正弦振幅变换器工作器原理
正弦波振荡器PPT课件
正弦波振荡器的调谐范围较宽，可以通过 调整电路参数实现不同频率和幅度的输出 ，满足多种应用需求。
输出纯净
易于集成
正弦波振荡器产生的波形失真小，噪声低 ，适用于对信号质量要求高的应用。
正弦波振荡器可以采用集成电路形式实现 ，减小了体积和重量，便于携带和集成到 其他系统中。
缺点
功耗较大
正弦波振荡器需要一定的功耗才 能维持稳定工作，相对于其他类
正弦波振荡器的原理和结构
总结词
正弦波振荡器是一种能够产生正弦波信号的电子装置， 其原理基于自激振荡。为了实现自激振荡，正弦波振荡 器需要满足一定的条件，包括放大倍数大于1、反馈系 数大于0且小于等于1、相位移动大于等于π弧度等。常 见的正弦波振荡器结构有RC电路、LC电路和石英晶体 振荡器等。
详细描述
LC振荡器通过调节电感器和电容器的 大小，可以产生不同频率的正弦波。 其优点是频率稳定性高，适用于产生 高频信号。
晶体振荡器
晶体振荡器利用石英晶体（一种特殊的电介质）的压电效应 产生正弦波。
晶体振荡器的振荡频率由石英晶体的固有频率决定，具有极 高的稳定性和精度。广泛应用于高精度测量和通信领域。
04 正弦波振荡器的应用领域
振荡条件的稳定性分析
• 总结词：稳定性是正弦波振荡器的关键性能指标之一，它决定了输出信号的频 率和幅度的稳定性。为了使正弦波振荡器稳定工作，需要满足一定的条件，包 括放大倍数稳定、相位移动稳定和频率稳定等。这些条件可以通过理论分析和 实验测试来验证和优化。
• 详细描述：稳定性是正弦波振荡器的关键性能指标之一，它决定了输出信号的 频率和幅度的稳定性。在实际应用中，由于受到环境因素、电路参数变化和噪 声干扰等多种因素的影响，正弦波振荡器的输出信号可能会发生频率漂移、幅 度波动等现象，影响其性能表现。因此，为了使正弦波振荡器稳定工作，需要 满足一定的条件，包括放大倍数稳定、相位移动稳定和频率稳定等。这些条件 可以通过理论分析和实验测试来验证和优化，以确保正弦波振荡器在实际应用 中的性能表现达到预期要求。
电路识图16-正弦波振荡器电路原理分析
电路识图16-正弦波振荡器电路原理分析振荡器是一种不需要外加输入信号，而能够自己产生输出信号的电路。
输出信号为正弦波的振荡器称为正弦波振荡器。
正弦波振荡器由放大电路和反馈电路两部分组成，反馈电路将放大电路输出电压的一部分正反馈到放大电路的输入端，周而复始即形成震荡，如下图所示。
正弦波振荡器有变压器耦合、三点式振荡器、晶体振荡器、RC振荡器等多种电路形式。
一、变压器耦合振荡器变压器耦合振荡器电路如下图所示。
LC谐振回路接在晶体管VT集电极，振荡信号通过变压器T耦合反馈到VT基极。
正确接入变压器反馈线圈L1与振荡线圈L2之间的极性，即可保证振荡器的相位条件。
R1，R2为VT提供合适的偏置电压，使VT有足够的电压增益，即可保证振荡器的振幅条件。
满足了相位、振幅两大条件，振荡器便能稳定的产生振荡，经C4输出正弦波信号。
变压器耦合振荡器工作原理可用下图说明：L2与C2组成的LC并联谐振回路作为晶体管VT的集电极负载，VT的集电极输出电压通过变压器Y的振荡线圈L2耦合至反馈线圈L1，从而有反馈至VT基极作为输入电压。
由于晶体管VT的集电极电压与基极电压相位相反，所以变压器Y的两个线圈L1与L2的同名段接法应相反，使变压器T同时起到倒相作用，将集电极输出电压倒相后反馈给基极，实现了形成振荡所必须的正反馈。
因为并联谐振回路在谐振时阻抗最大，且为纯电阻，所以只有谐振频率f0能够满足相位条件而形成振荡，这就是LV回路的选频作用。
电路振荡频率计算公式如下变压器耦合振荡器的特点是输出电压大，适用于频率较低的振荡电路。
二、三点式振荡器三点式振荡器是指晶体管的三个电极直接与振荡回路的三个端点相连接而构成的振荡器，如下图所示。
三个电抗中，Xbe，Xce必须是相同性质的电抗（同是电感或同是电容），Xcb则必须是与前两者相反性质的电抗，才能满足振荡的相位条件。
三点式振荡器有多种形式，较常用的有电感三点式振荡器、电容三点式振荡器、改进型电容三点式振荡器等。
正弦波振荡器(LC振荡器和晶体振荡器)实验
正弦波振荡器（LC 振荡器和晶体振荡器）实验一、实验目的1．掌握电容三点式LC 振荡电路和晶体振荡器的基本工作原理，熟悉其各元件的功能； 2．掌握LC 振荡器幅频特性的测量方法；3．熟悉电源电压变化对振荡器振荡幅度和频率的影响；通过实验进一步了解调幅的工作原理。
4．了解静态工作点对晶体振荡器工作的影响，感受晶体振荡器频率稳定度高的特点。
二、实验仪器1.100M 示波器 一台2.高频信号源 一台3.高频电子实验箱 一套三、实验电路原理1.基本原理振荡器是指在没有外加信号作用下的一种自动将直流电源的能量变换为一定波形的交变振荡能量的装置。
正弦波振荡器在电子技术领域中有着广泛的应用。
在信息传输系统的各种发射机中，就是把主振器（振荡器）所产生的载波，经过放大、调制而把信息发射出去的。
在超外差式的各种接收机中，是由振荡器产生一个本地振荡信号，送入混频器，才能将高频信号变成中频信号。
振荡器的种类很多。
从所采用的分析方法和振荡器的特性来看，可以把振荡器分为反馈式振荡器和负阻式振荡器两大类。
此实验只讨论反馈式振荡器。
根据振荡器所产生的波形，又可以把振荡器分为正弦波振荡器与非正弦波振荡器。
此实验只介绍正弦波振荡器。
常用正弦波振荡器主要由决定振荡频率的选频网络和维持振荡的正反馈放大器组成，这就是反馈振荡器。
按照选频网络所采用元件的不同，正弦波振荡器可分为LC 振荡器、RC 振荡器和晶体振荡器等类型。
（1）反馈型正弦波自激振荡器基本工作原理以互感反馈振荡器为例，分析反馈型正弦波自激振荡器的基本原理，其原理电路如图2-1所示。
b V bE cE -1L 2L f V bV '+-图 2-1反馈型正弦波自激振荡器原理电路当开关K 接“1”时，信号源b V 加到晶体管输入端，构成一个调谐放大器电路，集电极回路得到了一个放大了的信号F V 。
当开关K 接“2”时，信号源b V 不加入晶体管，输入晶体管是F V 的一部分b V '。
正弦波振荡器原理
正弦波振荡器原理
正弦波振荡器是一种产生正弦波信号的电路或设备，它的工作原理基于反馈回路和谐振现象。
首先，正弦波振荡器通常由放大器和反馈网络组成。
放大器负责提供信号的放大，而反馈网络则将一部分输出信号返回输入端，从而使电路产生振荡。
具体来说，当正弦波振荡器开始工作时，放大器会放大输入信号。
将一部分放大后的信号通过反馈网络返回到放大器的输入端，与输入信号相叠加。
这就形成了一个反馈回路。
在反馈回路中，存在向前传输的放大路径和反馈传输的路径。
放大路径将输入信号进行放大，而反馈路径则将一部分输出信号返回输入端。
在理想情况下，放大路径和反馈路径的增益相等，从而使得回路保持稳定。
当反馈回路的增益满足特定的条件时，回路会产生谐振现象。
也就是说，输入信号和反馈信号在回路中互相加强，形成一个持续不衰减的振荡。
为了保持回路稳定，正弦波振荡器会引入一些稳定元件，如电容和电感。
这些元件能够提供适当的频率选择和谐振调节，以确保输出信号的频率稳定和准确。
总之，正弦波振荡器通过反馈回路和谐振现象来产生稳定的正弦波信号。
合适的放大器、反馈网络和稳定元件的组合能够实
现不同频率范围内的正弦波振荡器。
这在电子通信、信号处理、声音合成等许多应用领域中都有着广泛的应用。
正弦波振荡器的工作原理
正弦波振荡器的工作原理
正弦波振荡器是一种电子设备，用于产生正弦波形的电信号。
它的工作原理基于反馈回路和振荡条件。
正弦波振荡器的核心是反馈回路。
它包括一个放大器和一个滤波器。
放大器的作用是将信号放大到足够的幅度，以弥补后续滤波器的损耗。
滤波器的作用是选择特定频率的信号，并滤除其他频率的干扰。
在很多正弦波振荡器中，滤波器通常是一个RC网络，由电容器和电阻器组成。
振荡条件是实现振荡的必要条件。
这个条件要求放大器的增益和滤波器的频率特性满足一定的准则。
具体来说，放大器的增益必须大于等于1，并且当信号通过滤波器时，相位延迟要达
到360度。
这样才能形成稳定的正弦波振荡。
当电路初次启动时，可能没有足够的信号被放大器放大到满足振荡条件。
因此，正弦波振荡器通常还会使用一个起始信号来启动振荡。
这个起始信号可以是一个外部输入，也可以是来自电路中的其他信号源。
一旦正弦波振荡器开始工作，它将不断地产生正弦波形的信号。
这个信号可以用于各种应用，例如音频放大器、通信系统和仪器测量。
需要注意的是，正弦波振荡器的精确性和稳定性对许多应用来说非常重要。
因此，在设计和制造正弦波振荡器时需要考虑尽
量减小非理想因素的影响，例如温度变化、噪音和电源波动等。
这样才能确保正弦波振荡器输出的信号质量良好。
正弦波振动电路的原理
正弦波振动电路的原理正弦波振动电路是一种将直流电信号转换为正弦波信号的电路。
它是通过使用集成电路中的运算放大器、电感、电容和电阻组成的，可以产生稳定的正弦波信号。
正弦波振动电路的核心是基于运算放大器的反馈机制。
运算放大器（Op Amp）是一种具有高增益和低输出阻抗的放大器。
它能够将输入信号的电压放大到一个很高的增益，同时具备稳定性和线性特性。
正弦波振动电路的基本原理是利用反馈机制将输出信号再次输入到输入端，实现电路自激振荡。
它通过调节电路的增益和相位来产生稳定的正弦波形。
正弦波振动电路的核心元件是RC网络。
RC网络是由电阻（R）和电容（C）组成的电路。
它能够通过电容器的充放电过程实现对信号的平滑处理和稳定输出。
RC网络通过选择适当的电阻和电容值，可以控制正弦波振动电路的振荡频率和幅度。
在正弦波振动电路中，RC网络与运算放大器的反馈回路相连接，形成一个闭合回路。
输入信号经过放大后与反馈信号混合，通过RC网络产生新的输出信号，并再次输入到运算放大器的输入端。
正弦波振动电路中，反馈回路的相位和增益是关键。
通过控制相位和增益，可以使电路产生稳定的正弦波信号。
其中，相位是通过相移电路（相移器）实现的。
相移器能够将输入信号的相位延迟或提前一定角度，调整正弦波振动电路的相位。
正弦波振动电路的增益是通过放大器和负反馈实现的。
放大器能够将输入信号放大到一个适当的级别，而负反馈则通过控制放大器的增益来实现对输出信号的调节。
负反馈机制可以保持电路的稳定性和线性特性，并控制振荡的幅度。
正弦波振动电路中，频率是通过选择适当的电感和电容值实现的。
电感是一种储存能量的元件，具有自感性。
它通过储存电磁能量，使电路产生振荡。
电容则是一种储存电荷的元件，具有介质的电极储存电荷的特性。
通过调节电感和电容的数值，可以控制电路的振荡频率。
总的来说，正弦波振动电路是一种将直流电信号转换为正弦波信号的电路。
它通过使用运算放大器、RC网络和相移器等元件，通过反馈回路实现了自激振荡，产生稳定的正弦波信号。
正弦信号发生器原理
正弦信号发生器原理
正弦信号发生器主要由振荡电路、放大电路和输出电路三部分组成。
振荡电路是实现正弦信号的关键部分，通过在电路中引入反馈机制，产生自激振荡。
其中，通常采用的是RC振荡电路或LC振荡电路。
在RC振荡电路中，通过调节电容和电阻的数值，可以调整正弦信号的频率。
而在LC振荡电路中，则通过调节电感和电容的数值来控制频率。
振荡电路输出的信号较小，需要经过放大电路进行放大。
放大电路通常采用集成运算放大器（OP-AMP）作为基础组件，通过调整电阻、电容的数值和配置方式，可以进一步增大振荡电路输出的信号幅度。
最后，正弦信号经过输出电路进行整形，使其具有合适的输出特性。
输出电路中通常包括滤波电路，用来去除掉信号中的高频杂散成分，以及输出阻抗匹配电路，使其能够与外部设备连接。
总结起来，正弦信号发生器通过振荡电路产生基准信号，经过放大电路增大信号幅度，最后经过输出电路整形并输出。
通过调节振荡电路的参数，可以得到不同频率的正弦信号。
正弦波振荡器的原理
正弦波振荡器的原理
正弦波振荡器是一种电路，用于产生稳定的正弦波信号。
它由几个基本组件构成，包括放大器、反馈电路和频率控制元件。
首先，放大器是振荡器的核心部分。
它负责放大输入信号的幅度，并提供足够的反馈信号以维持振荡器的振荡。
接下来是反馈电路。
它将一部分输出信号反馈到放大器的输入端，形成正反馈回路。
这样，输出信号经过放大后再次进入放大器，形成持续的振荡。
最后是频率控制元件，通常是由电容或电感构成的电路。
它的作用是控制振荡器的频率。
通过调整电容或电感的值，可以改变振荡器输出信号的频率。
当振荡器开始工作时，初始信号经过放大器放大后进入反馈电路。
由于正反馈的存在，输出信号不断增大，直到达到稳定的振荡状态。
振荡器的稳定性取决于正反馈回路的增益和频率控制元件的精确性。
需要注意的是，正弦波振荡器的工作受到许多因素的影响，例如温度、噪声和元件的非线性等。
因此，设计和优化正弦波振荡器需要考虑这些因素，并采取适当的措施来提高其性能和稳定性。
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正弦振幅变换器工作原理
正弦振幅变换器采用全桥式变换电路。
DC/AC 部分采用全桥电路的转换方式，给变压器做高频交流供电。
变压器二次侧也采用全桥方式的同步整流电路，（当然也可以采用半桥式或推挽式的同步整流电路）再将高频交流转变为直流。
控制IC只需产生高频（达4MHz）振荡，并给出两相脉冲输出，工作频率可达2Mhz 的占空比各50％的驱动脉冲，但要求有足够的驱动能力。
两相输出接到驱动变压器Ｔ2，由T2去驱动主功率变压器两侧的八支MOSFET。
其工作状态描述如下：在控制IC的作用下，初级侧的功率MOSFET Ｑ1，Q4及次极侧同步整流的MOSFET Ｑ21，Ｑ24同时导通，关断。
但Ｑ1，Ｑ4导通时，Ｑ2，Ｑ3要关断, Q22, Q23也要关断，反之亦然。
两者之间的死区要能根据MOSFET的开关速度进行调节，以便确保工作正常。
防止共导。
功率变压器采用的结构方式为：将初级绕组等分为两段。
在中间串入谐振电容Ｃres，初级绕组漏感要尽量小，因此需要采用三明治式的夹层结构，将二次绕组放在中间。
但为了谐振能正常工作，令其Ｑ值在2-3之间，这样的Q值既可以高效率的传输能量，又可以确保L C 的谐振。
现在开始分析其工作过程：在某时刻T0时，Q1和Q4导通，输入电压Vin加在变压器T1的2端与1端，即桥的两腰中间点。
由于电感中的电流不能突变，而电容两端的电压不能突变。
这时变压器初级电流从零开始按正弦方式增加。
并向谐振电容Cres充电，此时，Q1，Q4两支MOSFET是在ZCS状态下导通的，即零电流开关导通。
随着电容Cres两端充电电压的增长，充电电流达到峰值后又按正弦规律下降。
当电容Cres充满电荷时，电容上的电压达到Vin值，此时，充电电流回到零，这时，Q1,Q4两晶体管源漏上的电压因电容Cres充满电荷也为零，在此时令Q1，Q4两管关断，Q1，Q4系在零电压及零电流的状态下关断，实现了软开关。
随着变压器初级侧加上电压，流过电流，它的二次绕组随即感应出电压。
此时，根据变压器的同名端标识，在二次侧刚好1端为正，2端为负。
此时，Q21及Q24也刚好处在导通状态。
T1二次绕组的电压按变压器变比N将输入电压衰减N倍（或增加N倍），然后通过Q21及Q24供给负载。
由于变压器二次侧感应电压系随初级变化，电流不能一下子增长，所以，Q21及Q24也是工作在ZCS状态之下。
当Cres上的电压达到输入电压值以后，控制IC 的两相驱动脉冲换相，此时Q1，Q4关断。
而令Q2，Q3导通。
由于电感电流不能突变，Q2及Q3为ZCS 状态下导通，即零电流状态导通。
这时输入电压加在变压器的1，2端，加上Cres上刚充满的电压。
这时变压器初级的每半个绕组都加上了整个输入电压。
这和上半个周期是不一样的。
在这半个周期中，变压器每半个初级绕组都流过正弦电流。
而电容Cres则经历先放电然后再充电的工作过程。
当它反方向充满电荷时，电容两端的电压再一次达到Vin。
此时，Q2,Q3两支MOSFET的源漏电压及漏电流都为零，它们在ZVS,ZCS状态下关断，即零电压零电流开关状态下的关断。
此时变压器的二次侧绕组的感应电压极性反转，而且感应电压比上半个周期的感应电压高一倍。
此时，同步整流管Q21及Q24关断，随之Q22及Q23两管导通，将变压器二次绕组电压送出，但是输出电压的极性仍旧保持不变，由于死区时间非常短，因此输出端滤波只需要很小容量的电容，而无需电感。
随后，Q2及Q3又在零电压零电流下关断。
随后Q1及Q4又实现ZCS状态下导通，开始下一个工作周期。
但是，在这个新的周期中，由于电容Cres上的电压为Vin，所以加在变压器初级绕组上的电压已经是二倍的输入电压了。
从此，进入正常工作。
在上半个周期中，变压器二次侧此时极性反转，2端为高电平，1端为低电平。
相应Q22，Q23导通。
由于变压器二次绕组电压提高了一倍，使得输出电压也高了一倍，达到输出电压的设计值。
而从第二个周期开始，由于在输出侧电容Cout上建立了所要求的输出电
压，此电压与第二个周期变压器二次绕组电压几乎相等。
所以从这时起，Q22以及Q23两支MOSFET也开始在ZVS及ZCS状态下完成转换。
由于全桥两交叉开关在近乎50%状态下工作，加之工作频率很高，所以输出电容容量不需要很大，也不必加输出滤波电感。
因为它是正弦电流的工作模式，输出只有正弦的波纹而没有开关的尖刺噪声。
又由于输出端没有接上电感，所以VTM转换器的瞬态响应也非常快。
上面我们分析了一个周期的工作状态，其关键在于变压器的初级绕组的电感量和漏感导致的Q值以及谐振电容的容量与开关频率要配合好。
在一个开关周期中，电容电感合作产生正弦谐振传输的能量要达到所设计的功率水平。
在此正弦振幅变换器中，输入电压不变时，输出电压也不改变。
此时负载从0到满载，负载调整率要好于1%以上，而输入电压变化时，输出电压则根据输入电压按变压器变比来变化。
这种模式刚好相当于PWM方式的总线变换器，即BUS CONVERTOR，它只做隔离，不做稳压。
控制IC选用UCC3829-1，其6PIN.7PIN及8PIN三个端子来设定频率以及死区时间，放大器部分不用，其供电采用另一IC LM5007给出10V Vcc电压，整个电路如图1所示，频率降一些也可以用另一款控制IC MAX5069，但是它的最高工作频率仅有2.5Mhz,相应变压器的参数也要随之变化。
预调整器PRM采用的是BUCK-BOOST电路，它的电路拓扑很象一个不对称全桥转换器，四只MOSFET的开启和关断状态可以分为三种情况，第一种是Q3导通，Q4关断，而Q1和Q2由PWM控制，加上电感组成同步的STEP-DUWN电路，它组成了PRM的BUCK 区域。
第二种是Q1导通，Q2关断，而Q4和Q3由PWM控制，加上电感组成同步的BOOST 电路，它组成了PRM的BOOST区域。
第三种是由PWM控制位于对角线的一对MOSFET 同时开启或关断，它称作猝发跨越型。
以连接输入电压端的左上、右下两支MOSFET为主动开关MOSFET，而连接至输出端的右上、左下两支MOSFET为从动开关MOSFET。
能量转换用的电感接在不对称全桥的两腰。
左上开关MOSFET的漏极为不稳定电压输入端，而右上MOSFET的漏极为稳定电压输出端。
输入输出位置都接入足够电容用于滤波，主动MOSFET的占空比可以从0%调到100%，而从动MOSFET的占空比相应从100%变到0%，当然两者之间有一个死区，以防止上下MOSFET共导。
这三种工作区域采用比较器比较输入电压和输出电压的方法来确定，比较器输入端取样到输出端变化留出一个小窗口。
由它去决定电路工作在何种状态。
当加上输入电压后，经过辅助Vcc源使控制IC开始工作，对于BUCK和BOOST两种电路的工作大家都已经知晓，此处不再缀述，这里主要介绍这种猝发跨越型，即BIRST MODE型的工作原理。
当PWM IC控制的主动MOSFET对角导通时，输入电压加在两腰间的储能电感上，由于电感中电流不能突变，两开关为ZCS开启，电感电流按正弦规律上升，由控制IC掌握两支主动MOSFET的开启时间，并令两支MOSFET按时关断，因电感接入输入电压，在电感中流入电流并储存能量以后，电感两端的电压即为输入电压，所以两MOSFET关断时，其源漏电压几乎为零，此时关断为ZVS关断，又因电感中电流不能突变，所以Q1、Q4关断后，电感电流即刻从Q2、Q3的体二极管流出，并经过电容滤波成为输出电压，在Q2、Q3两支MOSFET的两个体二极管导通时，控制IC即令其导通，所以Q2、Q3也是在ZVS状态下导通。
将电感能量高效率的送出，输出电压达到设定值高端时，此时电感中储存的能量已经送到输出电容上。
此时控制IC即令Q2、Q3关断，由于电感上的能量已经全部送到输出电容上，也即其电流降到零，所以Q2,Q3在ZCS下关断。
然后控制IC 再令Q1、Q4导通，将电感再重新接在输入端Vin，来给储能电感充电储存能量。
在Q1、Q4重新开启时，电感电流已经为零，因此Q1、Q4在ZCS状态下重新开启。
这就是PRM 在猝发跨越型的一个周期中的完整工作过程。
其实这种电路拓扑在以前的BUCK-BOOST中
已经有所应用，如果Q1----Q4的控制得法，在软开关条件下可以将频率做到1Mhz以上，使整个变换器体积大幅度缩小下来，由于PRM采用非隔离方式，所以整个反馈以及误差放大器回路很容易设计，将输出电压用电阻分压后送至控制IC的电压比较器去分辨工作状态，送至误差放大器的反向输入端去调节PWM比较器主动侧的脉宽，改变控制Q1及Q4的脉冲宽度，即可以达到稳定输出电压的功能了。
控制IC采用UCC2829-3，即可完成此任务。
也可以采用其他控制类似有源箝位Forward变换器的控制IC，但是其工作频率必须大于1Mhz 。
例如UCC2893 。
详细电路见附图。
图1为PRM工作原理图。
图2为VTM工作原理图。