RC相移振荡器课程设计

高频电子线路课程设计报告设计课题：RC相移振荡器

专业班级：电子信息工程1002班学生姓名：

指导教师：

设计时间：2012/12/10 —2012/12/14

RC 相移振荡器

摘要：通过对RC 相移振荡器参数计算，初步熟-悉并掌握其设计方法。本电路主要由电阻、电容、放大器三部分组成。RC 相移振荡器输出频率不仅与移相元件参数有关，还与反馈电阻元件有关。

关键词：RC 相移电路；RC 相移振荡器 ；振荡条件；振荡频率

引言：振荡器包括RC 振荡器、LC 振荡器等几大类型，由于LC 振荡器的振荡频率反比于LC 乘积的平方根,所以当要求产生低频信号时,LC 回路所需的电感和电容的数值将很大,致使震荡器的体积和造价增加,但是RC 振荡器结构简单，启动时间短及体积小，成本低等特点，特别适用于低频信号（1HZ~1MHZ ），因此在低频段一般都采用RC 振荡器。常用的RC 振荡器有RC 文氏电桥震荡器和RC 移相振荡器，本次设计针对RC 相移式振荡器。

1设计任务与要求

设计一个RC 相移振荡器

RC 相移振荡器的主要技术指标:电源电压为12V ,振荡频率为RC

f

6210

π=

，

起振条件为h fe 29 。

2方案设计与论证

不同频率的正弦波电压通过RC 电路时，输出端的电压幅度和相位都与输入端不同。图一画出了简单的超前相移电路。对于图一所示的RC 网络来说，其在输入端加入电压v i ，则在R 两端得到输出电压v o 。由于v o 相角超前于v i ,故称为超前相移网络，或称高通滤波网络。

图一

随着频率的改变，单节RC 电路中所产生的相移在0o ~90o 之间变化，但最大相移不超过90o ，如果放大器在相当宽的频率范围内，ψA

为180o ，反馈网络还

必须使通过它的某一特定频率的正弦电压再移相180o 才能满足自激振荡的相位平衡条件（...)3,2,10(2，==+n n F

A

πψ

ψ）。因此，一节RC 电路最大相移不超过

90o ，不能满足自激振荡相位平衡条件。若两节RC 电路最大相移虽可接近180o ，但此时频率必须很低，从而容抗很大，致使输出电压接近于零，又不能满足振荡的幅度平衡条件（1=∙F A ）。所以实际上要用三节RC 电路来实现移相180o ，才能满足振荡条件(1=∙⋅

⋅

F A )。所以设计如下RC 相移振荡器电路图。

图二 RC 相移振荡电路

3单元电路设计与参数计算

(1) ①RC 超前移相电路

图三 设电压传输系数为F ，则超前电路有：

jwRC

jwRC jwc

R R F u

u i

o +=

+

=

=11

故 ()

2

1wRC wRC F +=

wRC F arctan -2

π

=

Φ

②采用超前移相网络组成的超前RC 移相振荡器如图四，其中R b 1、R b 2、R c 和

C

e

构成分压式偏置电路，R c 为集电极负载，C e 为输出耦合电容。 由于晶体管低频工作时有

h

h y

ie

fe fe

=

、

h

y

ie

ie

1

=

，若R R c =,并忽略

y

oe

和

R

b

（R b =R b 1∥R b 2），则有： h

U

I ie

f

f 1

=

h

h

U

h

U U I

U ie

ie

f

ie

f f f

jwC jwC

jwC

jwc

+=+

=+=1)11(1

U

h

h

h

h U

h

U U

I

I

f

ie

ie

ie

ie

f

ie

f f

jwRC

jwC

jwCR jwRC jwC

R

++=

++=+=

111

1

()()

()U

h h

h h

h U

U h h

U I

U ie ie

ie ie

ie

f

f

ie ie

R

jwC R

jwC jwC

jwCR jwC jwC

R jwC jwC

jwCR jwC

22

211

2121+++=

+++=

+=

()

()U

h h

h U

h h

U

I

I

f

ie ie

ie f

ie

ie

R

jwC R

jwC jwC

jwCR jwCR jwC

jwCR R

2

2

2

1

2

121++++

++=

+=

=

()()U

h h

h f

ie

ie

ie jwCR jwC

R jwC jwCR jwCR 222123++++

U I

U jwC

22

3+=

=

()()()U

h h

h f

ie

ie

ie R jwC jwC

R jwC jwCR jwCR 2322123+

++++