模拟电路第九章

正弦波发生电路能产生正弦波输出，它是在放大电路的基础上加上正反馈而形成的，它是各类波形发生器和信号源的核心电路。正弦波发生电路也称为正弦波振荡电路或正弦波振荡器。

9.1产生正弦波的条件9.2

RC正弦波振荡电路9.3

LC正弦波振荡电路9信号产生电路9.1产生正弦波的条件1正弦波发生电路的组成2产生正弦波的条件3起振条件1正弦波发生电路的组成

为了产生正弦波，必须在放大电路里加入正反馈，因此放大电路和正反馈网络是振荡电路的最主要部分。但是，这样两部分构成的振荡器一般得不到正弦波，这是由于很难控制正反馈的量。如果正反馈量大，则增幅，输出幅度越来越大，最后由三极管的非线性限幅，这必然产生非线性失真。反之，如果正反馈量不足，则减幅（电路的损耗），可能停振，为此振荡电路要有一个稳幅电路。2产生正弦波的条件

产生正弦波的条件与负反馈放大电路产生自激的条件十分类似。只不过负反馈放大电路中是由于负反馈引入不当，从而使负反馈变成了正反馈（有输入信号），影响放大电路的正常工作。而在振荡电路中加的就是正反馈，振荡建立后只是一种频率的信号（无输入信号）。

振荡条件

幅度平衡条件

相位平衡条件

AF=A+

F=2n动画9-1(a)负反馈放大电路

(b)正反馈振荡电路

图9.1振荡器的方框图

比较图9.01(a)和(b)就可以明显地看出负反馈放大电路和正反馈振荡电路的区别了。由于振荡电路的输入信号，所以

。由于正、负号的改变

振荡器在刚刚起振时，为了克服电路中的损耗，需要正反馈强一些，即要求这称为起振条件（通过参数调整）。3起振条件

振荡电路开始无需输入就能振荡起来，由直流电变为交流电。电路接通电源后，电路出现一个电冲击，从而激起一个微小的反馈信号加到输入端，其频谱分布很广，只有满足的信号才能振荡起来。9.2

RC正弦波振荡电路1RC网络的频率响应2RC文氏桥振荡器9.2

RC正弦波振荡电路图9.2RC文氏桥振荡电路a=0（同相输入）f=0（正反馈网络呈纯阻性质）a

+f=0满足相位平衡条件，就可能振荡起来。RC具有选频作用-----兼作选频网络。AF=A+

F

=2n振荡条件:1RC网络的频率响应

RC串并联网络的电路如图9.2(a)所示。RC串联臂的阻抗用Z1表示，RC并联臂的阻抗用Z2表示。其频率响应如下:图9.3(a)RC串并联网络其中：谐振角频率和谐振频率分别为:或幅频特性:相频特性:正反馈网络呈纯阻性质，F=1/3，且相位相同。

当f=f0时的反馈系数,且与频率f0的大小无关。此时的相角F=0。电路发生串并联谐振。有关曲线见图9.3(b)。图9.2(b)RC串并联网络的频率特性曲线2RC文氏桥振荡电路

(1)

RC文氏桥振荡电路的构成

RC文氏桥振荡电路如图9.2所示，RC串并联网络是正反馈网络，另外还增加了Rf和R1负反馈网络，构成串联电压负反馈。

C、R正反馈支路与Rf、R1负反馈支路正好构成一个桥路，称为文氏桥。图9.2RC文氏桥振荡电路为满足振荡的幅度条件=1，所以A=3。为了满足起振条件A3，达到稳定的平衡状态时，A=3

。f=0a+f=0当时:

(2)RC文氏桥振荡电路的稳幅过程

RC文氏桥振荡电路的稳幅作用是靠热敏电阻R1实现的。若R1是正温度系数热敏电阻，当输出电压升高，R1上所加的电压升高，即温度升高，R1的阻值增加，负反馈增强，输出幅度下降。反之输出幅度增加。若热敏电阻是负温度系数，应放置在Rf的位置。动画9-2是D1，D2和R3并联的等效电阻

(a)稳幅电路(b)稳幅原理图图9.4反并联二极管的稳幅电路采用反并联二极管的稳幅电路如图9.4所示。

当Vo大时，二极管支路的交流电流较大，RD较小，Avf较小，于是Vo下降。由图(b)可看出二极管工作在C、D点所对应的等效电阻，小于工作在A、B点所对应的等效电阻，所以输出幅度小。二极管工作在A、B点，电路的增益较大，引起增幅过程。当输出幅度大到一定程度，二极管工作在C、D点，增益下降，最后达到稳定幅度的目的。根据选频网络RC振荡电路：产生低频信号，1HZ---1MHZLC振荡电路：产生高频信号，

1MHZ以上正弦波发生电路的组成：

放大电路正反馈网络选频网络稳幅电路例题：P400-402习题集及书P4309.3

LC正弦波振荡电路

LC正弦波振荡电路的构成与RC正弦波振荡电路相似，包括有放大电路、正反馈网络、选频网络和稳幅电路。这里的选频网络是由LC并联谐振电路构成，正反馈网络因不同类型的LC正弦波振荡电路而有所不同。

1.LC并联谐振电路的频率响应

2.变压器反馈LC振荡器3.电感三点式LC振荡器

4.电容三点式LC振荡电路5.石英晶体LC振荡电路

1.LC并联谐振电路的频率响应

LC并联谐振电路如图9.5所示。图9.5LC并联谐振电路考虑电感支路的损耗，用R表示。谐振时谐振频率图9.5LC并联谐振电路

谐振时回路呈纯阻性:电感支路电流或电容支路电流与总电流之比，称为并联谐振电路的品质因数

对于图9.6的谐振曲线，Q值大的曲线较陡较窄，选择性越强，图中Q1＞Q2。并联谐振电路的谐振阻抗谐振时LC并联谐振电路相当一个电阻。图9.6LC的谐振曲线2变压器反馈LC振荡电路图9.7变压器反馈LC振荡电路变压器反馈LC振荡电路如图9.7所示。

LC并联谐振电路作为三极管的负载，反馈线圈L2与电感线圈Ｌ相耦合,将反馈信号送入三极管的输入回路。调整L2和L匝数可以改变反馈信号的强度，满足振幅平衡条件。a=180，f=180，a+f=360满足相位平衡条件与同相有关同名端的极性请参阅图9.8。

图9.8同名端的极性

变压器反馈LC振荡电路的振荡频率与并联LC谐振电路相同，为3电感三点式LC振荡器图9.9为电感三点式LC振荡电路。电感线圈L1和L2是一个线圈，2点是中间抽头。LC并联谐振电路中，电感的首端1、中间抽头2和尾端3，其交流通道分别与放大电路的B

、E和C相连，反馈信号取自L2的电压，称之为电感三点式LC振荡电路。图9.10为另一种电感三点式LC振荡电路。

图9.9电感三点式LC振荡器图9.10电感三点式LC振荡器，满足相位平衡条件调整L2和L匝数可以改变反馈信号的强度，满足振幅平衡条件。振荡频率：反馈信号取自L2的电压与同相缺点：Vf取自L2，L2对高次谐波（相对f0而言）阻抗大，因而引起振荡电路输出波形中谐波分量增大，波形不理想。图9.12电容三点式LC振荡电路4电容三点式LC振荡电路与电感三点式LC振荡电路类似的有电容三点式LC振荡电路，见图9.12。满足相位平衡条件与同相,4电容三点式LC振荡电路调整C2和C1可以改变反馈信号的强度，满足振幅平衡条件。振荡频率：特点：Vf取自C2，C2对高次谐波（相对f0而言）阻抗小，因而可将高次谐波分量滤除，所以输出波形好。例9.1：图9.13为一个三点式振荡电路试判断是否满足相位平衡条件。图9.13例题9.1的电路图5石英晶体LC振荡电路在有些信号产生电路中，要求振荡电路的振荡频率有一定的稳定度。fO与L、C和R等参数有关。Q值越大，稳定度越高，石英晶体的Q值很大，所以高精度的振荡电路采用石英晶体振荡电路。5石英晶体LC振荡电路

利用石英晶体的高品质因数的特点，构成LC振荡电路，如图9.14所示。

(a)串联型f0=fs

（b）并联型fs<f0<fp

图9.14石英晶体振荡电路

石英晶体的阻抗频率特性曲线见图9.15,图9.15石英晶体的电抗曲线它有一个串联谐振频率fs,一个并联谐振频率

fp，二者十分接近。

对于图9.15(a)的电路与电感三点式振荡电路相似。要使反馈信号能传递到发射极，为此石英晶体应处于串联谐振点串联型f0=fs

，此时晶体的阻抗接近为零。

对于图9.14(b)的电路，