第六章正弦波振荡电路

1、正弦波振荡的基本原理正弦波振荡的基本原理RCRC正弦波振荡电路正弦波振荡电路LCLC正弦波振荡电路正弦波振荡电路第六章正弦波振荡电路第六章正弦波振荡电路 振荡电路：不需要外接输入信号就能将直流能振荡电路：不需要外接输入信号就能将直流能源转换成具有一定频率，一定幅度和一定波形的源转换成具有一定频率，一定幅度和一定波形的交流能量输出的电路。交流能量输出的电路。 正弦波发生电路能正弦波发生电路能产生正弦波输出产生正弦波输出，它是在放，它是在放大电路的基础上加上正反馈形成的，它是各类波大电路的基础上加上正反馈形成的，它是各类波形发生器和信号源的核心电路。形发生器和信号源的核心电路。 正弦波发生电路正弦

2、波发生电路也称为正弦波振荡电路或正弦也称为正弦波振荡电路或正弦波振荡器。波振荡器。VS=0ViVfVo一一 正弦波振荡电路的基本原理正弦波振荡电路的基本原理自激振荡电路方框图自激振荡电路方框图1.产生振荡的条件产生振荡的条件1 FA FA即即：fi VV由：由：io VAV1FA of VFV自激振荡的条件自激振荡的条件相位条件相位条件意味着振荡电路必须是意味着振荡电路必须是正反馈正反馈；幅度条件幅度条件表明反馈放大器要产生自激振荡，还必表明反馈放大器要产生自激振荡，还必须有足够的反馈量须有足够的反馈量( (可以通过调整放大倍数可以通过调整放大倍数A A 或反或反馈系数馈系数F F 达到达到)

3、 ) 。(1)(1)幅度条件：幅度条件：1FA (2)(2)相位条件：相位条件： n2 FA n n 是正整数是正整数二二 振荡电路的起振与稳定过程振荡电路的起振与稳定过程设：设：V Vo o 是振荡电路输出电压的幅度，是振荡电路输出电压的幅度， B B 是要求达到的输出电压幅度。是要求达到的输出电压幅度。起振时起振时V Vo o 0 0，达到稳定振荡时，达到稳定振荡时V Vo o = =B B可使输出电压的幅度不断增大可使输出电压的幅度不断增大使输出电压的幅度得以稳定。使输出电压的幅度得以稳定。 FA FA 从从A Av vF F 1 1 到到A Av vF F = = 1 1，就是自激振荡

4、建立，就是自激振荡建立的过程。的过程。起始信号的产生：起始信号的产生：在电源接通时，会在电路中激在电源接通时，会在电路中激起一个微小的扰动信号，它是个非正弦信号，含起一个微小的扰动信号，它是个非正弦信号，含有一系列频率不同的正弦分量。有一系列频率不同的正弦分量。6.2正弦波振荡电路的组成分类和分析方法正弦波振荡电路的组成分类和分析方法(1) (1) 放大电路放大电路: : 放大信号放大信号(2) (2) 反馈网络反馈网络: : 必须是正反馈，反馈信号即是必须是正反馈，反馈信号即是放放 大电路的输入信号大电路的输入信号(3) (3) 选频网络选频网络: : 保证输出为单一频率的正弦波保证输出为单

5、一频率的正弦波 即使电路只在某一特定频率下满足自激振即使电路只在某一特定频率下满足自激振 荡荡 条件条件一一 正弦波振荡电路的组成和分类正弦波振荡电路的组成和分类 FA FA常用的正弦波振荡器常用的正弦波振荡器石英晶体振荡电路：频率稳定度高。石英晶体振荡电路：频率稳定度高。应用：应用：无线电通讯、广播电视，工业上的高频感无线电通讯、广播电视，工业上的高频感应炉、超声波发生器、正弦波信号发生器、半导应炉、超声波发生器、正弦波信号发生器、半导体接近开关等。体接近开关等。二二 振荡电路的分析方法振荡电路的分析方法 （1）判断能否能产生正弦波振荡）判断能否能产生正弦波振荡检查电路的组成；检查电路的组成

6、；放大电路是否工作在放大状态；放大电路是否工作在放大状态；是否满足振荡产生的条件；是否满足振荡产生的条件； （2）对于能振荡的电路，根据选频网络的选频）对于能振荡的电路，根据选频网络的选频 条件推算其振荡频率；条件推算其振荡频率；振荡频率由相位平衡条件决定，由振荡频率由相位平衡条件决定，由 A A+ + F F=2n=2n求得满足相位平衡条件的振荡频率求得满足相位平衡条件的振荡频率f f0 0, ,在该频率在该频率下求得下求得 即为振荡电路的起振条件；即为振荡电路的起振条件；1FA 6.3 RC振荡电路振荡电路 RC RC振荡电路的选频网络由振荡电路的选频网络由R R、C C元件组成，振元件组

7、成，振荡频率较低；荡频率较低； RC RC振荡电路可分为文氏桥式（振荡电路可分为文氏桥式（RCRC串并联网串并联网络）、移相式和双络）、移相式和双T T式；式；一一 文氏桥式振荡电路文氏桥式振荡电路1. 电路组成电路组成RCRC选频网络选频网络正反馈网络正反馈网络用正反馈信号用正反馈信号选出单一频率的信号选出单一频率的信号 R+RfR C RCvO +2. RC串并联网络的频率特性串并联网络的频率特性RCRC串并联网络的电路如图串并联网络的电路如图 所示。所示。RCRC串联臂的阻抗串联臂的阻抗用用Z Z1 1表示，表示，RCRC并联臂的阻抗用并联臂的阻抗用Z Z2 2表示。其频率响表示。其频率

8、响应如下应如下: :)C/1(RZ111 j 222222CR1R)C/1/(RZ j j 图图 RCRC串并联网络串并联网络1)122C1RCR1j()1(2121CRCR-R/j+)Cj/1 (2122221112RCCRCRRR )j1()Cj/1 (222112RCRRR 谐振频率为谐振频率为: f0=2121CCRR21RC10 当当R1 = R2，C1 = C2时，时，谐振角频率和谐振频率分别谐振角频率和谐振频率分别为为: :RC21f0 )j1/(+)Cj/1()j1/(22211222212CRRRCRRZZZ = =ofVVF幅频特性幅频特性: :相频特性相频特性: :2oo

9、22122121221.)(31)CR1CR()CCRR1(1F - - - - 3arctgCCRR1CR1CRarctgoo12211221F - - - - - - 频率特性频率特性3. 电路的振荡频率和起振条件电路的振荡频率和起振条件仅在仅在f f0 0处处 F F=0=0满足相位平衡条件，所以振荡频率满足相位平衡条件，所以振荡频率 f f0 0=1=12 2 RCRC。改变改变R R、C C可改变振荡频率。可改变振荡频率。RCRC振荡电路的振荡频率一般在振荡电路的振荡频率一般在200KHz200KHz以下。以下。( (1) 1) 振荡频率振荡频率 振荡频率由相位平衡条件决定。振荡频率

10、由相位平衡条件决定。3A ( (2) 2) 起振条件起振条件 FAmaxF 1RRAf 考虑到起振条件考虑到起振条件 1, 1, 一般应选取一般应选取 R Rf f 略大略大2 2R R 。如果这个比值取得过大，会引起振荡波。如果这个比值取得过大，会引起振荡波形严重失真。形严重失真。 FA电路的电压增益应满足电路的电压增益应满足 对于文氏桥式振荡电路，对于文氏桥式振荡电路，同相比例放大电路的电压增益同相比例放大电路的电压增益4. 负反馈支路的稳幅作用负反馈支路的稳幅作用热敏电阻具有负温度系数，利热敏电阻具有负温度系数，利用它的非线性可以自动稳幅。用它的非线性可以自动稳幅。半导体半导体热敏电阻热

11、敏电阻 稳幅过程：稳幅过程：6.4 LC振荡电路振荡电路LC LC 振荡电路振荡电路的选频电路由电感和电容构成，可的选频电路由电感和电容构成，可以产生高频振荡以产生高频振荡( (几百千赫以上几百千赫以上) )。由于高频运放。由于高频运放价格较高，所以一般用分离元件组成放大电路。价格较高，所以一般用分离元件组成放大电路。本节只对本节只对 LCLC振荡电路的结构和工作原理作简单介振荡电路的结构和工作原理作简单介绍。绍。（a）LC并联谐振电路并联谐振电路用用R R表示电感支路的损耗，表示电感支路的损耗，并联电路的等效阻抗为并联电路的等效阻抗为: :z=z=(R+j(R+jwL L) )j jwC1

12、1+R+j+R+jwL Lj jwC1 1一般情况下，回路损耗很小，即一般情况下，回路损耗很小，即RRwL L1 1L/CL/CR+j(R+j(wL-)zzwC一一 LC并联谐振振荡电路的频率响应并联谐振振荡电路的频率响应谐振时谐振时谐振频率谐振频率0C1L00 - - LC21f0 （a）LC并联谐振电路并联谐振电路对于图的谐振曲线，对于图的谐振曲线，Q Q值大的曲线较陡较窄，图中值大的曲线较陡较窄，图中Q Q1 1Q Q2 2并联谐振电路的谐振阻抗并联谐振电路的谐振阻抗CLQCQLQRCLZ000 谐振时谐振时LCLC并联谐振电路相当一个电阻。并联谐振电路相当一个电阻。zo / zQ 大Q 小0ffo（a a）幅频特性）幅频特性0+90fo大Q fQ 小（b）并联谐振曲线）并联谐振曲线Q Q为品质因数。为品质因数。Q Q值越大，值越