信号发生器-模电讲义
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正弦波振荡器按选频网络所用元件类型的不同，分为RC 振荡器，LC振荡器和石英晶体振荡器。
9. 2 RC正弦波振荡器
RC振荡器有RC串并联型，RC移相型和RC双T型等电路，它们的共同 特点是反馈网络兼作选频网络，下面介绍常见的RC串、并联型。
1. RC串并联网络的选频特性
R // 1
FV
V
代替，同样可从而稳定输出电压。
3） 利用二极管或场效应管的可变电阻特性来稳幅。
f0 20Hz ~ 20kHz
例 9.2.1 图 9.2.4 所示为一RC桥式正弦波振荡电路，已知 A 为运放 741，其
最大输出电压为±14 V 。（1）图中二极管D1 , D2作为自动稳幅元件，试分 析其稳幅原理；（2）设电路已产生稳幅正弦波振荡，当输出电压达到正弦 波峰值时，二极管正向压降约为0.6V, 试估算输出电压的峰值Vom ; (3)试定 性说明因不慎 使 R2 短路时，输出电压的波形；（4）定性画出R2 不慎开路
1 jL
Z jC
L/C
R j(L 1 ) R j(L 1 )
C
C
由上式可知，并联谐振回路具有如下特点：
(1) 并联谐振频率为
0
1或 LC
1 f0 2 LC
(2) 谐振时，回路等效阻抗为纯电阻性质，其值最大，即
Z0
L RC
Q0 L
Q 0C
5 稳幅措施
在放大电路的反馈回路里采用非线性元件来自动调整 负反馈的强弱以维持输出电压恒定。
1） 将反馈回路中的 Rf 用一负温度系数的热敏电阻代替 ，当输出电压幅值增大时，电路温度增高， Rf 将减小，放
大电路的增益 AV =1+ Rf / R1 减小，输电压幅值减小，从
而稳定输出电压。
2）也可将反馈回路中的 R1 用一正温度系数的热敏电阻
9 信号发生器
不加输入信号而有输出信号的电路，叫做信号发生器。
本章介绍几种信号发生器的组成及工作原理。它们既可用 分立元件构成，也可用集成电路组成，也有专用信号发生器 组件。
9 .1 正弦波振荡电路的振荡条件
输出电压为正弦波的振荡电路，叫做正弦波振荡器，在 不同的使用场合，对正弦波的频率、功率要求不同。下面首 先分析自激振荡原理，然后再介绍典型的振荡电路。
时，输出电压的波形。（并标明振幅）
解：（1）稳幅原理
vo 的幅值较小时， D1 , D2
截止，放大电路增益
AV 1 (R2 R3 ) / R1 3.3 3
有利于起振；当 vo 的幅值较大时， D1 , D2 导通，并联等效电阻减小， AV 下降，vo 幅值趋于稳定。
（2） 估算 Vom 由稳幅振荡时，
1. 振荡条件
振荡原理如图 9.1.1所示，它由放大电路和反馈电路组
成。( 维持）自激振荡的条件为：
AF 1
X f Xa
A F 1
幅度平衡条件
a f 2n 相位平衡条件 X f A F X a
振荡频率由相位平衡条件确定，电路仅在一个频率处满足
相位条件，此频率为输出信号的频率 fo 。
2. 起振和稳幅
振荡电路总存在微弱的噪声或干扰信号，它们的频谱很
A F 1 宽，起利振用的选幅频值网络条把件所为需频率的信号挑选 出来，经过放大
电路和正反馈网络，只要
AF
1
, 输出就会逐渐变大
稳幅：因 AF > 1 ，起振后，输出信号幅值逐渐增 大，需采取稳幅措施限幅，使输出波形为正弦波。 一般可用放大器件的非线性稳幅或专门的稳幅电路 实现稳幅.
3. 分析方法
判断电路能否产生正弦振荡的一般方法：
1）电路是否具有放大电路、反馈网络、选频网络和稳 幅环节，这4个基本组成部分。一般选频网络兼作反馈网 络，放大器件的非线性自动地起稳幅作用。
2）是否满足相位平衡条件。一般用瞬时极性法判断， 若是正反馈电路就能振荡，振荡频率由相位条件决定。
3）是否满足幅度平衡条件。振荡电路的幅度条件一般容 易满足，因此，只要相位条件满足就能振荡。起振条件由 AF > 1 决定。
满足
AV 1 R f / R1 3
为了使输出波形失真小，AV 取约大于 3。
wk.baidu.com
4 振荡频率与波形 1
f f0 2π RC
1) AV 1 R f / R1 3, 无输出；
2) AV 1 R f / R1 约大于3 , 输出正弦波；
3) AV 1 R f / R1 远大于3 , 输出失真的正弦波；
自激条件，放大器应有 AV = 3 , A =0° ，即输出与输入同
相，为此应选用同相比例运算电路或两级共射放大电路.
振荡电路见图 9.2.1。由于 Z1、Z2、与 R1、Rf 正好形成一 个四臂电桥，因此又叫做文氏电桥振荡器。
3. 振荡的建立与稳定 由起振条件 AF >1可 知，同相比例电路的参数选取应
其中 Q 为品质因数,是用来评价回路损耗大小的指标，其值
在几十至几百范围内。
AV 3 及 FV 1 / 3, vo Vom时，VD 0.6V
并由电路可列出方程 解之可得
Vom 0.6 R1 R2
R1
1 3 Vom
Vom 8.35V
（3） 当 R2 0, AV 3，电路停振，输出为一条与时间轴 重合的直线。
（4） 当 R2 , AV ，输出波形如图所示。
9.3 LC正弦波振荡电路
LC振荡器可产生1MHz以上频率的正弦波，由 于普通运放频带较窄，一般由分立元件放大器组成， 常见的有变压器反馈式，电感三点式和电容三点式。
9. 3. 1 LC 选频放大电路
1．LC并联回路的选频特性
1 ( R jL)
Z
jC 1 R jL
jC
通常有 R L , 所以
f
V o (R
1
jC ) R //
1
jC
jC
1
3 j(R C
1
)
RC
1
FV 3 j( 0 ) ,
0
1 0 RC
由图9.2.2所示频率特性可知 , 当
f
f0
1 2RC
FV
1 ,为最大值； 3
F 0。
2．RC振荡电路 由RC串、并联网络的选频特性可知，为了满足振荡电路的
9. 2 RC正弦波振荡器
RC振荡器有RC串并联型，RC移相型和RC双T型等电路，它们的共同 特点是反馈网络兼作选频网络，下面介绍常见的RC串、并联型。
1. RC串并联网络的选频特性
R // 1
FV
V
代替，同样可从而稳定输出电压。
3） 利用二极管或场效应管的可变电阻特性来稳幅。
f0 20Hz ~ 20kHz
例 9.2.1 图 9.2.4 所示为一RC桥式正弦波振荡电路，已知 A 为运放 741，其
最大输出电压为±14 V 。（1）图中二极管D1 , D2作为自动稳幅元件，试分 析其稳幅原理；（2）设电路已产生稳幅正弦波振荡，当输出电压达到正弦 波峰值时，二极管正向压降约为0.6V, 试估算输出电压的峰值Vom ; (3)试定 性说明因不慎 使 R2 短路时，输出电压的波形；（4）定性画出R2 不慎开路
1 jL
Z jC
L/C
R j(L 1 ) R j(L 1 )
C
C
由上式可知，并联谐振回路具有如下特点：
(1) 并联谐振频率为
0
1或 LC
1 f0 2 LC
(2) 谐振时，回路等效阻抗为纯电阻性质，其值最大，即
Z0
L RC
Q0 L
Q 0C
5 稳幅措施
在放大电路的反馈回路里采用非线性元件来自动调整 负反馈的强弱以维持输出电压恒定。
1） 将反馈回路中的 Rf 用一负温度系数的热敏电阻代替 ，当输出电压幅值增大时，电路温度增高， Rf 将减小，放
大电路的增益 AV =1+ Rf / R1 减小，输电压幅值减小，从
而稳定输出电压。
2）也可将反馈回路中的 R1 用一正温度系数的热敏电阻
9 信号发生器
不加输入信号而有输出信号的电路，叫做信号发生器。
本章介绍几种信号发生器的组成及工作原理。它们既可用 分立元件构成，也可用集成电路组成，也有专用信号发生器 组件。
9 .1 正弦波振荡电路的振荡条件
输出电压为正弦波的振荡电路，叫做正弦波振荡器，在 不同的使用场合，对正弦波的频率、功率要求不同。下面首 先分析自激振荡原理，然后再介绍典型的振荡电路。
时，输出电压的波形。（并标明振幅）
解：（1）稳幅原理
vo 的幅值较小时， D1 , D2
截止，放大电路增益
AV 1 (R2 R3 ) / R1 3.3 3
有利于起振；当 vo 的幅值较大时， D1 , D2 导通，并联等效电阻减小， AV 下降，vo 幅值趋于稳定。
（2） 估算 Vom 由稳幅振荡时，
1. 振荡条件
振荡原理如图 9.1.1所示，它由放大电路和反馈电路组
成。( 维持）自激振荡的条件为：
AF 1
X f Xa
A F 1
幅度平衡条件
a f 2n 相位平衡条件 X f A F X a
振荡频率由相位平衡条件确定，电路仅在一个频率处满足
相位条件，此频率为输出信号的频率 fo 。
2. 起振和稳幅
振荡电路总存在微弱的噪声或干扰信号，它们的频谱很
A F 1 宽，起利振用的选幅频值网络条把件所为需频率的信号挑选 出来，经过放大
电路和正反馈网络，只要
AF
1
, 输出就会逐渐变大
稳幅：因 AF > 1 ，起振后，输出信号幅值逐渐增 大，需采取稳幅措施限幅，使输出波形为正弦波。 一般可用放大器件的非线性稳幅或专门的稳幅电路 实现稳幅.
3. 分析方法
判断电路能否产生正弦振荡的一般方法：
1）电路是否具有放大电路、反馈网络、选频网络和稳 幅环节，这4个基本组成部分。一般选频网络兼作反馈网 络，放大器件的非线性自动地起稳幅作用。
2）是否满足相位平衡条件。一般用瞬时极性法判断， 若是正反馈电路就能振荡，振荡频率由相位条件决定。
3）是否满足幅度平衡条件。振荡电路的幅度条件一般容 易满足，因此，只要相位条件满足就能振荡。起振条件由 AF > 1 决定。
满足
AV 1 R f / R1 3
为了使输出波形失真小，AV 取约大于 3。
wk.baidu.com
4 振荡频率与波形 1
f f0 2π RC
1) AV 1 R f / R1 3, 无输出；
2) AV 1 R f / R1 约大于3 , 输出正弦波；
3) AV 1 R f / R1 远大于3 , 输出失真的正弦波；
自激条件，放大器应有 AV = 3 , A =0° ，即输出与输入同
相，为此应选用同相比例运算电路或两级共射放大电路.
振荡电路见图 9.2.1。由于 Z1、Z2、与 R1、Rf 正好形成一 个四臂电桥，因此又叫做文氏电桥振荡器。
3. 振荡的建立与稳定 由起振条件 AF >1可 知，同相比例电路的参数选取应
其中 Q 为品质因数,是用来评价回路损耗大小的指标，其值
在几十至几百范围内。
AV 3 及 FV 1 / 3, vo Vom时，VD 0.6V
并由电路可列出方程 解之可得
Vom 0.6 R1 R2
R1
1 3 Vom
Vom 8.35V
（3） 当 R2 0, AV 3，电路停振，输出为一条与时间轴 重合的直线。
（4） 当 R2 , AV ，输出波形如图所示。
9.3 LC正弦波振荡电路
LC振荡器可产生1MHz以上频率的正弦波，由 于普通运放频带较窄，一般由分立元件放大器组成， 常见的有变压器反馈式，电感三点式和电容三点式。
9. 3. 1 LC 选频放大电路
1．LC并联回路的选频特性
1 ( R jL)
Z
jC 1 R jL
jC
通常有 R L , 所以
f
V o (R
1
jC ) R //
1
jC
jC
1
3 j(R C
1
)
RC
1
FV 3 j( 0 ) ,
0
1 0 RC
由图9.2.2所示频率特性可知 , 当
f
f0
1 2RC
FV
1 ,为最大值； 3
F 0。
2．RC振荡电路 由RC串、并联网络的选频特性可知，为了满足振荡电路的