振荡器基本原理

当ω↑时， uf=↑，│F│↑
j F↓
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模拟电子技术第八章
（2）当信号的频率很高时。
+
1 ＜＜R1 C1
1 C 2 ＜＜R2
+
R1
+
+
其高频等效电路为： |F|
+
uo -
C 2 uf +
其频率特性为： 0 φF


当ω=∞时， uf=0，│F│=0
j F=-90°
0 -90°
当ω↓时，
| AF | = 1
j A + j F = 2 np
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n是整数
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二.起振条件和稳幅原理
起振条件： F |1 （略大于） |A
结果：产生增幅振荡
模拟电子技术第八章
Xd
Xf
基本放大器 A
Xo
稳幅过程：
F |1 起振时， | A F |=1 稳定振荡时， | A
反馈网络 F
1 AF=1 F= 3 只需：A=3
1 f0 = 2pRC
R 引入负反馈： A = 1 + f R1
选： Rf
= 2R1
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模拟电子技术第八章
RC桥式正弦波振荡电路
EWB仿真
反馈网络构成桥路
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模拟电子技术第八章
例题:R=1k，C=0.1F，R1=10k。Rf为多大时才 能起振？振荡频率f0=？
F=

1
1 0 = 式中： RC 1 可见：当 = 0 = 时， │F│最大，且 RC
0 3 + j( - ) 0
j F=0°
│F│max=1/3
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模拟电子技术第八章
RC串并联网络完整的频率特性曲线：
1 0 = RC
1 f0 = 2pRC
|F|
1/3
o
φF +90°
模拟电子技术第八章
+
+
R1 C1
+
+
Z1 = R1 + (1 / jC1 )
R2C2 并联阻抗：
uo +
Z 2 = R2 //(1 / jC 2 ) R2 = 1 + jR2C 2
R2
C 2 uf +
R2 1 1 + jR2C 2 F= = 1 R2 C R 1 R1 + + (1 + 2 + 1 ) + j(R1C 2 ) jC1 1 + jR2C 2 C1 R2 R2C1
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模拟电子技术第八章
8.2 RC正弦波振荡电路
一. RC 串并联网络的选频特性
R1C1 串联阻抗：
+
Z1 = R1 + (1 / jC1 )
R2C2 并联阻抗：
+
R1 C1
+
+
Z 2 = R2 //(1 / jC2 ) R2 = 1 + jR2C2
选频特性：
uo +
R2
Leabharlann Baidu
C 2 uf +
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Uf Z2 F= = U o Z1 + Z 2
R2 1 1 + jR2C 2 F= = 1 R2 C 2 R1 1 R1 + + (1 + + ) + j(R1C 2 ) jC1 1 + jR2C 2 C1 R2 R2C1
模拟电子技术第八章
通常，取R1＝R2＝R，C1＝C2＝C，则有：
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8.1 正弦波振荡器的基本原理 8.2 RC正弦波振荡电路 8.3 LC正弦波振荡电路
8.4 石英晶体振荡电路
8.5 电压比较器 习题解答 8.6 非正弦波发生电路
总目录
模拟电子技术第八章
8.1 正弦波振荡器的基本原理
一. 产生自激振荡的条件 Xi +
–
Xd
基本放大器

1 当 = 0 = 时， RC
│F│= │F│max=1/3
jF = 0
o
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二.RC桥式振荡器的工作原理
R C Rf
模拟电子技术第八章
=0 在 f0 处 j F = 0 ,
满足相位条件：
因为： j A
∞ － A + +
C
uo
R
uf
R1
jA + jF = 0
振幅条件：
输出正弦波频率：
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反馈网络 F
Xd
Xf
基本放大器 A
Xo
模拟电子技术第八章
X0 A= Xd
Xd=Xf
.
F=
Xf X0
反馈网络 F
FA=1
自激振荡的条件： . 因为： A = | A | j A 1、振幅条件： 2、相位条件：
AF = 1 .
.
F = | F | j F
所以，自激振荡条件也可以写成：
起振条件：
AF=1，
1 f0 = 2pRC
Rf=2R1=210=20k
=1592 Hz
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A=3 Rf A = 1+ R1
1 F= 3
R
R C
Rf
∞ － A + +
C
uo
uf
R1
能自动稳幅的振荡电路
半导体热敏电阻 (负温度系数）
模拟电子技术第八章
起振时Rt较大 使 A>3,易起振
当uo幅度自激增 长时， Rt减小， A减小。 当uo幅度达某一 值时，A→3 当uo进一步增大 时， RT再减小 , 使A<3。
稳幅措施：
起振过程
1、被动稳幅：器件非线性 2、主动稳幅：在反馈网络中加入非线性稳幅环节，用以 调节放大电路的增益。
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模拟电子技术第八章
三.正弦波振荡器的一般组成
1.放大电路——实现能量控制。 2.正反馈网络——满足起振条件。 3.选频网络——只有一个频率满足振荡条件 ，从而获得单一频率的正弦波输出。 常用的选频网络有RC选频和LC选频 4.稳幅环节——使电路易于起振又能稳定振 荡，波形失真小。
Uf Z2 F= = U o Z1 + Z 2
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1.定性分析
（1）当信号的频率很低时。
1 >>R1 C1
1 C 2 >>R2
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+
+
C1
+
+
uo +
其低频等效电路为： |F| 0
R2
uf +
其频率特性为： 当ω=0时，
φF


uf=0，│F│=0
90° 0
j F=+90°
10k 0.1u uf 10k 0.1u
10k 100k
Rt
∞ － A + +
Xo
A
反馈网络
Xf
F
改成正反馈
Xd = Xi - X f
+
只有正反馈电路才能产生自激振荡。
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Xi +
+
Xd
模拟电子技术第八章
Xd
基本放大器
Xo
A
反馈网络
Xf F
如果：X = X , f i 则去掉 X , 仍有信号输出。 i
基本放大器 A
Xo
Xf
反馈信号代替了放大 电路的输入信号。
jF↓
uf=↑，│F│↑
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由以上分析知：一定有一个频率ω0存在， 当ω=ω0时，│F│最大，且
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j =0 F°
ω0=？ │F│max=？
|F| 0 频率很低 |F| 频率很高
φF


0
φF


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90° 0 0 -90°
2. 定量分析
R1C1 串联阻抗：