电工学I(电路与电子技术)[第七章信号产生电路]山东大学期末考试知识点复习.doc

第七章信号产生电路
7.1.1正弦波振荡器的组成和振荡条件
正弦波振荡器实质上是一个满足自激振荡条件AF=1的正反馈放大器，同
时，振荡电路一般由放大电路、正反馈网络、选频网络和稳幅电路四个部分组成。

判断一个振荡器能否振荡的过程,就是判断电路组成和振荡条件是否满足的过程.
1・电路振荡的原因
电路振荡的原因本质上与负反馈放大器的自激振荡相同。

若反馈信号与放
大器净输入信号同相位、等幅值，因而净输入信号靠反馈信号得以维持，则无需外加输入信号，输出信号也不会消失。

2.振荡的条件
起振条件（幅值条件）：欲使振荡电路能自行起振，须满足|AF|>1的幅值
振荡的条件包括起振条件和平衡条件。

平衡条件：O = 6,即：相位条件同相，幅值条件等幅。

振荡平衡
条件。

条件人戶=1可以分解为
幅度平衡条件——|AF|=1；
相位平•衡条件护AF = % +卩F = 士2刀兀°
3.正弦波振荡电路的组成和功能
正弦波振荡电路由以下四部分组成：放大电路、正反馈网络、选频网络和稳幅电路。

其中，放大电路保证电路能够在起振到动态平衡的过程中，使电路获得一定幅值的输出蜀；放大电路和正反馈网络共同满足振荡的条件；选频网络实现单一频率信号的振荡，选频网络往往由R.C或者等电抗性元件组成；反馈网络与选频网络可以是两个独立的网络，也可以合二为一。

稳幅电路使输出信号幅值稳定，一般利用元器件的
非线性特性进行限幅。

4.正弦波振荡电路分析方法和步骤
①观察电路是否包含振荡电路的四个组成部分。

②判断放大电路能否正常工作，即是否有合适的静态工作点，且动态信号是否能够输入、输岀和放大。

③判断电路能否振荡——相位平衡条件是判断振荡电路能否振荡的基本条件，可用瞬时极性判断方法。

若相位条件不满足正反馈，则电路肯定不能振荡。

估算振荡频率——振荡电路的振荡频率九由相位平衡条件决定，仅与
选频网络参数有关。

对RC选频网络，由网络频率特性求出九；对LC选频网络，由谐振回路总电抗为零估算出/oo 从|AF|>1到达|AF| = 1（稳定〉的过程，稳幅的办法可采用非线性元件来自动调节反馈的强弱以维持输出电压恒定。

稳幅与稳频稳幅是指“起振f增幅-等幅”的振荡建立过程，也就是稳频是指维持输出信号频率恒定，可以采取提高回路Q值，减小回路损耗的办法。

7.1.2 RC正弦波振荡电路
RC正弦波振荡器有桥式.双T网络式.移相式等类型，主要产生低频正弦波信号。

1.RC串并联选频网络的频率响应
RC串并联电路如教材图7. 1・3所示，在频率齐=石绘时，实现分支电压比达到最大值|F|=y.而相位差卩=0。

2. RC文氏桥振荡电路
（1）电路的构成。

RC文氏桥振荡器的电路如教材图7.1.4所示，RC串并联网络与R F和乩负反馈支路正好构成一个桥路，称为文氏桥。

RC串并联网络在信号频率为/o =
g^c时，与运放构成正反馈电路，反馈系数达到最大值|户1=鼻
而R F和&负反馈网络提供合适的电压增益A F°为满足振荡的幅度条件要求A F N3°将电阻R和尺与运放构成同相输入的比例运算电路, 即引入串联电压负反馈，获得闭环电压放大倍数A F =1+懐$3,满足振荡的幅值和相位条件• 作用可以通过非线性元件，如热敏电阻实现；也可以采用反并联二极管的稳幅电路。

（2）电路的稳幅过程。

如教材7.1.5所示，RC文氏桥振荡电路的稳幅
7.1.3 LC正弦波振荡电路
由L、C并联谐振电路实现选频功能的振荡电路称为LC振荡电路，一般用来产生1 MHz以上的高频信号。

常见的LC振荡电路有变压器反馈式、电感三点式和电容三点式•由于高频运放的价格较高、工作频率有限，多采用分立元件组成放大电路。

1. LC并联谐振电路的频率特性
LC并联谐振电路和谐振特性曲线如教材图7. 1.9所示。

其谐振频率为
"爲'并联谐振电路的品质因数为。

=警=爲'并联谐振电路的
谐振等效阻抗为
2.变压器反馈式振荡电路
电路如教材图7. 1. 10图所示。

LC并联谐振电路作为三极管的负载•反馈线圈L2与电感线圈L相匍合，将反馈信号送入三极管的输入回路。

交换反馈线圈的两个线头，可改变反馈的极性。

调整反馈线圈的匝数可以改变反馈信号的强度，以使正反馈的幅度条件得以满足。

其振荡频率为
f° = 2n ^LC
3.电感三点式LC振荡电路
教材图7. 1. 12所示为电感三点式LC振荡电路。

其典型特征是电感线圈匚和匚是一个线圈，2点是中间抽头。

振荡频率为
/o = ------ , … 1 …一
2« /（厶+J+2M）C
该振荡电路主要有以下待点。

（1）由于4和Lz之间耦合紧密，故电路易起振，输出信号幅度大。

（2）电容C若采用可变电容器，能在较宽的范围内调节振荡频率，其工作频率可以从数百千赫至数十兆赫，所以常见于频率改变频繁的收音机、信号发生
（3）由于反馈电压取自电感，电感对高次谐波（相对于九而言）的阻抗
较大，反馈也较强，因此在输出波形中含有较多髙次谐波成分，输岀波形较差。

4・电容三点式LC振荡电路
教材图7.1.13所示为电容三点式LC振荡电路。

其典型特征是；电容器G 和G是串联结构.2点是中间抽头。

振荡频率为
2TT
该振荡电路主耍有以下特点。

（1）容易起振，振荡频率高，可达100 MHz以上。

<2）输岀波形较好。

电容C对高次谐波的阻抗小，因此，反馈电压中的高
次谐波成分少。

5.石英晶体LC振荡电路
石英晶体振荡电路包括串联型和并联型结构，如教材图7. 1. 19所示。

石英晶体的阻抗频率特性曲线如教材图7. 1. 17所示，有一个串联谐振频率/.和一个并联谐振频率几，二者十分接近。

石英晶体的Q值很高，可达到几千以上■因此可以获得很髙的振荡频率稳定性。

7.1.4非正弦波振荡电路
与正弦波振荡电路相比较，非正弦波振荡电路的振荡条件比较简单，只要反馈信号能使比较电路的状态发生变化，能产生周期性振荡即可。

其主要组成部分如下。

（1）具有开关特性的器件•例如电压比较器、晶体管等。

（2）反馈网络，将输出电压适当地反馈给开关器件使之改变输出状态。

（3）延时环节，实现延时以获得所需要的振荡频率。

但是，要求非正弦波振荡器输岀波形的边缘好，如方波的上升沿和下降陡直，故非正弦波振荡电路的正反馈更强。

通常运放电路构成施密特比较器，即迟滞比较器，具有很强的正反馈。

此外，非正弦波振荡电路的频率控制通常采用简单的RC电路，控制比较器在两个状态的交替停留时间，形成振荡.
矩形波通常由迟滞比较器构成，其电路如教材图7. 2. 1所示。

然后将矩形波再积分即可获得锯齿波或三角波•其电路结构如教材图7. 2・3所示。

7. 2.1本章重点
（1）自激振荡的工作原理和自激振荡的条件。

利用正反馈，将放大电路输
出信号反馈到输入端•与输入信号叠加（加强）•如果反馈回的信号恰好与原输入信号大小相同，那么，这时撤除输入信号，也能在输出端维持输出，即产生了自激振荡。

产生自澈振荡的相位条件要求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掘荡•还必须有足够的反馈曲（可以通过调整放大倍数A或反馈系数F达到儿
<2） LC选频网络和RC选频网络的结构特点』C振荡器、RC振荡器的工作原理以及振荡频率的计算公式.
LC振荡电路的选频电路由电感和电容构成，可以产生高频振荡（几百千赫
以上）。

由于高频运放价格较高，所以一般用分立元件组成放大电路。

RC振荡电路的选频网络采用电容和电阻（不使用电感），这种振荡电路构成起来方便，但在高频时小阻值电阻和小容斌电容易受干扰，一般只适用于中低频率正弦波振荡。

7. 2.2本章难点
(1)运用自激振荡条件来判断振荡器是否起振。

幅度条件一般都能满足, 主要分析电路是否满足相位条件，即判断是否存在正反馈。

(2)石英晶体的等效电路和振荡频率。

石英晶体的等效电路如教材图
7・1・17所示•其串联谐振频率人= — •并联谐振频率九=人
2n yLC
石
英晶体的基本振荡电路只有串联型和并联型两种。