第四章 正弦波振荡电路

第四章正弦波振荡电路

考纲解读

最新考纲要求：

1、会连接LC振荡电路、RC串、并联振荡电路、石英晶体振荡电路；

2、能熟练分析LC振荡电路是否起振；

3、能运用振荡电路的工作原理，分析、排除实际电路故障。

重难点：RC文氏电桥振荡电路的分析计算

知识清单

一、理解振荡的基本概念

自激状态：无需外加信号而靠振荡器内部反馈作用维持振荡的工作状态。

自激振荡器：依靠反馈维持振荡的振荡器称为反馈式自激振荡器。

自激振荡器的组成：选频放大器和反馈网络。

二、自激振荡的平衡条件

1、相位平衡条件

反馈信号的相位必须与输入信号同相位，即反馈极性必须是正反馈。

2、振幅平衡条件

反馈信号v f的振幅应等于输入信号v i的振幅，即A V·F=1。

起振条件：A V·F> 1。

二、LC振荡器

1、变压器反馈式LC振荡器

电路结构：电路如图4-1所示。

电路特点：振荡电路容易起振，振荡频率一般为几千赫兹到几百千赫兹。

图4-1

2、电感反馈式振荡器

电路结构：电路如图4-2所示，三极管的三个电极分别与LC回路中L 的三个点相连，故而得名，又称电感三点式振荡器。

电路特点：易起振且振幅大，振荡频率可达几十兆赫；缺点是振荡波形失真较大。

图4-2

3、电容反馈式振荡器

电路结构：电路如图4-3所示，三极管的三个电极与电容支路的三个点相接，又称电容三点式振荡电路。

电路特点：输出波形好，振荡频率可高达100 MHz以上，缺点是频率范围较小。

图4-3

4、振荡频率的计算

2

12

1021

C C C

C L f +π=

三、RC 振荡器

1、RC 串并联振荡电路

电路如图4-4所示。用RC 选频电路来代替LC 振荡器中的LC 选频电路，由RC 选频反馈网络和两级阻容耦合同相放大器两部分组成。

图4-4

振荡频率为：当1R =2R =R ，1C =2C =C 时，

RC

f π=

21

0 2、RC 桥式振荡电路

图4-5

电路如图4-5所示。将RC 选频网络和负反馈电阻单独画出，即得电桥电路，又称文氏电桥振荡器。

电路特点：振荡频率范围宽且连接可调，信号波形失真小。 电路组成：同相比例运算放大器、RC 串并联选频网络。 选频频率：

ƒ0=RC

π21

振幅平衡条件：

反馈系数F =3

1

（即电压增益 A =3）和R f =2R e1

起振条件：

电压增益A ﹥3

四、石英晶体振荡器 1、特点

石英晶体振荡器是利用石英晶体具有压电效应的特点而工作的，其频率稳定度很高。

（1）石英晶体的物理化学性能十分稳定，外界因素对其性能影响很小； （2）石英晶体振荡器的Q 值很高，达105以上，稳频作用强。

（3）有串联和并联两个谐振频率，即f s 和f p ，且f s ≈f p ，在f = f p 时，呈纯电阻性，在其他频率范围内呈容性。

2、石英晶体振荡器

（a ） （b ）

图4-6

串联型：电路如图4-6（a ）所示。石英晶体谐振器串联在反馈电路中，具有选频的功能；振荡器频率等于石英晶体的串联谐振频率时，石英晶体呈阻性，满足自激振荡条件；R S 的大小可以调节，即可以调节反馈量的大小。

并联型：电路如图4-6（b ）所示。在电路中晶体作为感性元件，同反馈电容一起构成电容三点式振荡电路，振荡频率在f s 和f p 之间。

五、判断正弦波振荡电路的方法

1、判断电路的组成是否正确：包含选频放大器和反馈网络。

2、判断放大电路是否正常工作。

3、判断电路是否满足相位平衡条件：用瞬时极性法判断电路为正反馈时才有可能振荡。

4、判断振幅平衡条件：只要电路参数选择合适，一般都可满足振幅平衡条件。

5、电感三点式和电容三点式：根据电路组成原则进行判断。

知识点精讲

【知识点1】振荡电路起振的分析判断

【例1】电路如图4-7所示。试用相位平衡条件判断电路是否能振荡，指出可能振荡的电路属于什么类型。

（ a ） （b ）

cc

R b1

C

R e

R b2

L 2L 1

*

*C B

C E

+U f

-

C 2

R b1R e

R b2

L

C B1

C E

C B2

R c

u o V cc

C 1

VT

VT

（c ） （d ）

V cc

R b1

C 1

R e

R b2

L

C B1

C 2

C B2

R c

u o

V cc

R b1

C

R e

R b2

C L 1L 2

C E

VT

VT

（e ） （f ）

图4-7

【分析】（a ）图：该电路中集电极的直流通路被电容阻断，集电极无直流

偏置，I CQ = 0，因此三极管不能进行放大，故不能产生振荡。