振荡电路课件

1、调谐放大器与正弦波振荡器主讲：倪元兵主讲：倪元兵2014电子高考电子高考2班班 调谐放大器就是利用LC回路的并联谐振特性实现选频的。 在实际电路中就是用LC并联回路取代集电极电阻。调谐放大器在LC并联回路中，随着信号频率的变化，回路阻抗Z将跟着变化，若信号频率升高，感抗XL=2L增大，但容抗 减小，两条支路并联，使回路对信号电流i的阻抗减小，电路呈容性；当信号频率下降时，虽然容抗增大，但感抗减小，两条支路并联对信号电流i的阻抗仍然小，使电路呈感性。当信号频率f与LC回路固有频率 相等时，XL=XC，电路发生并联谐振，其谐振频率为 并联揩振时，容抗和感抗相等，在回路内部抵消，使电路对信号电流i阻

2、抗最大且呈电阻性。若以回路阻抗为纵轴，频率为横轴的直角坐标系中，可画出的阻抗随频率变化的曲线，叫阻抗特性曲线，LC回路的阻抗频率特性LC回路的相位频率特性LC回路的电压特性当ff0时，XLXC，电路呈感性，相位角为正，且随着f的降低而增大直至+90，阻抗越来越小。当ff0时，XLXC，电路呈容性，相位角为负，且随着f的增加在负方向增大直至-90，阻抗仍越来越小。在f=f0时，产生并联谐振；XL=XC，电路呈阻性，相位角=0，阻抗达最大值。若供给 LC回路的信号源内阻较大，可看成恒流源，即由它供给LC回路的总电源I可视为基本不变，鉴于LC回路并联谐振时阻抗最大，且谐振电压为最大。 调谐放大器LC

3、回路品质因数Q 定义为LC回路谐振时感抗XL或容抗XC与回路等效损耗电阻之比，即 调谐放大器可见： 当f=f0时，LC回路发生并联谐振，出现并联回路阻抗最大，回路两端输出电压最大。对频率偏离f0的信号，LC回路所呈现的阻抗小，输出电压小，多被LC回路损耗。所以回路利用并联谐振，可以选出频率为f0的信号而衰减f0以外的其它频率信号。这就是LC并联回路的选频原理。 单调谐放大器单调谐放大器由于LC并联回路有良好的选频特性，即信号频率f=f0时，其谐振阻抗Z最大且为纯电阻。将电压放大倍数计算公式用于调谐放大器时，而ZRL。所以，对于谐振频率，电压放大倍数很高；对偏离f0的其它信号，LC回路等效阻抗急

4、剧下降且不为纯电阻，放大倍数也急剧减小。即调谐放大器只对谐振频率附近的信号有选择地放大，所以又称为选频放大器。 电路结构 单调谐放大器单调谐放大器在实际电路中应选用输出电阻大、输出电容小、高频特性好的三极管，防止选频特性变差，还可采用在LC回路从电感线圈中间抽头的方式使谐振阻抗可调，实现放大电路与负载间的阻抗匹配，提高传输效率。 实际电路结构在实际中，调谐放大器放大的信号往往不是单一频率，而是一个频带，这就需要兼顾其通频带和选择性。放大器的通频带应大于信号频带，才能保证信号不被丢失，这就要求电压谐振曲线平缓，使通频带展宽。但通频带过宽又会使选择性变坏，干扰信号容易混入。对于单调谐放大器，要兼顾

5、通频带和选择性这矛盾着的两个方面，其结果是不够理想的。所以这种放大器只适用于对通频带和选择性要求不高的场合。双调谐放大器互感耦合互感耦合改变改变L1、L2之间的距离或磁芯的位置可之间的距离或磁芯的位置可以改变耦合的松紧程度，从而改善通频以改变耦合的松紧程度，从而改善通频带与选择性。带与选择性。电容耦合电容耦合靠外接电容靠外接电容Cb完成两个调谐回路之完成两个调谐回路之间的信号耦合，调整间的信号耦合，调整Cb的大小，即的大小，即可改变耦合程度，改善通频带与选可改变耦合程度，改善通频带与选择性。择性。 双调谐放大器双调谐回路谐振曲线的形状取决于两个回路的耦合程度。当耦合较弱时称为松耦合，耦合强时，

6、称为过耦合，耦合越强，双峰之间距离越大，凹陷程度越大。若耦合程度处于临界状态称为临界耦合，谐振曲线虽呈单峰但在中心频率附近较为平坦，使谐振曲线接近矩形，这种谐振曲线，不仅通频带较宽，而且选择性也好。凡是进入通频带内的信号，放大倍数接近相同，在通频带以外的，将被大幅度衰减。可见，适当调节两个回路之间的耦合程度，即可使谐振曲线接近矩形，从而较好地兼顾了通频带和选择性。振荡的基本概念与原理1.概念： 不需要外来信号，直流电变交流电2.振荡器分类：1）正弦波振荡器 LC振荡器（变压器反馈式、电感反馈式、电容反馈式） RC振荡器 （RC选频式、RC移相式） 石英晶体振荡器2）非正弦波振荡器LC回路中的自

7、由振荡电路及波形电路图阻尼振荡波形等幅振荡波形自激振荡的条件电路结构电路结构1.电路组成一是放大器二是带选频特性的正反馈网络2.自激振荡的条件1）相位平衡条件放大器的反馈信号与输入信号相位相同2）幅度平衡条件 AvF1 LC振荡器变压器反馈式LC振荡器电路结构电路工作原理接通电源，iB、iC从无到有而产生冲击信号，在LC回路中产生频率为f0的振荡，其中一部分信号耦合到L2并经L2反馈回放大器基极。相位平衡条件可用瞬时极性法判断：设振荡器某瞬时基极电压极性为正，集电极电压因倒相极性为负，按图中同名端的符号可以看出，L2上端电压极性为正，反馈回基极的电压极性为正，满足的条件。同时，只要三极管和变压

8、器L1与L2匝数比选择恰当，即可满足幅度平衡条件AF1。LC振荡器变压器反馈式振荡电路3种形式变压器反馈式振荡器的特点是电路容易起振。因对三极管要求不高，反馈绕组匝数也易于调节而满足幅度平衡条件。反馈绕组只要接法正确即能满足相位平衡条件。但由于变压器分布参数的限制，变压器反馈式振荡器的振荡频率不可能太高，一般只有几千赫到几兆赫。LC振荡器电感反馈式LC振荡器电路结构只要电感抽头位置适当，幅度平衡条件容易满足。下面用瞬间极性法分析相位平衡条件：设基极电压瞬时极性为“+”，则集电极为“”，LC回路另一端为“+”，反馈回基极为“+”，满足相位平衡条件，所以电路能够起振。电路的振荡频率为 LC振荡器电

9、容反正馈式LC振荡器电路结构适当调节C1、C2比值，能调整反馈量的大小，满足幅度平衡条件。如果基极电位瞬时极性为“+”，则集电极为“-”，LC回路“1”端为“-”，电路C1、C2中间为零，LC回路的另一端“3”为“+”，C2上的电压反馈到基极为正与原假设信号相位相同，满足相位平衡条件，电路能够起振，其振荡频率为：LC振荡器改进型电容三点式改进的措施是在LC回路的电感支路串入小容量电容C，如图3-35所示。这样可使该回路的总电容为C1、C2和C的串联等效电容。由于CC1、CC2，使三个电容串联的等效电容近似等于C。使该LC回路的谐振频率。RC振荡器振荡器原因：当LC振荡器用于低频振荡时，所需L和

10、C的数值均应加大。这种损耗小的大电感和大容量电容制作困难，使用RC振荡器却显得方便而经济，RC振荡器的工作原理与LC振荡器相同，都是利用了放大器的正反馈，并要求满足相位平衡和幅度平衡两个条件，两者的不同点是RC振荡器用RC选频电路代替了LC振荡器的LC选频回路。常用的RC振荡器有RC选频式和RC移相式两种。RC振荡器振荡器RC选频电路RC振荡器 1、RC串、并联回路的选频特性（1）输出电压2的幅频特性在RC串、并联回路中，当输入信号频率较低时，C1、C2的容抗均很大。在R1、C1串联部分，因此C1上分压大得多，R1分压可忽略。在R2C2并联部分，因此R2支路的分流量比C2支路大得多，C2上的分

11、流量可忽略。这时的串、并联网络等效。频率越低，C1容抗越大，R2分压越少，2幅度越小。当输出信号频率较高时，C1、C2容抗均很小。在R1、C1串联部分，的串联分压作用可以忽略；在R2C2并联部分，R2分流作用可以忽略，此时的RC串、并联等效电路越高，C2容抗越小，分压越少，输出电压2幅度越低。只有在谐振频率0上，输出电压幅度最大。偏离这个频率，输出电压幅度迅速减小，这就是RC串、并联网络的选频特性。RC振荡器振荡器RC振荡器振荡器2）2和1的相频特性在上面的分析中，当信号频率低到接近于零时，C1、C2容抗很大，C2对R2而言，相当于开路，使输入信号流经R1、R2、C1所组成的等效串联电路。当信

12、号频率等于RC回路的选频频率0时，输出电压2幅度最大，且与输入信号1同相，这就是RC串、并联回路的选频原理。RC振荡器振荡器当R1=R2=R，C1=C2=C时，RC串并联选频回路的选频频率为：将输出电压与输入电压之比称为传输系数，用F表示，即理论计算证明，当信号频率= 0=1/（2RC）时，使幅频特性达最高点1/3，相频特性通过零点，即 RC振荡器振荡器频率特性 桥式选频电路RC振荡器振荡器将RC串、并联选频网络改接成如图所示结构，可获得振荡频率范围宽且连续可调的效果。从图中可以看出，用双联开关S切换不同阻值的电阻，可以实现粗调；直接旋动双连可变电容器C的旋钮，用改变其容量可以实现细调。实际上这种振荡器主要用于低频，振荡频率从几赫兹到几千赫兹。RCRC振荡器2、 RC移相式振荡电路它由三节RC移相选频电路和基本放大电路两部分组成。其中三节RC移相电路由R1C1、R2C2及放大器输入电阻ri和C3组成。由于共射放大电路将输入信号电压倒相180，只