正弦波振荡电路
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
上-页 下-页 返回
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。
上-页 下-页 返回
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。
f f0 2
1 LC
二、RC正弦波振荡电路
RC正弦波振荡电路结构简单，性能可靠，用来产生几兆赫兹 以下的低频信号，常用的RC振荡电路有RC桥式振荡电路和 移相式振荡电路。
1．RC桥式振荡电路
上-页 下-页 返回
第二节 几种典型正弦波振荡电路
(1) RC串并联网络的选频特性RC串并联网络由R2和C2并 联后与R1和C1串联组成，如图3-8所示，RC串并联网络频 率特性如图3-9所示。
返回
图3 -5电感反馈式LC振荡电路
返回
图3-6电容反馈式LC振荡电路
返回
图3 -7串联改讲型电容反馈式LG振荡电 路
返回
图3-8 RC串并联网络
返回
图3-9 RC串并联网络的频率特性
返回
图3-10 RC桥式正弦波振荡电路
返回
图3-11 RC超前型移相式振荡电路
返回
图3 -12石英晶体谐振器
集电极电位为负，与基极ຫໍສະໝຸດ 位相反，则电感的③端为负，② 端为公共端，①端为正，各瞬时极性如图3-5所示。反馈电 压由①端引至三极管的基极，故为正反馈，满足相位平衡条 件。
上-页 下-页 返回
第二节 几种典型正弦波振荡电路
幅度条件。从图3-5可以看出，反馈电压是取自电感两端， 加到晶体管b、e间的。
下-页 返回
第一节 正弦波振荡器基础知识
反馈信号与输入信号相位相同，表示输入信号经过放大电路 产生的相移咖。和反馈网络的相移之和为0，2 π，4 π ，…也就是正反馈
一、正弦波振荡的形成过程 放大电路在接通电源的瞬间，随着电源电压由零开始突然增
大，电路即受到扰动，在放大器的输入端产生一个微弱的扰 动电压经放大器放大、正反馈，再放大、再反馈…如此反复 循环，输出信号的幅度很快增加。这个扰动电压包括从低频 到甚高频的各种频率的谐波成分。为了能得到所霈要频率的
一、LC正弦振荡电路 LC振荡电路分为变压器反馈式LC振荡电路、电感反馈式LC
振荡电路、电容反馈式LC振荡电路，用来产生几兆赫兹以上 的高频信号。 1．变压器反馈式LC振荡电路的组成及振荡条件 变压器反馈式LC振荡电路如图3-4所示，其振荡条件有： (1)相位平衡条件 为了满足相位平衡条件，变压器初次级之 间的同名端必须正确连接。 对其他频率的信号，LC回路的阻抗不是纯电阻性的，而是感 性或容性阻抗。
上-页 下-页 返回
第一节 正弦波振荡器基础知识
正弦波信号，必须增加选频网络，只有在选频网络中心频率 上的信号才满足正反馈，其他频率的信号被抑制，在输出端 就会得到如图3-3的ab段所示的起振波形。
由上述分析可知，起振条件应为
AF 1
稳幅后的幅度平衡条件为
AF 1
上-页 返回
第二节 几种典型正弦波振荡电路
第三章 正弦波振荡电路
第一节 正弦波振荡器基础知识 第二节 几种典型正弦波振荡电路
第一节 正弦波振荡器基础知识
一、正弦波振荡电路的振荡条件 在图3 -2所示的方框图中，当开关合在端点“1”时，就是一
个交流电压的放大电路，若放大电路的输入信号矽，为正弦 信号，那么输出信号矽。为放大了的正弦信号，正反馈网络 把这个信号引回到输入端，形成反馈信号Uf，选择适当的反 馈系数，使Uf=Ui。此时，若把开关打到端点“2”，电路中 没有输入信号，而有一定幅度、一定频率的正弦波信号输出， 形成自激振荡。 由此可见，自激振荡形成的基本条件是反馈信号与输入信号 大小相等、相位相同 反馈信号与输入信号大小相等，称为振幅平衡条件。
片的两个对应表面上涂敷银层，引出电极，封装于金属壳内。
上-页 下-页 返回
第二节 几种典型正弦波振荡电路
石英晶体可以等效为一个LC电路，把它接到振荡器上便可作 为选频环节应用。
由图3-13等效电路得
fs
2
1 LC
fp
2
1 L CC0
C C0
2．石英晶体振荡电路
上-页 下-页 返回
第二节 几种典型正弦波振荡电路
下-页 返回
第二节 几种典型正弦波振荡电路
(2)幅度条件为了满足幅度条件AF≥1，对晶体管的卢值有 一定要求。一般只要β值较大，就能满足振幅平衡条件。反 馈线圈匝数越多，耦合越强，电路越容易起振。
2．电感反馈式LC振荡电路 (1)电感反馈式LC振荡电路图3-5所示是一个典型的电感反
馈式LC振荡电路。 (2)振荡条件分析 相位条件。设基极瞬时极性为正，由于放大器的倒相作用，
(3)幅度条件 由图3-6的电路可看出，反馈电压取白电容 C2两端，以适当选择C1、C2的比值，适当增大反馈信号， 电路便可起振。
(4)振荡频率振荡频率为
f0
2
1 LC
C C1C2 C1 C2
上-页 下-页 返回
第二节 几种典型正弦波振荡电路
4．改进型串联电容反馈式LC振荡电路
改进型串联电容反馈式LC振荡电路如图3-7所示。
(3)振荡频率振荡电路的振荡频率为
f0 2
1 L1 L2 2M
3．电容反馈式振荡电路
(1)电容反馈式LC振荡电路 电容反馈式LC振荡电路如图36所示
(2)相位条件与分析电感反馈式振荡电路相位条件的方法相 同，该电路也满足相位平衡条件。
上-页 下-页 返回
第二节 几种典型正弦波振荡电路
上-页 下-页 返回
第二节 几种典型正弦波振荡电路
石英晶体振荡器的突出优点是有很高的频率稳定度，所以常 用做标准的频率源。石英晶体谐振器也存在结构脆弱、怕振 动、负载能力差等不足之处，从而限制了它的应用范围。
上-页 返回
图3 -2振荡电路的方框图
返回
图3 -3自激振荡的起振波形
返回
图3- 4变压器反馈式LC振荡电路
RC移相式振荡电路具有结构简单、经济方便等优点。其缺点 是选频性能较差，频率调节不方便，由于输出幅度不够稳定， 输出波形较差，一般只用于振荡频率固定、稳定性要求不高 的场合。
三、晶体振荡电路 1．石英晶体的谐振特性与等效电路 石英晶体谐振器是晶体振荡电路的核心元件，其结构和外形
如图3 -12所示。 石英晶体谐振器内有一块石英晶体薄片，常称为晶片，将晶
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。
上-页 下-页 返回
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。
f f0 2
1 LC
二、RC正弦波振荡电路
RC正弦波振荡电路结构简单，性能可靠，用来产生几兆赫兹 以下的低频信号，常用的RC振荡电路有RC桥式振荡电路和 移相式振荡电路。
1．RC桥式振荡电路
上-页 下-页 返回
第二节 几种典型正弦波振荡电路
(1) RC串并联网络的选频特性RC串并联网络由R2和C2并 联后与R1和C1串联组成，如图3-8所示，RC串并联网络频 率特性如图3-9所示。
返回
图3 -5电感反馈式LC振荡电路
返回
图3-6电容反馈式LC振荡电路
返回
图3 -7串联改讲型电容反馈式LG振荡电 路
返回
图3-8 RC串并联网络
返回
图3-9 RC串并联网络的频率特性
返回
图3-10 RC桥式正弦波振荡电路
返回
图3-11 RC超前型移相式振荡电路
返回
图3 -12石英晶体谐振器
集电极电位为负，与基极ຫໍສະໝຸດ 位相反，则电感的③端为负，② 端为公共端，①端为正，各瞬时极性如图3-5所示。反馈电 压由①端引至三极管的基极，故为正反馈，满足相位平衡条 件。
上-页 下-页 返回
第二节 几种典型正弦波振荡电路
幅度条件。从图3-5可以看出，反馈电压是取自电感两端， 加到晶体管b、e间的。
下-页 返回
第一节 正弦波振荡器基础知识
反馈信号与输入信号相位相同，表示输入信号经过放大电路 产生的相移咖。和反馈网络的相移之和为0，2 π，4 π ，…也就是正反馈
一、正弦波振荡的形成过程 放大电路在接通电源的瞬间，随着电源电压由零开始突然增
大，电路即受到扰动，在放大器的输入端产生一个微弱的扰 动电压经放大器放大、正反馈，再放大、再反馈…如此反复 循环，输出信号的幅度很快增加。这个扰动电压包括从低频 到甚高频的各种频率的谐波成分。为了能得到所霈要频率的
一、LC正弦振荡电路 LC振荡电路分为变压器反馈式LC振荡电路、电感反馈式LC
振荡电路、电容反馈式LC振荡电路，用来产生几兆赫兹以上 的高频信号。 1．变压器反馈式LC振荡电路的组成及振荡条件 变压器反馈式LC振荡电路如图3-4所示，其振荡条件有： (1)相位平衡条件 为了满足相位平衡条件，变压器初次级之 间的同名端必须正确连接。 对其他频率的信号，LC回路的阻抗不是纯电阻性的，而是感 性或容性阻抗。
上-页 下-页 返回
第一节 正弦波振荡器基础知识
正弦波信号，必须增加选频网络，只有在选频网络中心频率 上的信号才满足正反馈，其他频率的信号被抑制，在输出端 就会得到如图3-3的ab段所示的起振波形。
由上述分析可知，起振条件应为
AF 1
稳幅后的幅度平衡条件为
AF 1
上-页 返回
第二节 几种典型正弦波振荡电路
第三章 正弦波振荡电路
第一节 正弦波振荡器基础知识 第二节 几种典型正弦波振荡电路
第一节 正弦波振荡器基础知识
一、正弦波振荡电路的振荡条件 在图3 -2所示的方框图中，当开关合在端点“1”时，就是一
个交流电压的放大电路，若放大电路的输入信号矽，为正弦 信号，那么输出信号矽。为放大了的正弦信号，正反馈网络 把这个信号引回到输入端，形成反馈信号Uf，选择适当的反 馈系数，使Uf=Ui。此时，若把开关打到端点“2”，电路中 没有输入信号，而有一定幅度、一定频率的正弦波信号输出， 形成自激振荡。 由此可见，自激振荡形成的基本条件是反馈信号与输入信号 大小相等、相位相同 反馈信号与输入信号大小相等，称为振幅平衡条件。
片的两个对应表面上涂敷银层，引出电极，封装于金属壳内。
上-页 下-页 返回
第二节 几种典型正弦波振荡电路
石英晶体可以等效为一个LC电路，把它接到振荡器上便可作 为选频环节应用。
由图3-13等效电路得
fs
2
1 LC
fp
2
1 L CC0
C C0
2．石英晶体振荡电路
上-页 下-页 返回
第二节 几种典型正弦波振荡电路
下-页 返回
第二节 几种典型正弦波振荡电路
(2)幅度条件为了满足幅度条件AF≥1，对晶体管的卢值有 一定要求。一般只要β值较大，就能满足振幅平衡条件。反 馈线圈匝数越多，耦合越强，电路越容易起振。
2．电感反馈式LC振荡电路 (1)电感反馈式LC振荡电路图3-5所示是一个典型的电感反
馈式LC振荡电路。 (2)振荡条件分析 相位条件。设基极瞬时极性为正，由于放大器的倒相作用，
(3)幅度条件 由图3-6的电路可看出，反馈电压取白电容 C2两端，以适当选择C1、C2的比值，适当增大反馈信号， 电路便可起振。
(4)振荡频率振荡频率为
f0
2
1 LC
C C1C2 C1 C2
上-页 下-页 返回
第二节 几种典型正弦波振荡电路
4．改进型串联电容反馈式LC振荡电路
改进型串联电容反馈式LC振荡电路如图3-7所示。
(3)振荡频率振荡电路的振荡频率为
f0 2
1 L1 L2 2M
3．电容反馈式振荡电路
(1)电容反馈式LC振荡电路 电容反馈式LC振荡电路如图36所示
(2)相位条件与分析电感反馈式振荡电路相位条件的方法相 同，该电路也满足相位平衡条件。
上-页 下-页 返回
第二节 几种典型正弦波振荡电路
上-页 下-页 返回
第二节 几种典型正弦波振荡电路
石英晶体振荡器的突出优点是有很高的频率稳定度，所以常 用做标准的频率源。石英晶体谐振器也存在结构脆弱、怕振 动、负载能力差等不足之处，从而限制了它的应用范围。
上-页 返回
图3 -2振荡电路的方框图
返回
图3 -3自激振荡的起振波形
返回
图3- 4变压器反馈式LC振荡电路
RC移相式振荡电路具有结构简单、经济方便等优点。其缺点 是选频性能较差，频率调节不方便，由于输出幅度不够稳定， 输出波形较差，一般只用于振荡频率固定、稳定性要求不高 的场合。
三、晶体振荡电路 1．石英晶体的谐振特性与等效电路 石英晶体谐振器是晶体振荡电路的核心元件，其结构和外形
如图3 -12所示。 石英晶体谐振器内有一块石英晶体薄片，常称为晶片，将晶