正弦波振荡电路
正弦波振荡电路
当石英晶体受到交变电场作用时,即在两极板上加以交流电 压,石英晶体便会产生机械振动。反过来,若对石英晶体施加 周期性机械力, 使其发生振动,则又会在晶体表面出现相应 的交变电场和电荷,即在极板上有交变电压。当外加电场的 频率等于晶体的固有频率时, 便会产生“机—电共振”, 振 幅明显加大,这种现象称为压电谐振。
实际振荡电路不需要先外加输入信号再接反馈 电路。它最初的起振是依靠振荡电路本身的各 种电压电流的变化。如电源接通的瞬，电流的 突变、噪声等引起的电扰动信号，都是振荡电 路起振时的信号源。
只要满足：|AF|>1，且A+ F =2n，即可起振。
起振后，输出将逐渐增大，若不采取稳幅，这 时若|AF|仍大于1，则输出将会饱和失真。
uo
F 0
AF 1
A 1 R2 F 1
R1
3
R2 2R1
能自行启动的电路（1）
RT
半导体 热敏电阻
t
起振时，RT略大于2R1，
R
_
使|AF|>1，以便起振；
C
+
uo
+
R
C R1
起振后，uo逐渐增大则 RT逐渐减小，使得输出 uo为某值时，|AF|=1， 从而稳幅。
uo
t
Rt
A
能自行启动的电路（2）
1.并联型石英晶体振荡电路
当f0在fs ~fp的窄 小的频率范围内
时,晶体在电路中
起一个电感作用,
它与C1、C2组
Cb
成电容反馈式振
荡电路。
＋UCC
Rc Rb1
V
C1
Rb2
Re
C2
5-正弦波振荡电路解析
1
Vf
2 LC3
+
F C1
C3
C2
可见，通过调节C3来改变振荡频率w0时，
并未影响F。说明调节频率方便。
共基极克拉泼电路
VCC
Rb1
Rc
C3
+
C1
+ CB Rb2
+
L
Re C2
+
C1
C3
+
V0
Vf C2
L
--
F C1 C1 C2
f0 2
1 LC
其中： C
C1串C2串C3
C1C2
C1C2C3 C2C3 C1C3
5.6.3 电容反馈式三端振荡器 (考毕兹振荡器)
5.6.4 LC三端式振荡器相位平衡条件 的判断准则
互感耦合振荡器
1. 采用互感耦合电路作为反馈网络，即通过变压器互感耦合 将输出信号送回输入回路（形成正反馈），所形成的电路是 互感耦合振荡器。
2.根据LC选频网络接于晶体管电极的不同，分为c极调谐型 （调集）、e极调谐型 （调 发） 和b极调谐振型( 调基)电 路。
微波振荡器
3、振荡器和放大器的异同
共性：都是能量转换器，都将晶体管集电板直流电源供给能量转换成 交流能量输出。
异性：放大器需外来输入信号激励源 —— 他激振荡器； 振荡器所需电压取自输出电压的一部分 —— 自激振荡器。
4、振荡器的用途
1）信息传输系统的各种发射机中； 2）在超外差式的各种接收机中； 3）电子测试仪器中；
Rb2
+
C L1 L2 vf -
Re Ce
1、K接点“1”，则vs经耦合电容CB加到三极管的基极。（谐振放大器）
第八章 正弦波振荡电路
第八章 正弦波振荡电路分析振荡产生的机理和条件，讨论正弦波振荡电路的一般结构和分析方法，介绍常见的RC 、LC 和石英晶体正弦波振荡电路的组成和工作原理。
第一节 正弦波振荡电路的基本原理一个放大电路通常在输入端外加信号时才有输出。
如果在它的输入端不外接信号的情况下，在输出端仍有一定频率和幅度的信号输出，这种现象就是放大电路的自激振荡。
自激振荡对于放大电路是有害的，它破坏了放大电路的正常工作状态，需要加以避免和消除。
但在振荡电路中，自激却是有益的。
对于自激振荡的频率和幅度加以选择和控制，就可构成正弦波振荡器。
振荡电路既然不需外接输入信号，那么它的输出信号从何而来？这就是我们要讨论的振荡电路能产生自激振荡的原因和条件。
一、振荡的条件在图6－1中，A是放大电路，F 是反馈网络。
当将开关S 接在端点1上时，就是一般的开环放大电路，其输入信号电压为i U ，输出信号电压为o U 。
如果将输出信号o U 通过反馈网络反馈到输入端，反馈电压为f U ，并设法使f U＝i U ，即两者大小相等，相位相同。
那么，反馈电压f U就可以代替外加输入信号电压i U ，来维持输出o U 。
也就是说将开关S 接在端点2，除去外加信号而接上反馈信号，输出信号仍将保持不变，即不需输入而靠反馈来自动维持输出。
这时，放大器就变为自激振荡器了。
由以上的讨论可知，要维持自激振荡，必须满足f U＝i U ，即反馈信号与输入信号大小相等，相位相同。
由于放大电路的开环电压放大倍数为i o A U U = o f F U U =若i f U U ＝，则F A＝o fi oU U U U ＝1（F A称为环路增益）。
因此，振荡电路维持自激振荡的条件是：F A＝１ 即F A＝１称为幅值平衡条件。
其物理意义为：信号经放大电路和反馈网络构成的闭环回路后，幅值保持不变，既无增加也无衰减。
f a ϕϕ＋＝2n π（n ＝0，1，2……）称为相位平衡条件。
第11章正弦波振荡电路
rq
大 Q 1 Lq 大
4. 频率特性和谐振频率
小 rq Cq 小
X
感性
fS 2
1 LqCq
fS 容性
fP
f fP
容性
2
1
Lq
C0Cq C0 Cq
பைடு நூலகம்
fS
1 Cq C0
5. 使用注意
1)要接一定的负载电容 CL(微调)，以达标称频率。 2)要有合适的激励电平。过大会影响频率稳定度、
振坏晶片；过小会使噪声影响大，还能停振。
+VCC
RB1
×CB
RB2
V
•
RE
C1
•
1
CE 2 L1
• M L2 3
优点：
易起振(L 间耦合紧)； 易调节(C 可调)。 缺点：
输出取自电感，对
C
高次谐波阻抗大， 输出波形差。
(二) 电容三点式振荡电路
考克毕拉兹泼振荡器(Cloalppit)ts)
+VCC
RB1
V
•
CB
•
1 C1
×RB2
RE
CE 2
–
iC C•
IC
•
U
•
I
I•L
I•L I•C
1) Z = Z0 呈纯阻 2)形成环流，大小是总电流的 Q 倍
IC
IL
Z0 ZL
I
Qω0 L ω0 L
I Q I
(二)变压器反馈式振荡电路
+VCC
RB1
CL
×
CB RB2
V
RE
CE
—满足相位平衡条件
二、三点式 LC 振荡电路
场效应管正弦波振荡电路
场效应管正弦波振荡电路
场效应管（Field Effect Transistor，FET）正弦波振荡电路是一种利用场效应管来产生正弦波信号的电路。
场效应管是一种三端口器件，它的输入电阻很高，输出电阻很低，因此非常适合用于放大和调节信号。
正弦波振荡电路利用了场效应管的放大特性和反馈原理来产生稳定的正弦波信号。
在正弦波振荡电路中，场效应管通常被配置为共源放大器或共漏放大器，这取决于电路的具体设计。
通常情况下，电路会包括一个反馈网络，以产生所需的振荡频率和幅度。
反馈网络会将一部分输出信号反馈到输入端，以维持振荡的稳定性。
正弦波振荡电路的设计需要考虑到场效应管的工作点稳定性、放大倍数、频率稳定性和失真等因素。
在设计中需要合理选择场效应管的工作点，以确保其在合适的工作状态下产生稳定的正弦波输出。
此外，反馈网络的设计也需要精心考虑，以确保振荡电路能够产生所需频率和幅度的正弦波信号。
正弦波振荡电路在通信、音频处理和仪器测量等领域有着广泛的应用。
通过合理设计场效应管的工作状态和反馈网络的参数，可
以实现稳定、精确的正弦波信号输出，满足不同应用的需求。
总的来说，正弦波振荡电路利用场效应管的特性和反馈原理来
产生稳定的正弦波信号，其设计需要充分考虑场效应管的工作状态、反馈网络的参数以及振荡电路的稳定性和失真等因素。
这种电路在
各种领域都有着重要的应用，是电子工程中的重要组成部分。
正弦波振荡电路
+VCC
RC RB1
+
+
C4
Co
+
（1）放大电路：保证能起振，实现能量控制； （2）选频网络：确定电路的振荡频率，产生单一频率的正弦波。 （3）正反馈网络：使放大电路的输入信号等于反馈信号。 （4）稳幅环节：使输出信号幅值稳定。 常将选频网络和正反馈网络合二为一。
2、电路的分类
按组成选频网络的元件类型不同，可分为： (1) RC正弦波振荡器（f<1MHz) (2)LC正弦波振荡器（f>1MHz) (3)石英晶体振荡器（f稳定度高)
ui
R
选频电路
图8.1.7 RC桥式正弦波振荡电路(a)
8.1
正弦波振荡电路——8.1.2 RC正弦波振荡电路
图8.1.7 RC桥式正弦波振荡电路
8.1
正弦波振荡电路——8.1.2 RC正弦波振荡电路
•
2. 如何满足自激振荡的条件
RF
R1
.. 为了满足 AF =1, A=3
1
Uf __ = __ 1 F= • , Uo 3 • RF A=（1+ R ）,
1 R LC 1 1 L 谐振频率f 0 ，品质因数Q R C 2 LC 1 当f f 0时， 0 Z R＋Q 2 R QX L QX C Y0 品质因数Q ，当Q 1时， 0
0 L
图8.1.10 LC并联网络 (b)考虑电路损耗时的网络
8.1
正弦波振荡电路——8.1.3 LC正弦波振荡电路
8.1
正弦波振荡电路——8.1.3 LC正弦波振荡电路
8.1.3 LC正弦波振荡电路
当f0很高时，放大电路多用分立元件（甚至共b）的 LC振荡电路。
正弦波振荡电路
0 2 3 ( ) 0
2
相频响应：
f arctg
0 0
3
1 1 1 FV (最 大 值 ) 当＝ 0 ＝ 或f＝f 0 ＝ 3 RC 2RC f 0
3. 电路的振荡频率和起振条件
振荡的相位平衡条件：
a f 2n，n 0， 1， 2
R C 放大电路
R C
A
Rf
V o
V V i f
R1
RC桥式振荡电路
选频网络 R C 放大电路
R C
A
Rf
V o
V V i f
R1
RC桥式振荡电路
Z1、Z2和Rf 、R1构成一个四臂电桥，故电路称为RC 桥式振荡电路。
2. RC串并联网络的选频特性
幅频响应 1： Z1 R jC 1 FV R 21 Z 2 R //3 ( 0 ) 2 jC 1 j RC 0
解：
1 f0 2RC 1 2 3.14 100 0.22 10 6 7.23 103 Hz
RF＞2R3=20 kΩ
由此可知：电路的振荡频率为7.23kHz，满足振荡条件 的反馈电阻RF应大于20kΩ。
V Z2 相 频 响 应： f FV Vo Z1 Z2 0 j RC 0 2 2 2 f (1 arctg R C ) 3 j 3RC
RC串并联网络
1 令ω0＝ RC
F V
0 3 j( ) 0
1
幅频响应： FV 1
Rf AV 1 3 R1
Rf 不能太大，否则 正弦波将变成方波
rc正弦波振荡电路起振条件
rc正弦波振荡电路起振条件
RC正弦波振荡电路起振条件为：
1.正反馈条件：电路中存在正反馈回路。
在RC正弦波振荡电路中，通常是通过将电容器与电阻器串联连接，并将串联电路的输出端与输入端相连接，形成一个正反馈回路。
2.幅度放大条件：电路中存在幅度放大器。
幅度放大器能够使输入信号的幅度增大，以满足正反馈条件下振荡电路的放大要求。
3.相位条件：振荡电路的相位变化必须满足一定的条件，使得振荡电路能够产生稳定的正弦波输出。
通常，相位条件要求振荡电路的相移为360度或者整数倍的360度。
4.频率选择条件：振荡电路中存在频率选择网络，用于选择振荡电路的工作频率。
频率选择网络通常由电感、电容、电阻等元件组成，能够使得振荡电路只在特定的频率范围内振荡。
当以上条件都满足时，RC正弦波振荡电路才能起振并输出稳定的正弦波信号。
正弦波振荡电路知识点总结
正弦波振荡电路知识点总结1. 振荡电路的基本概念振荡电路是一种能够在没有外部输入的情况下产生连续变化的信号的电路。
它通过自身的反馈环路来产生振荡。
振荡电路的基本组成包括振荡器、反馈网络、放大器和输出网络。
振荡器是产生基频信号的核心元件，反馈网络用于将一部分输出信号反馈到输入端，放大器则用于提供振荡器所需要的放大增益，输出网络用于将振荡器的输出信号提取到外部装置上。
2. 正弦波振荡电路的工作原理正弦波振荡电路是一种能够产生连续变化正弦波信号的振荡电路，它利用正反馈和负反馈的结合来实现振荡。
首先，放大器将输入信号放大，然后经过反馈网络将一部分输出信号反馈到放大器的输入端。
这样就形成了一个正反馈环路，当反馈信号到达一定幅值时，输出信号将开始增大，最后达到稳定状态，形成正弦波振荡。
3. 常见的正弦波振荡电路类型常见的正弦波振荡电路包括RC正弦波振荡电路、LC正弦波振荡电路、晶振电路、信号发生器和运放正弦波振荡电路等。
RC正弦波振荡电路利用电容和电阻元件来构成反馈网络，LC正弦波振荡电路利用电感和电容元件构成反馈网络，并且晶振电路利用晶体谐振器的内部谐振回路产生正弦波信号，信号发生器则是通过内部振荡电路产生正弦波信号，运放正弦波振荡电路则是利用运放放大器的高增益和稳定性实现正弦波振荡。
4. 正弦波振荡电路的频率和幅值控制正弦波振荡电路可以通过改变反馈元件的数值、改变振荡器的工作参数、改变放大器的增益等方法来控制输出信号的频率和幅值。
例如，RC正弦波振荡电路的谐振频率与RC元件相关，改变电阻或电容的数值可以改变输出信号的频率；LC正弦波振荡电路的谐振频率与LC元件相关，改变电感或电容的数值可以改变输出信号的频率；晶振电路的谐振频率与晶体的谐振频率相关，调整晶振的谐振频率可以改变输出信号的频率；信号发生器和运放正弦波振荡电路通过内部电路来控制输出信号的频率和幅值。
5. 正弦波振荡电路的应用正弦波振荡电路广泛应用于各种电子设备中，如信号发生器、音频设备、通信系统、测量仪器等。
正弦波振荡电路
第二节 几种典型正弦波振荡电路
由于RC串并联网络在f=f0时的传输系数F=1/3，因此，要 求放大器的总电压增益Au应大于3，这对于集成运放组成的 同相放大器来说是很容易满足的。
2．RC移相式振荡电路 RC移相式振荡电路如图3-11所示，图中反馈网络由三节
RC移相电路构成。 由于集成运算放大器的相移为180°，为满足振荡的相位平
返回
图3-13石英晶体的符号和等效电路
返回
图3-16串联型石英晶体振荡电路
返回
石英晶体振荡器可以归结为两类：一类称为并联型；另一类 称为串联型。前者的振荡频率接近于fP，后者的振荡频率接 近于fs分别介绍如下。
图3 -16为串联型石英晶体振荡电路。 当电路中的石英晶体T作于串联谐振频率时，晶体呈现的阻
抗最小，且为纯电阻性，因此，电路的正反馈电压幅度最大， 且相移φF=0。 VD1采用共基极接法，VD2为射极输出器， VD1、VD2组成的放大电路的相移φA=0 。所以整个电路满 足振荡的相位平衡条件。至于偏离，的其他信号电压，晶体 的等效阻抗增大，且φF=0 ≠0，所以都不满足振荡条件。 由此可见，这个电路只能在这个频率上自激振荡。
衡条件，要求反馈网络对某一频率的信号再相移180°，图 3 -11中RC构成超前相移网络。因一节RC电路的最大相移 为90°，不能满足振荡的相位条件；两节RC电路的最大相 移可以达到180°，但当相移等于180°时，输出电压已接 近于零，故不能满足起振的幅度条件。
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第二节 几种典型正弦波振荡电路
(2) RC桥式振荡电路RC桥式振荡电路如图3-10所示。 在图3 -10中，集成运放组成一个同相放大器，它的输出电
压uo作为RC串并联网络的输入，而将RC串并联网络的输出 电压作为放大器的输入电压，当f=f0时，RC串并联网络的 相位移φA =0°，放大器是同相放大器φF=0°，电路的总 相位移φA+ φF=0°，满足相位平衡条件，而对于其他频率 的信号，RC串并联网络的相位移≠0°，不满足相位平衡条 件。
正弦波振荡电路ppt课件
具有很好的选择性和频稳度。
2. 石英晶体谐振器的符号、等效电路和电抗特性
Co — 静态电容，较大
Lq — 晶体振动时的动态电感 ，很大
Cq —晶体振动时的动态电容，很小
rq — 等效摩擦损耗电阻，很小
串联谐振频率 并联谐振频率
1 fs 2 LqCq
1
fP 2
起振时，热敏电阻处于冷态，RF 阻值较大， A•u 1 RF / R1 大，
.
起振容易。U o
.
If
T RF A•u
最后达到 A•u =3，
进入平衡状态。由于运放始终线性工作，因此波形好。
例8.1.1
图示为一实用RC桥式振荡电路。（1）求f0 ；（2） 说明二极管的作用；（3）说明 RP 如何调节。
.1
因为振荡频率处，Fu 3
为满足起振振幅条件
A•uF• u
1，应使
.
Au
3
.
即 Au 1 (RF / R1 ) 3
2. 常用的RC 桥式振荡电路
参数选择：
1 f0 2RC
RF 2R1
RF 不能太大， 否则正弦波将
失真，甚至变
成方波。
稳幅措施：采用负温度系数热 敏电阻实现外稳幅。
1. 石英谐振器结构
石英是一种各向异性的结晶体，其化 学成分是SiO2 。从一块晶体上按一定的方 位角切割成的薄片称为晶片。在晶片的两 面涂上银层作为电极，电极上焊出两根引 线固定在管脚上，封装后就构成了石英晶 体谐振器。
2. 石英晶体的压电效应与谐振特性
压电效应： 电极间加电场
电极间加机械力
晶体机械变形 晶体产生电场
起振时，二极管未导通，
模拟电子技术教学课件正弦波振荡电路
·
＋
I
C
＋
超前移相网络
U·i
R
U·o
·
＋
I
R
＋
滞后移相网络
U·i
C U·o
－
－
－
－
(a)
(b)
图10.17 RC串联移相网络
2024/7/27
15
H ( ) 1 0 .7
0 ( )
截止频率
C＝
1
τ= RC
H
U o U i
＋ 90° ＋ 45°
0
C
图10.18 RC串联超前网络的频率特性曲线
58
二.电容反响式振荡电路(电容三点式)
50 F 50mH
12V
0.047F 10 F
6.8k 10k
C
0.01F
8
1．起振过程及起振条件 •
Ui
·
•
Uo
••
A
Au Fu 1
•
•
•
U f Ui
Uf
·
F
A • uF • u A u ejA F u ejF A u F u ej(A F )
AuFu 1 幅度起振条件
AF2n n0,1,2相位起振条件
2024/7/27
9
2.平衡条件
••
Au Fu 1
•
•
U f Ui
L
Is
C
U o
r
Z
电路图
2024/7/27
48
(rjL)
Z
rjL
1
jC
1
jC
L
r j(C L1C)
L
令 1
0
正弦波振荡电路
噪声和干扰问题
可能是由于电路布局不合理或外部 干扰所致。解决方案包括优化电路 布局、增加滤波器或采取电磁屏蔽 措施。
感谢观看
THANKS
在设计时考虑到未来可能的调试需求，预 留适当的调整空间，以便在必要时调整电 路参数。
调试方法与技巧
观察与测试
通过示波器等测试设备观察振荡波形， 检查频率、幅度等参数是否符合预期。
逐步调试
从电路的输入端开始，逐步测试并调 整每个元件的参数，以确保整个电路 的稳定性和性能。
分块测试
将电路分成若干个模块进行测试，以 确定问题所在并进行针对性的调整。
记录与总结
在调试过程中，记录每次调整的参数 和结果，以便于问题分析和总结经验。
常见问题与解决方案
振荡波形失真
可能是由于元件参数不匹配或电路 布局不合理所致。解决方案包括重 新选择元件或优化电路布局。
频率不准确
可能是由于元件精度不够或计 算误差。解决方案包括使用高 精度元件或重新计算频率。
无法起振或振荡不稳定
并联型晶体振荡电路的优点是频率稳 定性高、输出波形好，但电路设计较 为复杂，调试难度较大。
串联型晶体振荡电路
串联型晶体振荡电路的特点是石英晶体与电容、电感等元件串联，通过反馈电路 和输出滤波器实现正弦波输出。
串联型晶体振荡电路的优点是电路设计相对简单，调试方便，但频率稳定性略低 于并联型晶体振荡电路。
正弦波振荡电路的应用
01
02
03
信号源
正弦波振荡电路可作为信 号源，为电子设备和系统 提供稳定的正弦波信号。
通信
在无线通信中，正弦波振 荡电路用于生成载波信号， 实现信号的传输。
正弦波振荡电路
正弦波振荡电路正弦波振荡电路是一种常见的电路，它可以产生稳定的正弦波信号，被广泛应用于通信、测量、音频等领域。
本文将从电路原理、设计和应用等方面介绍正弦波振荡电路。
一、电路原理正弦波振荡电路是一种自激振荡电路，其主要原理是利用放大器的正反馈作用，使放大器输出的信号反馈到输入端形成振荡。
具体来说，正弦波振荡电路由三个基本元件构成：放大器、反馈网络和振荡器。
放大器是正弦波振荡电路的核心部件，它的作用是放大输入信号。
反馈网络是将放大器输出信号反馈到输入端的部件，它的作用是使放大器输出的信号与输入信号同相位。
振荡器是将放大器输出的信号反馈到输入端后形成的振荡电路。
在正弦波振荡电路中，放大器和反馈网络的组合是关键。
放大器的放大倍数和反馈网络的反馈系数决定了电路的稳定性和频率特性。
如果反馈系数过大，正弦波振荡电路将失去稳定性，形成尖峰波振荡电路。
如果反馈系数过小，电路将无法形成振荡。
二、电路设计正弦波振荡电路的设计需要考虑多个因素，包括放大器的选择、反馈网络的设计和电路参数的计算等。
下面将分别介绍这些方面的内容。
1. 放大器的选择放大器是正弦波振荡电路的核心部件，其放大倍数和频率特性对电路的性能有重要影响。
通常选择运放作为放大器，因为运放具有高放大倍数和良好的频率响应特性。
2. 反馈网络的设计反馈网络是正弦波振荡电路的关键部件，其设计需要考虑反馈系数和相位等因素。
通常采用RC网络作为反馈网络，其反馈系数和相位可以通过电路参数进行调节。
3. 电路参数的计算电路参数的计算是正弦波振荡电路设计中的关键步骤。
需要根据电路元件的特性和工作频率等因素进行计算。
具体来说，需要计算放大器的增益、反馈网络的反馈系数和相位等参数。
三、电路应用正弦波振荡电路在通信、测量、音频等领域有广泛的应用。
其中，应用最广泛的是在通信中产生稳定的载波信号。
此外，正弦波振荡电路还可以用于音频振荡器、频率计、信号发生器等领域。
在通信中，正弦波振荡电路主要用于产生载波信号。
简述正弦波振荡电路的组成部分及其作用
简述正弦波振荡电路的组成部分及其作用正弦波振荡电路是一种能够产生稳定频率和幅度的振荡电路，广泛应用于通信、测量、音频等领域。
它由三个主要组成部分构成：放大器、反馈网络和频率稳定元件（如谐振电路或LC电路）。
下面将详细解释每个组成部分的作用及其工作原理。
1. 放大器（Amplifier）：放大器是正弦波振荡电路的核心部分，它主要负责放大反馈网络中的信号，使得反馈电路能够提供恰好足够的正反馈，以使整个电路产生稳定的振荡输出。
放大器通常采用双极性晶体管或场效应晶体管等材料制成，其工作原理是输入的弱信号经过放大器放大后成为一个足够大的正弦波振荡信号，作为反馈网络的输入信号。
2. 反馈网络（Feedback Network）：反馈网络的作用是将放大器的输出信号返回到放大器的输入端，与输入信号进行合成或相抵消，以产生正反馈。
正反馈信号通过反馈网络回到放大器的输入端，使得输出信号继续被放大，从而产生持续的振荡。
反馈网络通常由电容器和电阻器等元件构成，其具体结构可以有串联结构、反串联结构或混合结构。
频率稳定元件的作用是使正弦波振荡电路的输出频率保持稳定。
常见的频率稳定元件包括谐振电路和LC电路等。
谐振电路利用电感和电容的特性，在特定的频率下产生共振现象，从而稳定输出频率。
LC电路是由电感和电容组成的振荡回路，利用电感和电容之间的相互作用产生振荡信号，其频率由电感和电容的值决定。
正弦波振荡电路的工作原理如下：1.放大器将输入的弱信号经过放大，形成一个较大的正弦波信号。
2.反馈网络将放大器的输出信号返回到放大器的输入端，与输入信号进行合成或相抵消，产生正反馈。
3.正反馈使得输出信号继续被放大，产生持续的振荡。
4.频率稳定元件保持输出频率的稳定。
正弦波振荡电路的关键是维持恰当的正反馈程度，以使得输出信号在放大器中得到充分放大。
一旦正反馈程度过高或过低，振荡电路将无法维持稳定的振荡输出。
因此，设计正弦波振荡电路需要合理选择放大器和反馈网络的参数，以及适当的频率稳定元件，以确保输出频率和振幅的稳定性。
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第七章 正弦波振荡电路正弦波振荡电路是用来产生一定频率和幅度的正弦交流信号的电子电路。
它的频率范围可以从几赫兹到几百兆赫兹,输出功率可能从几毫瓦到几十千瓦。
广泛用于各种电子电路中。
在通信、广播系统中,用它来作高频信号源；电子测量仪器中的正弦小信号源,数字系统中的时钟信号源。
另外，作为高频加热设备以及医用电疗仪器中的正弦交流能源。
正弦波振荡电路是利用正反馈原理构成的反馈振荡电路，本章将在反馈放大电路的基础上，先分析振荡电路的自激振荡的条件，然后介绍LC 和RC 振荡电路，并简要介绍石英晶体振荡电路。
第一节 振荡电路概述在放大电路中，输入端接有信号源后，输出端才有信号输出。
如果一个放大电路当输入信号为零时，输出端有一定频率和幅值的信号输出，这种现象称为放大电路的自激振荡。
一、 振荡电路框图图7-1为正反馈放大器的方框图，在放大器的输入端存在下列关系：X i =X s +X f (7-1)其中X i 为净输入信号，且f oX F X =及 oiX A X =正反馈放大器的闭环增益o i if s i f i iX AX AX A X X X X AFX ===-- 最后得到1f AA AF=- (7-2)如果满足条件|1-AF|=0，或AF=1 （7-3）则A ，这就表明，在图7-1中如果有很小的信号X s 输入，便可以有很大的信号X o =A f X s 输出。
如果使反馈信号与净输入信号相等，即X f =X i图7-1正反馈放大电路的方框图 图7-2自激振荡方框图那么可以不外加信号X s 而用反馈信号X f 取代输入信号X z 。
仍能确保信号的输出，这时整个电路就成为一个自激振荡电路，自激荡器的方框图就可以绘成如图7-2所示的形式。
二、 自激振荡的条件由上述分析可知，当AF=1自激振荡可维持振荡。
AF=1即为自激振荡的平衡条件，其中A 和F 都是频率的函数，可用复数表示： a A A ϕ= ，f F F ϕ= 则 a f AF AFϕϕ=+即 1AF AF == （7-4） 和 2a f n ϕϕπ+= 0,1,2,3n =L （7-5） 式（7-4）称为自激振荡的振幅平衡条件，式（7-5）称为自激振荡的相位平衡条件。
综上所述，振荡器就是一个没有外加输入信号的正反馈放大器，要维持等幅的自激振荡，放大器必须满足振幅平衡条件和相位平衡条件。
上述振荡条件如果仅对某一单一频率成立时，则振荡波形为正弦波，称为正弦波振荡器。
三、 正弦波振荡电路基本构成正弦波振荡电路一般包含以下几个基本组成部分：1．基本放大电路 提供足够的增益，且增益的值具有随输入电压增大而减少的变化特性。
2．反馈网络 它的主要作用是形成正反馈，以满足相位平衡条件。
3．选频网络 它的主要作用是实现单一频率信号的振荡。
在构成上，选频网络与反馈网络可以单独构成，也可合二为一。
很多正弦波振荡电路中，选频网络与反馈网络在一起，选频网络由LC电路组成称为LC正弦波振荡电路，由RC正弦波振荡电路，由石英晶体组成称石英晶体正弦波振荡电路。
4．稳幅环节引入稳幅环节可以使波形幅值稳定，而且波形的形状良好。
四、振荡电路的起振过程振荡电路刚接通电源时，电路中会出现一个电冲击，从而得到一些频谱很宽的微弱信号，它含有各种频率的谐波分量。
经过选频网络的选频作用，使f=f o的单一频率分量满足自激振荡条件，其他频率的分量不满足自激振荡条件，这样就将f=f o的频率信号从最初信号中挑选出来。
在起振时，除满足相位条件（即正反馈）外，还要使AF>1，这样，通过放大→输出→正反馈→放大L L的循环过程，f=f o的频率信号就会由小变大，其他频率信号因不满足自激振荡条件而衰减下去。
振荡就建立起来。
振荡产生的输出电压幅度是否会无限制地增长下去呢由于晶体管的特性曲线是非线性的，当信号幅度增大到一定程度时，电压放大倍数Au就会随之下降，最后达到AF=1，振荡幅度就会自动稳定在某一振幅上。
从AF>1到AF=1过程，就是振荡电路看激振荡的建立与稳定的过程。
第二节LC正弦波振荡电路采用LC谐振网络作选频网络的振荡电路称为LC振荡电路。
LC振荡电路通常采用电压正反馈。
按反馈电压取出方式不同，可分为变压器反馈式，电感三点式、电容三点式，三种典型电路。
三种电路的共同特点是采用LC并联谐振回路作为选频网络。
一、LC回路的频率特性。
一个LC并联回路如图7—3所示，其中R表示电感线圈和回路其他损耗总的等效电阻。
其幅频特性和相频特性如图7—4所示。
I sCLRU o+－(a)幅频特性 (b)相频特性 图7—3 LC 并联回路 图7—4 LC 并联回路的频率特性（Q1>Q2） 当LC 并联回路发生谐振时，谐振频率为02f LCπ=（7-6）电路阻抗Z 达到最大，其值为000Q LZ Q L C RCωω=== （7-7） 式（7-7）中Q 为回路品质因数，其值为001LQ RCRωω==（7-8） 由图7-4可知，当外加信号频率f 等于LC 回路的固有频率f 0(f=f 0)时，电路发生并联谐振，阻抗Z 达到最大值Z 0，相位角ϕ=0，电路呈纯电阻性，当f 偏离f 0时由于Z 将显著减小，ϕ 不再为零，在f<fo 时，电路呈感性；f>f 0时，电路呈容性，利用LC 并谐振时呈高阻抗这一特点，来达到选取信号的目的，这就是LC 并联谐振回路的选频特性。
可以证明品质因数越高，选择性愈好，但品质因数过高，传输的信号会失真。
因此，采用LC 谐振回路作为选频网络的振荡电路，只能输出f=f 0的正弦波，其振荡频率为02f f LCπ==（7-9）当改变LC 回路的参数L 或C 时，就可改变输出信号的频率。
二、 变压器反馈式振荡电路在变压器反馈振荡电路中，其谐振回路接在共发射极电路的集电极的称为共射调集振荡电路，类似的还有共射调基振荡电路和共基调射振荡电路。
下面以共射调集变压器反馈式LC 振荡电路为例进行分析。
1、 电路组成图7-5电路就是共射调集变压器反馈式LC 振荡电路，它由放大电路、LC 选频网络和变压器反馈电路三部分组成。
线圈L 与电容C 组成的并联谐振回路作为晶体管的集电极负载，直选频作用，由变压器副边绕组来实现反馈，所以称变压器反馈式LC 正弦波振荡电路，输出的正弦波通过L 1耦合给负载，C B 为基极耦合电容。
图7-5 变压器反馈式振荡电路2、振荡的建立与稳定首先按图7-5所示反馈线圈L 2的极性标记，根据同名端和用“瞬时极性法”判别可知，符合正反馈要求，满足振荡的相位条件。
其次，当电源接通后瞬间，电路中会存在各种电的扰动，这些扰动都是具有谐振回路两端产生较大的电压，通过反馈线圈回路送到放大器的输入端进行放大。
经放大和反馈的反复循环，频率为f 0的正弦电压的振幅就会不断地增大，于是振荡就建立起来。
由于晶体管的输出特性是非线性的，放大器增益将随输入电压的增大而减小，直到AF=1，振荡趋于稳定，最后电路就稳定在某一幅度下工作，维持等幅振荡。
2、 振荡频率0f f =≈（7-10）4、电路的优缺点变压器反馈式振荡电路通过互感实现耦合和反馈，很容易实现阻抗匹配和达到起振要求，所以效率较高，应用很普遍。
可以在LC回路中装置可变电容器来调节振荡频率，调频范围较宽，一般在几千赫兹~几百千赫兹，为了进一步提高振荡频率，选频放大器可改为共基极接法。
该电路在安装中要注意的问题是反馈线圈的极性不能接反，否则就变成负反馈而不能起振，若反馈线圈的连接正确仍不能起振，可增加反馈线圈的匝数。
三、电感三点式振荡电路三点式振荡电路有电容三点式电路和电感三点式电路，它们的共同点是谐振回路的三个引出端点与三极管的三个电极相连接（指交流通路），其中，与发射极相接的为两个同性质电抗，与集电极和基极相接的是异性质电抗。
这种规定可作为三点式振荡电路的组成法则，利用这个法则，可以差别三点式振荡电路的连接是否正确。
1、电路组成电感三点式振荡电路，也称为哈脱莱振荡电路，电路如图7-6所示。
由放大电路、选频网络和正反馈回路组成。
选频网络是由带中间抽头的电感线圈L1、L2与电容C组成，将电感线圈的三个端点—首端、中间抽头和尾端分别与放大电路相联。
对交流通路而言，电感线圈的三个端点分别与三极管的三个极相联，其中与发身极相接的是L1和L2。
线圈L2为反馈元件，通过它将反馈电压送到输入端。
C1、C2及C E对交流视作为短路。
图7-6 电感三点式振荡电路2、振荡的相位平衡条件根据“瞬时极性法”和同名端差别可知，当输入信号瞬时极性为 时，经过三极管倒相输出为e ，即 f ϕ=180°，整个闭环相移 0360f a ϕϕϕ=+=即反馈信号与输入信号同相，电路形成正反馈，满足相位平衡条件。
3、振荡的振幅平衡条件只要晶体三极管的β值足够大，该电路就能满足振荡的振幅平衡条件。
L 2越大，反馈越强，振荡输出越大，电路越容易起振，只要求用较小β的晶体管就能够使振荡电路起振。
3、 振荡频率f ==（7-11）式（7-11）中M 为耦合线圈的互感系数。
通过改变电容C 可改变输出信号频率。
5、电路优缺点（1）电路较简单，易联接。
（2）耦合紧，同名端不会接错，易起振。
（3）采用可变电容器，能在较宽范围内调节振荡频率，振荡频率一般为几十赫兹至几十兆赫兹。
（4）高次谐波分量大，波形较差。
四、电容三点式振荡电路 1、电路组成电容三点式振荡电路又称为考毕兹电路，电路如图7-7所示，反馈电压取自C 1、C 2组成的电容分压器。
晶体管VT 为放大器件，R b1、R b2、R C 、R e 用来建立直流通路和合适的工作点电压，C b 为耦合电容，C e 为旁路电容，L 、C 1、C 2并联回路组成选频反馈网络。
与电感三点式振荡电路的情况相似，这样的联接也能保证实现正反馈，产生振荡。
图7-7 电容三点式振荡电路 图7-8 改进型电容三点式振荡电路2、振荡频率0f ≈（7—12）式（7—12）中 1212C C C C C =+3、电路优缺点（1）反馈电压从电容C 2两端取出，频率越高，容抗越小，反馈越弱，减少了高次谐波分量，从而输出波形好，频率稳定性也较高。
（2）振荡频率较高，可达100MHz 以上。
（3）要改变振荡频率，必须同时C 1和C 2调节不方便，并将导致振荡稳定性变差。
4、克拉泼振荡电路为了方便地调节电容三点式振荡电路的振荡频率，通常在线圈L 上串联一个容量较小的可变电容C 3，电路如图7-8所示。
例7-1 标出图7-9所示电路中变压器的同名端，使之满足产生振荡的相位条件。
解 运用“瞬时极性法”，欲使电路满足相位条件，则应符合图中标识的极性，那么，ａ与ｄ是同名端，ｂ与ｃ是同名端。
图7-9 例7-1的图 图7-10 例7-2的图例7—2 电路如图7—6所示，L 1=，L2=，M=，电容C 在33p F 到330pF 范围内可调，求： （1）画出交流通路（2）振荡频率f 的变化范围。