第四章正弦波振荡电路

1、第4章上页下页返回4.1 正弦波振荡电路的基本原理 4.2 RC正弦波振荡电路第第4 4章章 正弦波振荡电路正弦波振荡电路 *4.3 LC正弦波振荡电路*4.4 石英晶体正弦波振荡电路Ud124.1 4.1 正弦波振荡电路的基本原理正弦波振荡电路的基本原理1 1、自激振荡的条件、自激振荡的条件S S 在在 2: 2: 令令F=Uf / Uo. .所以产生自激振荡的条件为所以产生自激振荡的条件为: :.AF= .UoUd.UoUf=1S上页下页第4章返回+Uf+-A=Uo / Ud.S S 在在 1: 1: Ud=Ui .-.Ui.Uo.因为因为: :Uf=Ud，.Uf=UiU=d d则输出电压

2、保持不变。则输出电压保持不变。自激振荡的条件自激振荡的条件: :AF = 1 幅度平衡条件：幅度平衡条件：相位平衡条件相位平衡条件: :AF = 1 A+ F = 2n （n=0,1,2） 反馈信号与输入信号的大小相等反馈信号与输入信号的大小相等, ,在放大倍数在放大倍数一定时应有足够强的反馈量。一定时应有足够强的反馈量。反馈信号与输入信号同相，必须引入正反馈。反馈信号与输入信号同相，必须引入正反馈。上页下页第4章返回2 2、 振荡的建立与稳定振荡的建立与稳定振荡电路的起振振荡电路的起振: :选择某一频率的信号选择某一频率的信号增幅振荡增幅振荡电路由电路由电路变为等幅振荡电路变为等幅振荡|AF

3、| = 1|AF| 1上页下页第4章返回Ud12S+Uf+-.Ui.Uo. 通过不断地通过不断地放大放大正反馈正反馈再再放大放大再反馈再反馈，使，使Uom m不断增不断增大，一直到达某大，一直到达某一点时，才稳定一点时，才稳定下来。下来。自激振荡的建立过程自激振荡的建立过程A反馈特性反馈特性Ufm=|F|Uom幅度特性幅度特性Uom=f(Ufm)Ufm1Ufm2Uom2Uom1UfmOUom如右图如右图上页下页第4章返回由上述讨论可知：由上述讨论可知：正弦波振荡电路应由以下部分组成：正弦波振荡电路应由以下部分组成：放大电路放大电路正反馈电路正反馈电路选频电路选频电路稳幅电路稳幅电路上页下页第4

4、章返回 4.2 RC正弦波振荡电路正弦波振荡电路 1.1.电路组成电路组成RCCRRfR1负反馈网络负反馈网络（稳幅环节）（稳幅环节）文氏电桥正弦波振荡电路文氏电桥正弦波振荡电路上页下页第4章返回uO+正反馈选频网络正反馈选频网络 2 2、 RC串并联网络的选频特性串并联网络的选频特性Z1 = R +1jC1Z2 =R(jC)R+1jC=R1+jRC.UfUO=.IZ2I(Z1+Z2).Z2Z1+Z2=R1+jRCR+1jC+R1+jRC=13+j(RC - -jjRCRC1)上页下页第4章返回.I+RCU0.Uf.CRZ1Z2.UfUo.=11RC3+j (RC- -)当当: :1RCRC

5、- -=0即即, ,或或R C = = 0 0=122RC = = 0 0 = =1时时结论：.Uf fUo.与与 同相位同相位, , 即为正反馈即为正反馈；Uf fUo o.=1/3，则则Uf f达到最大值达到最大值。.上页下页第4章返回RC串并联选频网络串并联选频网络+RCU0.Uf.CRZ1Z2.I=F =Uf_Uo13_ f = 0,3 3、 如何满足自激振荡条件如何满足自激振荡条件f0=12 RC起振时应满足起振时应满足: :Rf2R1RfR1）, A=（1+ A = 0为了满足为了满足AF= 1,= 1, A=3RfR1）=3 , （1+Rf=2R1即即 A3上页下页第4章返回ui

6、 u o1fCC+uf Z1Z24 4、 稳幅措施稳幅措施 特点特点： 利用二极管的非线性利用二极管的非线性自动调节反馈的强弱来维自动调节反馈的强弱来维持输出电压的恒定。持输出电压的恒定。UOrU |A|缺点缺点输出波形失真较大输出波形失真较大上页下页第4章返回 二极管稳幅电路二极管稳幅电路u o1f2CCf1D2D1UOTRTU |A|由于热敏电阻具有热惯性，因由于热敏电阻具有热惯性，因此可获得失真较小的输出电压。此可获得失真较小的输出电压。特点：特点： 利用半导体热敏电阻的非利用半导体热敏电阻的非线性实现稳幅。线性实现稳幅。上页下页第4章返回 热敏电阻稳幅电路热敏电阻稳幅电路uo1TCC

7、* *4.3 LC正弦波振荡电路正弦波振荡电路 1.1.电容三点式振荡电路电容三点式振荡电路REC2C1RCRB1RB2上页下页第4章返回CBCELLC1C2RCRB1 RB2TT+uiuo+113322+UCC谐振回路谐振回路上页下页第4章返回 电感电感L和电容和电容C1、 C2构成的谐振回路成为放大构成的谐振回路成为放大电路的负载，电容电路的负载，电容C2两端的电压作为反馈信号，两端的电压作为反馈信号，在放大器的输入端引入了正反馈。在放大器的输入端引入了正反馈。 选取适当的静态值和元件参数，使得谐振回路选取适当的静态值和元件参数，使得谐振回路谐振时，谐振时，AF1。电路自激振荡。电路自激振

8、荡AF=1时，振荡稳定。时，振荡稳定。振荡频率近似等于振荡频率近似等于LC谐振回路的振荡频率：谐振回路的振荡频率：C1 C2C1 + C2L21fo = 改进型电容三点式振荡电路改进型电容三点式振荡电路REC2C1RCRB1RB2上页下页第4章返回CBLT+UCCC3在电感支路中串联在电感支路中串联一个电容一个电容C3 ，且取且取C3远小于远小于C1和和C2。故故谐振回路的振荡谐振回路的振荡频率主要由频率主要由L L和和C3 3来来决定：决定：改变改变C3，即可改变，即可改变fo 2.2.电感三点式振荡电路电感三点式振荡电路RECRCRB1RB2上页下页第4章返回CBCEL2CRB1 RB2T

9、T+uiuo+113322+UCCL1L1L2谐振回路谐振回路上页下页第4章返回 电感电感L1 、L2 和电容和电容C构成了谐振回路，构成了谐振回路，+UCC通过通过L1 到集电极形成集电极电流的直流通到集电极形成集电极电流的直流通路，故可省略路，故可省略R C 。电感。电感L2两端的电压作为反馈两端的电压作为反馈信号，在放大器的输入端引入了正反馈。信号，在放大器的输入端引入了正反馈。 若若L1 、L2线圈之间的互感为线圈之间的互感为M ，则线圈的则线圈的总电感为：总电感为：L = L1 +L2 + 2M 。电路的振荡频率。电路的振荡频率近似等于近似等于LC谐振回路的振荡频率：谐振回路的振荡频

10、率： fo = （ L1 +L2 + 2M ）C 21上页下页第4章返回*4.4 石英晶体正弦波振荡电路石英晶体正弦波振荡电路1.1.石英晶体谐振器石英晶体谐振器 石英晶体具有压电效应，石英晶体具有压电效应，压电谐振就是石英晶体的固压电谐振就是石英晶体的固有谐振频率。有谐振频率。 谐振频率有两个，谐振频率有两个，LCR支路的串联谐振频率支路的串联谐振频率 f s 和和LCR支路与电容支路与电容CO的并联谐的并联谐振频率振频率 f P ，f P f s且很接且很接近近上页下页第4章返回REC2C1RCRB1RB2上页下页第4章CBT+UCC2.2.并联型石英晶体振荡器并联型石英晶体振荡器并联型石

11、英晶体振荡并联型石英晶体振荡电路工作频率为：电路工作频率为：石英晶体呈感性，作石英晶体呈感性，作为电容三点式振荡电为电容三点式振荡电路中的回路电感路中的回路电感返回上页下页第4章3.3.串联型石英晶体振荡器串联型石英晶体振荡器 串联型石英晶体振荡电串联型石英晶体振荡电路工作频率等于路工作频率等于f s , ,晶体呈晶体呈纯阻性，且阻抗最小。频率纯阻性，且阻抗最小。频率为为f s时，正反馈最强。时，正反馈最强。 REC2C1RCRB1RB2(a) 基本电路基本电路CBCCLT+UCC(b) 交流通路交流通路LC1C2TRE返回超声波加湿器超声波加湿器上页下页返回超声波加湿器原理超声波加湿器原理&

12、amp; 超声波加湿器的核心部件是超声波换能器超声波加湿器的核心部件是超声波换能器（也叫（也叫“振荡片振荡片”），就是把电能转换成机械），就是把电能转换成机械振荡的装置，通俗地讲，也就是一个小喇叭，振荡的装置，通俗地讲，也就是一个小喇叭，只是这个小喇叭发出的声音频率超过了人耳的只是这个小喇叭发出的声音频率超过了人耳的感知范围，即感知范围，即“超声波超声波”。超声波加湿器通过换能器把水打碎成小液滴，超声波加湿器通过换能器把水打碎成小液滴，经小风扇吹出，形成水雾飘洒到环境空气中，经小风扇吹出，形成水雾飘洒到环境空气中，水雾被空气溶解即达到增加空气湿度的作用。水雾被空气溶解即达到增加空气湿度的作用。下页返回上页超声波加湿器原理超声波加湿器原理下页返回上页超声波加湿器原理超声波加湿器原理& 合上电源开关合上电源开关K1，风机运转、指示灯，风机运转、指示灯点亮，点亮，220V市电通过变压器市电通过变压