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3. 起振及稳幅振荡的过程是振荡电路输出电压的幅度，设：Uo 是振荡电路输出电压的幅度， B 是要求达到的输出电压幅度。是要求达到的输出电压幅度。起振时U 达到稳定振荡时U 起振时Uo ≈ 0，达到稳定振荡时Uo =B。要求起振过程中 Uo < B，要求AuF > 1，可使输出电压的幅度不断增大。可使输出电压的幅度不断增大。要求稳定振荡时 Uo = B，要求AuF = 1，使输出电压的幅度得以稳定。使输出电压的幅度得以稳定。从AuF > 1 到AuF = 1，就是自激振荡建立的过程。立的过程。起始信号的产生：在电源接通时，起始信号的产生：在电源接通时，会在电路中激起一个微小的扰动信号，它是个非正弦信号，一个微小的扰动信号，它是个非正弦信号，含有一系列频率不同的正弦分量。系列频率不同的正弦分量。
& U2
。 + – 。
U2 1 分析上式可知：分析上式可知：仅当 ω = ωo时， = 达最大 U1 3 即网络具有选频特性，值，且 u2 与 u1 同相，即网络具有选频特性，fo决
定于RC 定于RC 。
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ωo
ω
U2 U1 1 3
幅频特性 + 90ο
0ο
相频特性 ϕ （ f）
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带稳幅环节的电路(1) 带稳幅环节的电路(1) 热敏电阻具有负温度系数，利用它的非线性可以自动稳幅。自动稳幅。稳幅过程：稳幅过程：半导体热敏电阻
R C R C
RF – +
uo
∞ + + uO –
t
思考：思考：
RF
Au
R1
若热敏电阻具有正温度系应接在何处？数，应接在何处？
第18章正弦波振荡电路 18章
18.1 自激振荡 18.2 RC振荡电路 RC振荡电路 18.3 LC振荡电路 LC振荡电路
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第18章正弦波振荡电路 18章
本章要求：本章要求： 1. 了解正弦波振荡电路自激振荡的条件。了解正弦波振荡电路自激振荡的条件。 2. 了解LC振荡电路和RC振荡电路的工作原理。了解LC振荡电路和振荡电路的工作原理振荡电路和RC振荡电路的工作原理。
o u i
& Ui
1 S
& 2 Uf
Au
& Uo
开关合在“2”为开关合在“2”为有反馈放大电路，有反馈放大电路，
F
果 U & 如：&f =Ui
自激振荡状态
& & Uo = A Uf u
开关合在“2”时去掉u 仍有稳定的输出。开关合在“2”时,，去掉ui 仍有稳定的输出。反馈信号代替了放大电路的输入信号。反馈信号代替了放大电路的输入信号。
A F =1 u
ϕA +ϕF = ± 2nπ
n 是整数
相位条件意味着振荡电路必须是正反馈；相位条件意味着振荡电路必须是正反馈；意味着振荡电路必须是正反馈幅度条件表明反馈放大器要产生自激振荡表明反馈放大器要产生自激振荡，幅度条件表明反馈放大器要产生自激振荡，还必须有足够的反馈量(可以通过调整放大倍数A 必须有足够的反馈量(可以通过调整放大倍数A 或反馈系数F 达到) 反馈系数F 达到) 。
+UCC 正反馈反馈网络
－
RL
1 f0 ≈ 2π LC
RE
CE 放大电路
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在调节变压器反馈式振荡电路中，试解释下列在调节变压器反馈式振荡电路中，例1 ：现象：现象：对调反馈线圈的两个接头后就能起振；（1）对调反馈线圈的两个接头后就能起振；的阻值后即可起振；（2）调RB1、 RB2或 RE的阻值后即可起振；改用β较大的晶体管后就能起振；（3）改用β较大的晶体管后就能起振；适当增加反馈线圈的圈数后就能起振；（4）适当增加反馈线圈的圈数后就能起振；适当增加L值或减小C值后就能起振；（5）适当增加L值或减小C值后就能起振；反馈太强，波形变坏；（6）反馈太强，波形变坏；调整R 的阻值后可使波形变好；（7）调整RB1、 RB2或 RE的阻值后可使波形变好；负载太大不仅影响输出波形，（8）负载太大不仅影响输出波形，有时甚至不能起振。起振。
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振荡频率的调整
R3 R2 R1
RF –∞ + + C R
振荡频率
1 fo = 2 π RC
S C
R3 R2 R1
+ uO –
S
改变开关K 改变开关K的位置可改变选频网络的电阻，实现频率粗调；网络的电阻，实现频率粗调；改变电容C 改变电容C 的大小可实现频率的细调。的细调。
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带稳幅环节的电路(2) 带稳幅环节的电路(2) 利用二极管的正向伏安特性的非线性自动稳幅。特性的非线性自动稳幅。振荡幅度较大时正向电阻小
稳幅环节 D2 RF1 D1 R C R RF2 – + + C R 1 ∞ + uO –
ID
U
振荡幅度较小时 D 正向电阻大
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R A =1+ F = 3 u R 1
带稳幅环节的电路(1) 带稳幅环节的电路(1) 半导体热敏电阻具有负温度系热敏电阻数，利用它的非线性可以自动稳幅。自动稳幅。 R RF ∞ 在起振时，在起振时，由于 uO 很 – 流过R 的电流也很小，小，流过RF的电流也很小， C + + + 于是发热少，阻值高，于是发热少，阻值高，使 uO RF >2R1；即AuF>1。 >2R >1。 R C – R1 随着振荡幅度的不断加强，随着振荡幅度的不断加强， uO增大，流过RF 的电流也增大，流过R 增大，增大，RF受热而降低其阻使得A 下降，直到R 稳定于 =1，值，使得Au下降，直到RF=2 R1时，稳定于AuF=1，振荡稳定。振荡稳定。
2. RC串并联选频网络的选频特性。 RC串并联选频网络的选频特性 + R 传输系数：传输系数： 1 C R// & & U2 jω C U 1 F= = &1 1 1 U R C R+ + R// jω C jω C – 。 1 = 1 ω ωo 式中：ωo = 3+ j( − ) R C
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带稳幅环节的电路（2）
D2 图示电路中，图示电路中，RF RF1 分为两部分。分为两部分。在RF1上 D1 正反并联两个二极管，正反并联两个二极管， R RF2 它们在输出电压u 它们在输出电压uO ∞ – 的正负半周内分别导 C + + 在起振之初，通。在起振之初，由 + uO 幅值很小，于 uo 幅值很小，尚不 – R C R 足以使二极管导通二极管导通，足以使二极管导通， 1 正向二极管近于开路此时，此时， RF >2 R1。而随着振荡幅度的增大，正向二极管导通，后，随着振荡幅度的增大，正向二极管导通，其正向电阻逐渐减小，直到R 振荡稳定。电阻逐渐减小，直到RF=2 R1，振荡稳定。
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18.3.l 变压器反馈式LC振荡电路变压器反馈式LC振荡电路 1. 电路结构选频电路 RB1 C C1 RB2 ⊕ ⊕ ⊕ ⊕ ⊕ ⊕ ⊕ ⊕ ⊕ ⊕ ⊕ ⊕ ⊕ ⊕ ⊕ ⊕ ⊕ ⊕ ⊕ ⊕ ⊕ ⊕ ⊕ ⊕ 2.振荡频率 2.振荡频率 LC并联电即LC并联电路的谐振频率 L +f u –－ ⊕ ⊕ ⊕ ⊕ ⊕ ⊕ ⊕ ⊕
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18. 2 RC振荡电路 RC振荡电路
1. 电路结构选出单一频率的信号 RC选频网络 RC选频网络正反馈网络用正反馈信号u 用正反馈信号uf 作为输入信号 + ufห้องสมุดไป่ตู้R – R C C R 1 RF ∞
– + +
+ uO –
同相比例电路放大信号
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2. 自激振荡的条件
& & 由：U o = AuU f
自激振荡的条件
& & Uf = FUo
A F =1 u
& Uo = A F &o u U
(1)幅度条件： (1)幅度条件：幅度条件 (2)相位条件： (2)相位条件：相位条件
： u ϕ ϕ 即 A ∠ A ⋅ F ∠ F =1
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4. 正弦波振荡电路的组成 (1) 放大电路: 放大信号放大电路: (2) 反馈网络: 必须是正反馈，反馈信号即是反馈网络: 必须是正反馈，放大电路的输入信号 (3) 选频网络: 保证输出为单一频率的正弦波选频网络: 即使电路只在某一特定频率下满足自激振荡条件 (4) 稳幅环节: 使电路能从AuF >1 ，过渡到稳幅环节: 使电路能从 AuF =1，从而达到稳幅振荡。 =1，从而达到稳幅振荡。
fo
f u2 与 u1 波形
fo
− 90ο
u2
u1
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3. 工作原理输出电压 uo 经正反馈（兼选频）网络分压后，经正反馈（兼选频）网络分压后，作为同相比例电路的输入信号取uf 作为同相比例电路的输入信号 ui 。 (1) 起振过程
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18.1 自激振荡
正弦波振荡电路用来产生一定频率和幅值的正弦交流信号。它的频率范围很广，交流信号。它的频率范围很广，可以从一赫以下到几百兆以上；输出功率可以从几毫瓦到几十千瓦；几百兆以上；输出功率可以从几毫瓦到几十千瓦；输出的交流电能是从电源的直流电能转换而来的。输出的交流电能是从电源的直流电能转换而来的。常用的正弦波振荡器 LC振荡电路:输出功率大、频率高。 LC振荡电路输出功率大、频率高。振荡电路: RC振荡电路:输出功率小、频率低。 RC振荡电路输出功率小、频率低。振荡电路: 石英晶体振荡电路：频率稳定度高。石英晶体振荡电路：频率稳定度高。应用：无线电通讯、广播电视，应用：无线电通讯、广播电视，工业上的高频感应炉、超声波发生器、正弦波信号发生器、应炉、超声波发生器、正弦波信号发生器、半导体接近开关等。接近开关等。
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18.3 LC振荡电路 LC振荡电路
LC 振荡电路的选频电路由电感和电容构成，可振荡电路的选频电路由电感和电容构成的选频电路由电感和电容构成，以产生高频振荡(几百千赫以上) 以产生高频振荡(几百千赫以上)。由于高频运放价格较高，所以一般用分离元件组成放大电路。格较高，所以一般用分离元件组成放大电路。本节只对 LC振荡电路的结构和工作原理作简单介绍。 LC振荡电路的结构和工作原理作简单介绍振荡电路的结构和工作原理作简单介绍。
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（4）起振及稳定振荡的条件起振条件 3，起振条件AuF > 1 ，因为 | F |=1/ 3，则
R A =1+ F > 3 u R 1
稳定振荡条件稳定振荡条件AuF = 1 ，| F |= 1/ 3，则 3，考虑到起振条件A 略大2R 考虑到起振条件 uF > 1, 一般应选取 RF 略大 1。如果这个比值取得过大，会引起振荡波形严重失真。如果这个比值取得过大，会引起振荡波形严重失真。由运放构成的RC串并联正弦波振荡电路不是靠运由运放构成的RC串并联正弦波振荡电路不是靠运放内部的晶体管进入非线性区稳幅，放内部的晶体管进入非线性区稳幅，而是通过在外部引入负反馈来达到稳幅的目的。部引入负反馈来达到稳幅的目的。
(2) 稳定振荡
(3) 振荡频率振荡频率由相位平衡条件决定。振荡频率由相位平衡条件决定。满足相位平衡条件， ϕA = 0，仅在 f 0处 ϕF = 0 满足相位平衡条件，， π 。所以振荡频率 f 0= 1 ⁄ 2πRC。改变R、可改变振荡频率改变、C可改变振荡频率 RC振荡电路的振荡频率一般在振荡电路的振荡频率一般在200KHz以下。以下。振荡电路的振荡频率一般在以下
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1. 自激振荡放大电路在无输入信号的情况下，放大电路在无输入信号的情况下，就能输出一定频率和幅值的交流信号的现象。频率和幅值的交流信号的现象。 & 开关合在“ 开关合在“1” & Ui 1 S Uo Au & 为无反馈放大电 Uf 2 路。 = A U & & F U