足相位条件；否则不 － 满足。