正弦波振荡电路设计

课程设计任务书

学生姓名：专业班级：

指导老师：刘辛工作单位：武汉理工大学理学院

题目：正弦波振荡电路设计

初始条件：直流可调稳压电源一台、示波器一台、万用表一块、面包板一块、元器件若干、剪刀、镊子等必备工具

要求完成的主要任务：（包括课程设计工作量及其技术要求以及说明书撰写等具体要求）1、技术要求：

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、主要任务：

（一）设计方案

（1）按照技术要求，提出自己的设计方案（多种）并进行比较；

（2）以模拟器件电路为主，设计一个正弦波振荡电路（实现方案）；

（3）依据设计方案，进行预答辩；

（二）实现方案

（4）根据设计的实现方案，画出电路逻辑图和装配图；

（5）查阅资料，确定所需各元器件型号和参数；

（6）在面包板上组装电路；

（7）自拟调整测试方法，并调试电路使其达到设计指标要求；

（8）撰写设计说明书，进行答辩。

3、撰写课程设计说明书：

封面：题目，学院，专业，班级，姓名，学号，指导教师，日期

任务书

目录（自动生成）

正文：1、技术指标；2、设计方案及其比较；3、实现方案；

4、调试过程及结论；

5、心得体会；

6、参考文献

成绩评定表

时间安排：

课程设计时间：17周－18周

17周：明确任务，查阅资料，提出不同的设计方案（包括实现方案）并答辩；

18周：按照实现方案进行电路布线并调试通过；撰写课程设计说明书。

指导教师签名：年月日

系主任（或负责老师）签名：年月日

正弦波振荡电路

1.技术指标

1.1初始条件

直流可调稳压电源一台、示波器一台、万用表一块、面包板一块、元器件若干、剪刀、

镊子等必备工具。

1.2技术要求

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。

1.3正弦波振荡电路原理

正弦波振荡电路是一个没有输入信号，依靠自激振荡产生正弦波输出信号的电路。正弦波振荡电路也称为正弦波振荡器，其实质是放大器引正反馈的结果。正弦波振荡电路一般由放大电路、选频网络、正反馈电路、稳幅环节四部分组成。选频网络通常不是独立存在，有时和正反馈网络合二为一，有时和放大电路合二为一。其基本原理如下：在直流电源闭合的瞬间，频率丰富的干扰信号串入振荡电路的输入端，经过放大后出现在电路的输出端，但是由于幅值很小而频率又杂，不是所要求的信号。此信号再经过选频及正反馈网络把某一频率信号筛选出来（而其他信号被抑制），再送回放大电路的输入端，整个电路的回路增益应略大于1，这样不断循环放大，得到失真的输出信号，最后经稳幅环节可输出一个频率固定、幅值稳定的正弦波信号。

总的来说，正弦波振荡电路大致作用过程如图1所示：

图1 正弦波振荡电路作用过程

2.设计方案及其比较

正弦波振荡电路的类型根据选频网络的组成元件可大致分为RC正弦波振荡电路、LC

正弦波振荡电路、石英晶体正弦波振荡电路三种。其中RC正弦波振荡电路一般用来产生1Hz到1MHz范围内的低频信号，而LC和石英晶体正弦波振荡电路则一般用来产生1MHz以上的高频信号。

对于产生高频信号的LC正弦波振荡电路，主要有变压器耦合式LC振荡器和三点式LC 振荡器两大类。其中变压器耦合式LC振荡器又可分为共发射极LC振荡器和共基极LC振荡器；而三点式LC振荡器又可分为电感三点式LC振荡器和电容三点式LC振荡器。而对于产生低频信号的RC正弦波振荡电路，主要有RC文氏桥振荡电路和双T型RC振荡电路两类。

2.1方案一

电感三点式振荡器

图2 电感三点式振荡器电路

图 3 交流通路

相位条件：如图2所示，当线圈L1上端电位为“+”时，L2下端点位为“-”，此时L1与L2公共端电位低于L1上端电位而高于L2下端电位，即Vf与Vo反相，经过倒相放大后，形成正反馈，既满足相位条件。

振幅条件：适当选择L2和L1的比值，使AvF>1，满足振幅条件，即电路可以振荡。由于反馈电压Vf取自L2两端，故改变线圈抽头位置，可调节振荡器的输出幅度。L2越大，反馈越强，振荡输出越大，反之，L2越小，反馈越小，不易起振。电路振荡频率为

其中M是L1与L2之间的互感系数。

2.2方案二

电容三点式振荡器

图 4 电容三点式振荡器电路

图 5 交流通路

相位条件：当线圈1端电位为“+”时，3端电位为“-”，此电压经C1和C2分压后，2端电位低于1端而高于3端，即Vf与Vo反相，经V倒相放大后，使1端获得“+”电位，形成正反馈，满足相位条件。

振幅条件：适当选择C1和C2的数值，使电路具有足够大的放大倍数，即可产生振荡，电路振荡频率为

其中Ｃ＇为串联电容。

2.3方案比较

（1）对于电感三点式振荡器

优点：工作频率范围为几百kHz到几MHz。

缺点：反馈信号取自于L2，其对f0的高次谐波的阻抗较大，因而引起振荡回路的谐波分量增大，使输出波形不理想，即波形失真较大。

（2）对于电容三点式振荡器

优点：输出波形好，电路的频率稳定度高，工作频率可高达几十MHz到几百MHｚ的高频波段范围。

缺点：调节不方便。

3.实现方案