第9章正弦波振荡器

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电路与模拟电子技术教程（第三版）第九章正弦波振荡器

左全生主编PublishingHouseofElectronicsIndustryPublishingHouseofElectronicsIndustry第9章

正弦波振荡器本章要点振荡的基本概念

RC振荡器LC振荡器

石英晶体振荡器PublishingHouseofElectronicsIndustry第9章

正弦波振荡器9.1振荡的基本概念 振荡电路是一种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交流能量输出的电路。振荡波形分为正弦波振荡电路和非正弦波振荡电路。9.1.1产生振荡的条件图9.1.1自激振荡电路方框图

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正弦波振荡器产生振荡的条件起振与稳幅过程起振的幅值条件要求，而相位平衡条件仍是正反馈。

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正弦波振荡器9.1.2正弦波振荡电路的组成和分析方法

1．正弦波振荡电路的组成（1）放大电路：具有信号放大作用，并通过电源供给能量。（2）反馈网络：作用是形成正反馈，满足相位平衡条件。（3）选频网络：选择某一个频率满足振荡条件，形成单一频率的正弦波振荡。有的振荡电路的选频网络与反馈网络是同一个网络。（4）稳幅环节：使振幅稳定，改善波形。有的振荡电路的稳幅是通过负反馈实现的。PublishingHouseofElectronicsIndustry第9章

正弦波振荡器2．振荡电路的分析判断产生正弦波振荡的步骤：（1）检查电路的基本组成。（2）检查放大电路是否工作在放大状态。（3）检查电路是否满足振荡产生的条件。

电路是否满足相位平衡条件采用瞬时极性法，具体判断步骤：（1）断开反馈支路与放大电路输入端的连接点。（2）在断点处的放大电路输入端加信号。（3）如果和在某一频率下同相，电路满足相位平衡条件。

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正弦波振荡器3．正弦波振荡电路的种类（1）RC振荡电路 选频网络由R，C元件组成。（2）LC振荡电路 选频网络由L，C元件组成。（3）石英晶体振荡电路 选频作用主要依靠石英晶体谐振器来完成。PublishingHouseofElectronicsIndustry第9章

正弦波振荡器9.2RC振荡器9.2.1电路组成RC文氏桥振荡电路的原理图图9.2.1文氏桥振荡器

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正弦波振荡器9.2.2R，C串并联网络的频率特性图9.2.2R，C串并联网络及等效电路图9.2.3R，C串并联网络的频率特性PublishingHouseofElectronicsIndustry第9章

正弦波振荡器9.2.3电路的振荡频率和起振条件

1．振荡频率2．起振条件RF>2R3PublishingHouseofElectronicsIndustry第9章

正弦波振荡器9.2.4负反馈支路的作用图9.2.1所示电路中，RF和R3构成电压串联负反馈支路。调整RF的值可以改变电路的放大倍数，使放大电路工作在线性区，减小波形失真。为了克服温度和电源电压等参数变化对振荡幅度的影响，选用具有负温度系数的热敏电阻作RF。

［例8.1］

在图9.2.1所示文氏桥正弦波振荡电路中，若R1=R2=100，C1=C2=0.22F，R3=10k，求振荡频率以及满足振荡条件的RF的阻值。

RF>2R3=20k解：PublishingHouseofElectronicsIndustry第9章

正弦波振荡器9.3LC振荡器9.3.1L，C并联网络的选频特性图9.3.1L，C并联网络

1．定性分析2．谐振频率f

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正弦波振荡器3．频率特性图9.3.2L，C并联网络频率特性

（1）L，C并联网络具选频特性，在谐振频率f0处呈电阻性。f<f0时，呈电感性；f>f0时，呈电容性。谐振时，等效阻抗的幅值最大。（2）（3）值越大，幅频特性曲线越尖锐，选频特性越好，谐振时的阻抗值Z0也越大。PublishingHouseofElectronicsIndustry第9章

正弦波振荡器9.3.2变压器反馈式振荡电路1．电路组成图9.3.3变压器反馈式振荡电路

2．振荡条件放大电路是一个选频放大电路，它对频率为f0的信号有很大的放大倍数；电路引入正反馈，满足相位平衡条件。3．振荡频率PublishingHouseofElectronicsIndustry第9章

正弦波振荡器9.3.3电感三点式振荡电路1．电路组成图9.3.4电感三点式振荡电路

2．振荡条件晶体管仍然工作于选频放大状态，如果反馈信号的极性为正，电路满足相位平衡条件。PublishingHouseofElectronicsIndustry第9章

正弦波振荡器3．振荡频率4．电路特点（1）由于线圈L1和L2之间耦合很紧，因此比较容易起振。改变电感抽头的位置，可以获得满意的正弦波输出，且振荡幅度较大。根据经验，通常可以选择反馈线圈L2的匝数为整个线圈匝数的（2）调节频率方便。采用可变电容，可获得一个较宽的频率调节范围；工作频率一般可达几十千赫至几十兆赫。（3）由于电感反馈支路对高次谐波呈现较大的阻抗，所以输出波形中含有高次谐波的成分较多，波形较差，且频率稳定度也不高。PublishingHouseofElectronicsIndustry第9章

正弦波振荡器9.3.4电容三点式振荡电路1．电路组成及工作原理图9.3.5电容三点式振荡电路

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正弦波振荡器电路的振荡频率基本等于LC回路的谐振频率：2．电容三点式振荡电路的特点（1）由于反馈电压取自电容C2上的电压，电容对于高次谐波阻抗很小，反馈电压中的谐波分量很小，所以输出波形较好。（2）振荡频率较高，一般可以达到100MHz以上。（3）这种电路适用于产生固定频率的振荡。PublishingHouseofElectronicsIndustry第9章

正弦波振荡器9.4石英晶体振荡器9.4.1石英晶体的基本特性图9.4.1石英谐振器

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正弦波振荡器9.4.2石英晶体振荡电路1．并联型石英晶体振荡电路图9.4.2并联型石英晶体振荡电路PublishingHouseofElectronicsIndustry第9章

正弦波振荡器2．串联型石英晶体振荡电路图9.4.3串联型石英晶体振荡器

当振荡频率等于晶体的串联谐振频率fS时，晶体的阻抗最小，正反馈最强，相位差为零，电路满足自激振荡的条件。PublishingHouseofElectronicsIndustry第9章

正弦波振荡器小