4反馈与振荡
振荡电路原理
振荡电路原理振荡电路是一种能够产生周期性交流信号的电路，它在电子设备中有着广泛的应用，比如在无线通信、射频电路、数字系统等领域都有着重要的作用。
振荡电路的原理是通过反馈回路将一部分输出信号送回输入端，从而产生自激振荡的现象。
本文将介绍振荡电路的基本原理和常见类型。
首先，振荡电路的基本原理是利用正反馈来实现。
正反馈是指将一部分输出信号送回输入端，增强输入信号的过程。
在振荡电路中，正反馈会导致系统产生自激振荡，输出信号会不断地在正反馈回路中循环放大，形成稳定的周期性波形。
常见的振荡电路类型包括LC振荡电路、RC振荡电路和晶体振荡电路。
LC振荡电路是利用电感和电容的能量交换来实现振荡，常见的有LC谐振电路和震荡器。
RC振荡电路则是利用电阻和电容的能量交换来实现振荡，常见的有Wien桥振荡器和多谐振荡器。
晶体振荡电路是利用晶体管、集成电路或者晶体谐振器来实现振荡，常见的有晶体管振荡器和压控振荡器。
振荡电路的工作稳定性和频率稳定性是其设计的重要考虑因素。
工作稳定性是指振荡电路的输出波形在一定条件下能够保持稳定，不会出现失真或者不稳定的现象。
而频率稳定性是指振荡电路输出信号的频率在一定条件下能够保持稳定，不会受到外部环境或参数变化的影响。
在实际应用中，振荡电路的设计需要考虑到电路的稳定性、频率范围、输出功率等因素。
工程师们需要根据具体的应用场景选择合适的振荡电路类型，并进行精确的参数设计和调试，以确保电路能够稳定可靠地工作。
总之，振荡电路作为一种能够产生周期性交流信号的电路，在电子设备中有着广泛的应用。
通过利用正反馈实现自激振荡，振荡电路能够稳定地产生周期性波形，为无线通信、射频电路、数字系统等领域提供了重要的支持。
在设计和应用振荡电路时，工程师们需要充分理解其原理和特性，以确保电路能够满足实际需求，发挥出最佳的性能。
5高频振荡器3-4
许多变形的三端式LC振荡电路，Xce和 Xbe、Xcb往往不都是单 一的电抗元件，而是可以由不同符号的电抗元件组成。但是， 多个不同符号的电抗元件构成的复杂电路，在频率一定时， 可以等效为一个电感或电容。根据等效电抗是否具备上述三 端式LC振荡器电路相位平衡判断准则的条件，便可判明该电 路是否起振。
（a）克拉泼电路的实用电路
（b）高频等效电路
因为C3远远小于C1和C2，所以三பைடு நூலகம்容串联后的等效电容
C C1C2C3 C3 C3 C C C1C2 C2C3 C1C3 1 3 3 C1 C2 1 1 C1 F LC LC3 C2
振荡角频率 0
故克拉泼电路的振荡频率几乎与C1、C2无关。
的，耦合线圈同名端的正确位置的放置，选择合适的耦合量
M，使之满足振幅起振条件很重要。 互感耦合振荡器有三种形式：调基电路、调集电路和调
发电路，这是根据振荡回路是在集电极电路、基极电路和发
射极电路来区分的。
调基电路 调基电路振荡频率 在较宽的范围改变时， 振幅比较平衡。
Rb1 C Cb
M L1 L
L2
– + vi v1 C1 + – C2 + vf L
（ a）
电容三端式振荡电路
（ b）
可推导电容反馈三端电路的起振条件
h fe hie C2 hie R C1 h fe R p p
A
h fe R p hie
F
C1 C2
C1C2 C1 C2
电容反馈三端电路的振荡频率
1 f0 2
2) 电感反馈三端式振荡器(哈特莱电路)
＋VCC Rb1 v1 Cb Rb2 Ce Re C L L1 L2
振荡电路原理
振荡电路原理振荡电路是一种能够产生周期性交流信号的电路，它在电子设备中有着广泛的应用。
振荡电路的原理非常重要，对于电子工程师来说，了解振荡电路的原理能够帮助他们更好地设计和调试电路，提高电路的稳定性和性能。
首先，振荡电路的原理基础是正反馈。
正反馈是指电路输出的一部分被送回到输入端，加强了输入信号，从而使得输出信号增强，形成自激振荡。
在振荡电路中，正反馈使得电路产生自持振荡的能力，从而产生周期性的输出信号。
其次，振荡电路的原理与谐振有关。
谐振是指电路在特定频率下能够产生共振现象，输出信号幅度增大的现象。
振荡电路中的谐振是通过电感和电容的组合来实现的，当电路中的电感和电容达到一定的数值时，电路就会产生谐振，从而产生稳定的振荡输出。
另外，振荡电路的原理还与反馈网络的相位关系有关。
在振荡电路中，反馈网络中的相位关系对于振荡的频率和稳定性有着重要的影响。
通过合理设计反馈网络中的相位关系，可以实现电路在特定频率下产生稳定的振荡输出。
此外，振荡电路的原理还与电路中的放大器有关。
在振荡电路中，放大器起着放大信号和提供正反馈的作用。
放大器的增益和相位特性对于振荡电路的稳定性和频率特性有着重要的影响。
最后，振荡电路的原理与电路中的损耗有关。
在振荡电路中，电感、电容和放大器都会存在一定的损耗，这些损耗会影响振荡电路的稳定性和频率特性。
因此，在设计振荡电路时，需要考虑这些损耗，并采取相应的补偿措施，以提高电路的性能。
总之，振荡电路的原理涉及到正反馈、谐振、反馈网络的相位关系、放大器和损耗等多个方面。
了解振荡电路的原理对于电子工程师来说至关重要，它能够帮助他们更好地设计和调试电路，提高电路的稳定性和性能，从而更好地满足实际应用的需求。
通信电路(第四版) 第4章
若回路无损耗, 即Ｒe0→∞, 则衰减系数α→０, 由式（4．2．1）
可知, 回路两端电压变化将是一个等幅正弦振荡。由此可以产 生一个设想, 如果采用正反馈的方法, 不断地适时给回路补充能
量, 使之刚好与Ｒe0上损耗的能量相等, 那么就可以获得等幅的
一个反馈振荡器必须满足三个条件： 起振条件（保证 接通电源后能逐步建立起振荡）, 平衡条件（保证进入维持 等幅持续振荡的平衡状态）和稳定条件（保证平衡状态不因 外界不稳定因素影响而受到破坏）。
图 4.2.3 反馈振荡器的组成
１. 起振过程与起振条件
在图4.2.3所示闭合环路中, 在×处断开, 并定义环路增益
根据所产生的波形不同, 可将振荡器分成正弦波振荡器和 非正弦波振荡器两大类。前者能产生正弦波, 后者能产生矩形 波、 三角波、 锯齿波等。 本章仅介绍正弦波振荡器。
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。其中ＬＣ振荡器和晶体振荡器用于 产生高频正弦波, ＲＣ振荡器用于产生低频正弦波。正反馈放 大器既可以由晶体管、 场效应管等分立器件组成, 也可以由集 成电路组成, 但前者的性能可以比后者做得好些, 且工作频率也 可以做得更高。本章介绍高频振荡器时以分立器件为主, 介绍 低频振荡器时以集成运放为主。
T( )
Uf Ui
AF
其中
A&
U&o U&i
,
F&
U&f U&o
(4.2.2)
其中Uf , Ui , A , F分别是反馈电压、输入电压、主
5。4反馈校正
可以保持增益不变，无差度不变；同时提 高稳定裕度、抑制噪声、增宽频带。
二、利用反馈校正取代局部结构
局部反馈回路G2c(s)的频率特性为
G2
c
(
j
)
1
G2 ( j ) G2 ( j )Gc
(
j
)
在一定频率范围内, 选择结构参数, 使
则
G2 ( j )Gc ( j ) 1
G2c
(
源网络； 反馈校正一般要用到检测元件，故成本高，结构复杂，可 以不采用有源元件。 • 串联超前校正抗干扰能力差； 速度反馈抗干扰能力强。 • 串联滞后校正由于积分作用时间长，在调速系统中受到某 种干扰时容易产生“低速爬行”现象； 速度微分（即加速度）反馈正好可解决此问题。 • 反馈校正还可以在希望的频段内，消除不希望的特性，抑 制参数变化或非线性因素对系统性能的不良影响； 串联校正无此功能。 • 因此，在系统性能要求简单、需要降低成本时，可以采用 串联校正； 若有特殊要求，特别是被控对象参数不稳定时，应采用反 馈校正。 • 可以同时采用串联校正与反馈校正。
s[T1
T2
s
K1 (T2 (T1 T2
s 1) T2 K1
Kt
)s
1]
K1 (T2 s 1) K1 (T1 s 1)(T2 s 1) s(T 's 1)(T "s 1) s(T1 s 1)(T 's 1)(T "s 1)
T ' T " T1 T2 K1 Kt T2 ,T 'T " T1 T2
s2
2(
Kn2
0.5KKt
多种形式的变压器反馈式振荡电路——打包拿走不谢
多种形式的变压器反馈式振荡电路——打包拿⾛不谢变压器反馈式振荡电路是常见的⼀种振荡电路，它的应⽤⾮常⼴泛。
从它的名称可以看出它是由变压器进⾏反馈的，这是其重要的特点，它有两个线圈：初级L1、次级L2，次级为反馈线圈，它可以接成多种形式。
与三极管接法⼀致，分三种基本类型：共射、共基、共集。
判别⽅法：⾸先必须判别偏置电路是否具备导通条件，这是必须的第⼀步，不具备⼯作条件，谈不上振荡。
其次明确以下⼏点即可。
第⼀，明确输⼊端、输出端，因电路有三种形式，输⼊、输出是不同的；其次，必须明确同名端，这是变压器反馈式振荡电路输⼊信号与反馈信号是否同相的关键所在；第三，根据三极管三种接法时对应的三个极性变化关系，利⽤瞬时极性法进⾏判别；1.集电极反馈到基极（共发射极接法），这种接法基极为输⼊端，集电极为输出端。
假定基极输⼊信号+，则集电极输出信号-，L1另⼀端为+，反馈线圈L2右端为+，属于正反馈，能够起振。
这种电路的特点是反馈线圈串接在基极电路中。
共发射极变压器反馈式振荡电路之⼀这种振荡电路的应⽤如下图的接近开关电路图接近开关电路原理图共发射极电路变压器反馈式电路还有另外⼀种新式，就是如下图所⽰，反馈电路并联在发射结上，电容C起隔直作⽤；这种形式的判别⽅法同上。
共发射极变压器反馈式振荡电路之⼆这种电路应⽤电路之⼀：⼿机充电器振荡电路。
⼿机充电器电路图2.集电极反馈到发射极（共基极接法），发射极为输⼊端，集电极为输出端。
设发射极输⼊信号+，集电极输出信号+，反馈回发射极信号为+，电路起振。
这种电路集电极直接反馈到了发射极。
变压器反馈式振荡电路这种电路还有另外⼀种新式，就是反馈电路和发射极通过电容耦合，电容起隔直作⽤，见下图。
共基极接法变压器反馈式振荡电路应⽤电路：超外差式收⾳机变频器的本振电路和电蚊拍电路超外差式收⾳机电路图电蚊拍电路中的振荡电路3.共集电极接法：这种电路是由发射极反馈回基极，设基极输⼊信号+，则发射极输出信号+，反馈回基极信号+，具备正反馈条件。
变压器反馈式振荡电路组成及工作过程分析
变压器反馈式振荡电路组成及工作过程分析变压器反馈式振荡电路是一种常见的电子振荡电路，通过反馈电路将
一部分输出信号反馈到输入端，使得系统产生自激振荡。
它由振荡器电路、变压器和反馈网络三部分组成。
振荡器电路用于产生基本的振荡信号，变
压器用于提高振荡电路的阻抗匹配，反馈网络则用于将一部分输出信号反
馈到输入端。
工作过程分析如下：
1.振荡器电路产生基本振荡信号：振荡器电路通常采用放大器和反馈
网络来产生振荡信号，包括RC振荡器、LC振荡器、晶体管振荡器等。
当
输入信号通过放大器放大后，经过反馈网络反馈到放大器的输入端，放大
器将不断放大反馈信号，最终形成自激振荡。
2.变压器提高阻抗匹配：变压器起到了阻抗匹配的作用，提高了振荡
电路的效率和稳定性。
变压器将输入信号与输出信号分别耦合到不同的线
圈上，通过变压器的转换作用，将振荡电路的输入端和输出端的阻抗匹配，确保振荡电路正常工作。
3.反馈网络提供反馈信号：反馈网络是将一部分输出信号反馈到输入
端的关键部分，通过调节反馈信号的大小和相位，可以控制振荡电路的频率、幅度和稳定性。
反馈网络一般由电阻、电容、电感等元件构成，通过
精心设计反馈网络的参数，可以实现不同的振荡频率和波形。
总的来说，变压器反馈式振荡电路通过将一部分输出信号反馈到输入端，形成自激振荡，是一种常用的电子振荡电路。
它具有频率稳定、输出
波形良好、调节方便等优点，在许多电子设备中得到广泛应用。
当设计变
压器反馈式振荡电路时，需要考虑振荡频率、幅度、稳定性等因素，通过合理选择元件参数和电路结构，可以实现满足要求的振荡效果。
燃烧振荡的反馈机理
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反馈机理
• 由于任一激励力激发燃烧振荡时都存在其
相应的反馈作用，因此在探讨燃烧振荡激 发机理时都应不同程度地引入反馈的假设。
• 反馈作用是激发和维持燃烧振荡的重要因
素，如果能够找出对于大多数燃烧设备都 适用的反馈机理，那么燃烧振荡问题就不 难解决。
反馈形成过程
• 如果燃烧系统内放热过程具有一定的振荡
特性，则将在系统中引起气体的声振；气 体介质的振动经过一系列因素传递又将导 致供热振荡过程的加剧。
• 正是由于反馈的存在，才使得系统之自激
振荡成为可能。
燃烧振荡的形成与持续过程
燃烧振荡激发因素
• 气体动力学过程的脉动 • 燃烧过程的脉动 • 某些来自外部因素的脉动
每一燃烧振荡激发因素都具有其相应的反馈作用， 因此反馈机理也相应地分为与气体流动、燃烧特性、 燃料及空气供应有关的3种类型。
燃烧振荡的反馈机理
烧振荡
1.概念：在高强度的燃烧室内，尤其是在电站锅炉 中，普遍存在由于燃烧诱发的炉膛内压力周期性 脉动，这种脉动被称为燃烧振荡。 2.特点：燃烧振荡不仅会引起噪声，而且会引起炉 墙振动，严重时还会造成炉膛损坏。 另一方面， 在工业用炉膛所作的很多试验表明，以振荡燃烧 为正常工作状态的炉膛有很大发展前途．实现此 种工作状态有利于提高炉膛放热强度．
①与燃料和空气供应有关的反馈机理
②与燃料燃烧过程有关的反馈机理
③与燃烧室内气体流动有关的反馈机理
• 以上各种反馈机理往往会同时存在，激发
并维持压力系统的振荡，究竟哪一种反馈 机理起主要作用取决于实际工况；也有可 能各种反馈机理相互耦合，而不能被明确 划分开来。
震荡器工作原理
震荡器工作原理
震荡器是一种电子设备，主要用于产生稳定而频率可调的交流电信号。
它的工作原理是基于正反馈。
在一个简单的震荡器电路中，一部分输出信号通过反馈回到输入端，与输入信号相叠加。
这种反馈信号使得电路产生自激振荡，频率为输出信号的频率。
具体而言，震荡器电路中通常有一个放大器和一个反馈网络。
放大器将输入信号放大，并与反馈信号相加。
反馈网络由电容器、电感器和电阻器组成，用于调整电路的频率响应。
当输出信号经过反馈网络回到输入端时，它会与输入信号反向相位。
如果反馈信号的幅值和相位调整适当，那么反馈信号将增强输入信号，从而让电路产生自激振荡。
震荡器中的反馈网络主要作用是为了产生相位移。
电容器和电感器分别根据信号频率产生90度的相位差，而电阻器则控制振荡器的阻尼，使其保持稳定。
总结来说，震荡器工作原理是通过正反馈机制，在放大器和反馈网络的协同作用下产生稳定而频率可调的振荡信号。
电工学-第四章 正弦波振荡电路
R
1 jL jC j(L 1
C
)
( R L)
.
I
L/C
R j(L 1 )
C
+ L
•
U
C
_
R
2020/4/18
24
LC并联谐振回路的选频特性
•
Z
U
•
I
L/C
R j(L
1)
C
.
I
+ L
•
U
C
_
R
•
当LC并联回路发生谐振时，端电压 U 与总电
流
•
I
同相，即阻抗Z表现为纯电阻性。
谐振频率
o
Uf
•
F
Uo
•
•
由以上知，放大电路产生自激振荡的条件是 U f U i
••
•
则
AuF
Uo
•
U
•
f
U
•
f
1
Ui Uo Ui
2020/4/18
7
自激振荡
总结出自激振荡的条件：
（1）相位平衡条件
反馈电压
•
U
f
与输入电压
•
U
i
同相位，形成正反馈
（2）幅值平衡条件
反馈电压与输入电压大小相等： U f U i
C2
uf
首先判断相位平衡条件，见瞬时极性
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35
RB1
RC
+
RB2
uf
+
ube
RE
UCC
+
C1
L
+
C2
CE
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第4章 反馈与振荡
例4.2 试判断如图4.4所示电路是直流反馈还是交流反馈。
解：（1）为了判别图4.4（a）所示电路引入的是直流反 馈还是交流反馈，可画出其直流通路如图4.5（a）和交流通路 如图4.5（b）所示。从图中可以看出，Rf仅存在于直流通路中， 在交流通路中
第4章 反馈与振荡
上述判别方法可总结如下： （1）如果反馈信号与输入信号加到输入级的同一 个电极上，则两者极性相同为正反馈，极性相反为负 反馈；如果两个信号加到输入级的两个不同的电极上， 则两者极性相同为负反馈，相反为正反馈。 （2）集成运放判别本级反馈的极性时，若反馈信 号接回到反相输入端，则为负反馈；接回到同相输入 端，则为正反馈。 注意：对晶体管的3种组态：共射组态，输入B与 输出C极性相反；共集组态，输入B与输出E极性相同； 共基组态，输入E与输出C极性相同。
2020-08-06
第4章 反馈与振荡
图4.3 反馈放大器方框图
2020-08-06
第4章 反馈与振荡
反馈有正反馈和负反馈两种，如果反馈信号加强 输入信号，使净输入信号增加，称为正反馈；如果反 馈信号减弱输入信号，使净输入信号减小，称为负反 馈。本章只讨论负反馈。
负反馈所确定的基本关系式有如下几项。
第4章 反馈与振荡
第4章 反馈与振荡
内容提要 本章从反馈的基本概念入手，抽象出反馈放大电路 的方框图，定性分析负反馈的概念、类型及负反馈对放 大电路性能的影响。介绍正弦波振荡器，自激振荡的概 念、产生自激振荡的条件及用相位平衡条件判别电路能 否起振，正弦波振荡电路的基本工作原理及RC振荡器、 LC振荡器和石英晶体振荡器的结构特点及应用。
1．输入端各量的关系式
2．开环增益
X i X i X f
A Xo X i
（4-1） （4-2）
3．反馈系数
F Xf Xo
（4-3）
2f
Xo Xi
A 经推导，可得 Af 1 AF
（4-4）
为相上量述，各A和量中F为，复当数信。号在为中正频弦段量，时为，X了i ,使X 表o , 达X f式和简X明i ，
加强，
因此Rf引入了正反馈。
另外，根据上述判别法则可知，反馈信号接回到同相输入
端，故为正反馈。
（2）判别过程的瞬时极性如图4.4（b）所示，即ui经两级 放大后，通过级间反馈元件Rf，Cf引回到VT1基极的瞬时极性为 “-”，可以看出，反馈信号使净输入信号ube ui uf 减小， 因此Rf，Cf引入了负反馈。
2020-08-06
第4章 反馈与振荡
4.1 反馈的基本概念 4.2 负反馈电路的类型 4.3 负反馈对放大器性能的影响 4.4 自激振荡 4.5 RC正弦波振荡器 4.6 LC正弦波振荡器 4.7 石英晶体振荡器
2020-08-06
第4章 反馈与振荡
4.1 反馈的基本概念 4.1.1 反馈支路 所谓反馈就是将放大电路输出量（电压或电流） 的一部分或全部，经过一定的电路（反馈电路）反向送 回到输入端，对输入信号产生影响的过程。因此要判断 一个放大电路是否有反馈，只要看放大电路中是否存在 把输出端和输入端联系起来的支路，这条支路就是反馈 支路。如图4.1所示的集成运算放大器，不存在反馈支 路，这种情况称为开环；如图4.2所示的集成运算放大 器，存在反馈支路Rf ，它既有从输入到输出的正向传输 信号，也有从输出到输入的反向传输信号，这种情况称 为闭环。
另外，根据上述判别法则可知，反馈信号和输入信号加到
输入级的同一个电极上，且极性相反，故为负反2馈020。-08-06
第4章 反馈与振荡
图4.4 用瞬时极性法判别反馈极性
2020-08-06
第4章 反馈与振荡
4.2.2 直流反馈和交流反馈 在放大电路中既有直流分量又有交流分量，如果 电路引入的反馈量是直流成分，称为直流反馈；如果 电路引入的反馈量是交流成分，称为交流反馈；如果 电路引入的反馈量既有交流成分又有直流成分，称为 交直流反馈。 判别方法如下： 可以根据交流通路和直流通路来判别：若反馈通 路存在于直流通路中，则为直流反馈；若反馈通路存 在于交流通路中，则为交流反馈；若反馈通路既存在 于交流通路中又存在于直流通路中，则为交直流反馈。
2020-08-06
第4章 反馈与振荡
例4.1 试判断如图4.4所示电路的反馈极性。
解：（1）在如图4.4（a）所示电路中，先断开反馈支路，
给反相输入端加“+”瞬时信号，集成运放放大后为“-”信号
（反相作用），经反馈电阻Rf引回到同相输入端为“-”，把反
馈联上，可以看出，反馈信号使净输入信u号i ui uf
均可用实数表示。
由式（4-4）可知，闭环增益Af比开环增益A减小 了1/（1+AF）倍，其中1+AF称为反馈深度，它的大小 反映了反馈的强弱，反馈放大器性能的改善与反馈深 度有着密切的关系。
2020-08-06
第4章 反馈与振荡
4.2 负反馈电路的类型 根据反馈电路跨接基本放大电路的级数不同，可以把反 馈分为本级反馈和级间反馈。 4.2.1 反馈极性 通常采用“瞬时极性法”来判别反馈的极性。步骤如 下： （1）将反馈支路与放大电路输入端的连接断开，假设 输入信号对地的瞬时极性为正，表明该点的瞬时电位升高， 在图中用“”表示；反之，瞬时电位降低，在图中用“”表 示。 （2）沿闭环系统，逐级标出有关点的瞬时电位是升高 还是降低，最后推出反馈信号的瞬时极性。 （3）此时将反馈联上，再判断净输入信号是增强还是 减弱，净输入信号增强的是正反馈，减弱的是2负02反0-0馈8-0。6
2020-08-06
第4章 反馈与振荡
图4.1 开环放大器
图4.2 闭环放大器
2020-08-06
第4章 反馈与振荡
4.1.2 反馈放大器的组成 带有反馈环节的放大电路称为反馈放大器。反馈 放大器可用如图4.3所示的方框图来描述。图中箭头表 示信号的传输方向，A表示基本放大器，F表示反馈网 络，这是一个闭环系统。X可以表示电压，也可以表示 电流。其中 Xi，Xo，Xf和Xi′分别表示输入信号、输出 信号、反馈信号和净输入信号，符号表示信号相叠加， 输入信号Xi和反馈信号Xf在此叠加，产生放大电路的净 输入信号Xi′。