篇6章正弦波发生电路新
正弦波产生电路
电路原理：
TR1 结型场效应管在这里充当压控可变电阻，它与R3、R4一起构成文氏振荡器的负反馈回路，TR1的电阻越大，负反馈越强。
D2、D3、R8、R9、R10与 IC(2/2)对输出振荡电压进行全波整流，在IC的1脚产生负的整流输出电压，经过D1
与R7、C4滤波后获得一个负的直流电压，该电压与振荡输出的幅值差不多相等。
这个负电压加在TR1的G极，控制着TR1的D-S极之间的电阻值。
振荡输出幅度增大，TR1的G极电压就越负，TR1的D-S极间阻值变大，负反馈增强，使得振荡幅度减小。
通过以上的自动调节，使振荡幅度保持稳定，避免放大器进入非线性区域，从而获得良好的正弦波形。
文氏振荡器常见的一种稳幅措施是在负反馈回路中加入二极管(见下图)：
目的也是在输出幅度增大时使负反馈增强，但由于二极管的非线性，会使输出波形发生少许畸变。
而提供的这个电路的负反馈回路中不含有非线性元件，因而能获得高质量的正弦波形。
正弦波发生电路
称 为自激振荡条件。
由于A,F为复数形式，故自激振荡条件又可以表示为：
及 n=0,1,2… Z为整数
①由于场效应管的gm>0，以及电阻
因此式（9）中须有 。即X1和X3必须是同类电抗。
而为满足（8）式，可知X2必须为和X1、X3的相反类电抗。例如X1、X3为电感时X2必须为电容。
②通常分析时，由式（8）解得三点式振荡器的振荡频率，由式（9）求得电路的起振条件。
4、电容三点式振荡器
④当ω>ωp时，X(ω)<0
石英晶体呈容性阻抗
从上述阻抗特性说明：
图13
①当ω=ωs时，石英晶体阻抗为零（忽略R时，若计及R的影响，则为很小的电阻值）。
②当ωs<ω<ωp时，石英晶体相当于一个高Q值电感。
利用上述的两个特性，可以组成两类石英晶体正弦振荡器。
2、石英晶体振荡器
①利用Z(jω)呈高Q值电感特性，替代LC三点式振荡器中的电感，组成振荡频率为石英晶体并联谐振频率ωp的正弦振荡器。如图14（a）和（b）。
1、由闭合环路组成的自激振荡器，其振荡产生的起始信号来自于电路中的各种起伏和外来扰动，例如电路接通电源瞬间的电冲击、电子器件的噪声电压等等，这些电信号中含丰富的频率成分，经选频网络
选出某频率的信号输送至放大器A放大后，经F网络反馈后再放大，……，反复循环直至电路的输出Xo由小至大。最后建立和形成稳定的波形输出。
图7
图8
2、将场效应管的低频等效电路替代图7得图8等效电路，并分析得出：
及
由式（5）或式（7）的自激振荡条件：T=AF=1 有 ：
正弦波发生电路 (2)
正弦波发生电路
正弦波发生电路是一种电路系统，用于产生连续的正弦波信号。
以下是一种常见的正弦波发生电路。
1. RC相移网络：这是一种简单的正弦波发生电路，使用一个电容和一个电阻构成的相移网络。
根据RC网络的性质，当输入一个方波或方波脉冲时，输出信号会变成更接近正弦波的波形。
2. 晶体管振荡器：这是一种更复杂的正弦波发生电路，通常由几个晶体管和其他电子元件构成。
晶体管振荡器利用放大器的放大作用和反馈回路的控制，使得电路在特定的频率下开始自我启动振荡，产生正弦波信号。
3. 压控振荡器（VCO）：这是一种特殊类型的正弦波发生电路，其频率可以通过改变输入的电压进行控制。
VCO常用于频率调制、频率合成和频率捷变等应用。
4. 数字正弦波发生器：这是一种基于数字信号处理技术的正弦波发生电路。
通过计算机处理器或专用的数字信号处理器，将数字信息转换为模拟的正弦波信号输出。
这些是一些常见的正弦波发生电路，不同的电路有不同的工作原理和实现方式，可以根据具体的需求选择适合的电路。
正弦波发生电路
在电子乐器中，RC正弦波发生电路可以用于合成器、效果器和采样器 等设备，产生音符和音效。
04
在科学实验中，RC正弦波发生电路可以用于模拟地震、潮汐等自然现 象，进行相关研究。
LC正弦波发生电路的应用实例
01 02 03 04
LC正弦波发生电路常用于产生高频信号，如无线电广播和电视信号。
在通信领域，LC正弦波发生电路可以作为载波信号，用于调制解调器 和无线传输系统。
晶体振荡器的工作原理
总结词
晶体振荡器是一种利用晶体元件的压电 效应产生振荡的电路。
VS
详细描述
晶体振荡器由一个晶体元件和两个电容组 成，通过调节电容的大小，可以改变振荡 频率。当晶体元件受到外力作用时，会产 生形变，进而产生交变电场，形成正弦波 。晶体振荡器的优点是输出信号的频率稳 定度高、精度高，但价格较高。
正弦波发生电路
目录 CONTENT
• 正弦波发生电路概述 • 正弦波发生电路的工作原理 • 正弦波发生电路的设计与实现 • 正弦波发生电路的性能指标与测
试方法 • 正弦波发生电路的应用实例
01
正弦波发生电路概述
正弦波的定义与特性
正弦波是一种周期性变化的波形，其幅度和频率均随时间变 化。在数学上，正弦波可以用三角函数表示，其波形呈正弦 曲线形状。
选择合适的晶体振荡器型号，根据晶 体振荡器的频率计算输出频率，选择 合适的运放配置以获得理想的输出波 形。
实现方法
根据设计步骤搭建电路，将晶体振荡 器接入电路中，通过运放进行信号放 大和缓冲，输出理想的正弦波信号。
数字信号发生器正弦波发生电路的设计与实现
设计步骤
选择合适的数字信号发生器芯片，根据芯片的规格和功能编写程序以生成正弦波信号， 选择合适的DAC配置以获得理想的输出波形。
正弦波振荡电路
0 2 3 ( ) 0
2
相频响应：
f arctg
0 0
3
1 1 1 FV (最 大 值 ) 当＝ 0 ＝ 或f＝f 0 ＝ 3 RC 2RC f 0
3. 电路的振荡频率和起振条件
振荡的相位平衡条件：
a f 2n，n 0， 1， 2
R C 放大电路
R C
A
Rf
V o
V V i f
R1
RC桥式振荡电路
选频网络 R C 放大电路
R C
A
Rf
V o
V V i f
R1
RC桥式振荡电路
Z1、Z2和Rf 、R1构成一个四臂电桥，故电路称为RC 桥式振荡电路。
2. RC串并联网络的选频特性
幅频响应 1： Z1 R jC 1 FV R 21 Z 2 R //3 ( 0 ) 2 jC 1 j RC 0
解：
1 f0 2RC 1 2 3.14 100 0.22 10 6 7.23 103 Hz
RF＞2R3=20 kΩ
由此可知：电路的振荡频率为7.23kHz，满足振荡条件 的反馈电阻RF应大于20kΩ。
V Z2 相 频 响 应： f FV Vo Z1 Z2 0 j RC 0 2 2 2 f (1 arctg R C ) 3 j 3RC
RC串并联网络
1 令ω0＝ RC
F V
0 3 j( ) 0
1
幅频响应： FV 1
Rf AV 1 3 R1
Rf 不能太大，否则 正弦波将变成方波
模拟电子技术电子教案第六章正弦波振荡电路教案
6.信号发生电路【重点】自激振荡的条件、正弦波振荡电路组成及判断电路能否振荡方法。
【难点】判断电路能否振荡方法。
6.1正弦波振荡电路基本概念6.1.1 自激振荡的条件1.自激振荡现象振荡电路首先应是放大电路。
2.1=F A1=F AφA +φF =±26.1.2 自激振荡的建立及稳定过程在起振时电路必须满足F A＞1的条件。
电路起振后，振荡幅度也不会由于正反馈而无止境地增长下去，这是因为基本放大器中的三极管等器件本身的非线性或反馈支路本身与输入关系的非线性，放大倍数或反馈系数在振幅增大到一定程度时就会降低。
6.1.3 正弦波振荡电路组成及分析方法1.振荡电路组成 （1）放大电路。
（2）正反馈网络。
（3）选频网络。
（4）稳幅环节。
2.振荡电路分析方法（1）分析电路是否包含振荡电路四个组成部分。
（2）判断放大电路能否正常工作（是否有合适的静态工作点，动态信号能否输入、输出）。
（3）判断电路能否振荡（相位平衡条件，用瞬时极性法判断）。
（4）分析起振幅值条件（满足AF ＞1的幅值条件）。
（5）稳幅与稳频电路，稳幅是指起振、增幅、等幅的振荡建立过程。
（6）估算振荡频率。
自激振荡的产生o【重点】变压器反馈式、电感三点式、电容三点式正弦波振荡电路工作原理及特点，估算振荡频率。
【难点】石英晶体振荡电路工作原理。
6.2 LC 正弦波振荡电路6.2.1 LC 并联谐振电路的选频特性电路复阻抗Z 为L R CL R C Z ωωωωj j 1)j (j 1+++=通常L ω＞＞ R ，故上式可简化为)1j(CL R CL Z ωω-+=1.谐振频率及复阻抗LCf π=210 RC L Z =02.品质因数CL R CR RLQ 1100===ωω3.选频特性6.2.2变压器反馈式振荡电路1.电路组成2.振荡条件及振荡频率L＋V CCLC 并联谐振电路LLC Zωa.幅频特性LCf π=213.电路特点变压器反馈式振荡电路的特点是结构简单，容易起振，改变电容大小可方便地调节振荡频率，调频范围较宽，工作频率通常在几兆赫兹，但电路输出波形不理想，输出波形中含有较多高次谐波成分。
正弦发生电路
正弦发生电路正弦发生电路是一种常见的电子电路，它能够产生正弦波信号。
正弦波信号在电子领域中应用广泛，常用于音频设备、通信系统以及各种测试仪器中。
正弦发生电路通常由放大器和反馈网络组成。
放大器的作用是放大输入信号，而反馈网络则通过将一部分输出信号反馈到输入端来产生正弦波信号。
其中，最简单的正弦发生电路是基于反馈网络的RC相移电路。
该电路由一个电容和一个电阻组成。
当输入一个方波或脉冲信号时，电容会充电和放电，产生一个周期性变化的电压输出。
通过适当选择电容和电阻的数值，我们可以得到所需的正弦波频率。
另一种常见的正弦发生电路是基于集成电路的震荡器。
其中，最著名的是由维纳·布里奇曼提出的维纳·震荡器电路。
该电路由一个运放、几个电阻和电容组成。
它通过自激振荡的方式产生一个稳定的正弦波信号。
维纳·震荡器电路具有频率稳定、输出幅度可调的特点，广泛应用于音频设备和通信系统中。
除了上述两种电路，还有许多其他类型的正弦发生电路，如基于晶体管、集成电路等。
这些电路根据具体的应用需求来选择，可以产生不同频率的正弦波信号。
正弦发生电路在电子领域中具有重要的应用价值。
在音频设备中，正弦波信号被用于产生各种音调和音乐。
在通信系统中，正弦波信号用于调制和解调信号，实现信息的传输。
在测试仪器中，正弦波信号被用于校准和测量。
因此，正弦发生电路的研究和应用对于电子技术的发展至关重要。
总之，正弦发生电路是一种能够产生正弦波信号的电子电路。
它在音频设备、通信系统以及测试仪器中有广泛的应用。
通过不同类型的正弦发生电路，我们可以获得不同频率和幅度的正弦波信号，满足各种需求。
正弦发生电路的研究和应用对于电子技术的进步起到了重要的推动作用。
数字电路-第六章 正弦波振荡电路
二、振荡电路的分析
• 首先判断它能否产生正弦波振荡。
• 对能振荡的电路，其振荡频率可根据选频 网络选频条件推算，为了保证振荡电路起 振，必须由起振条件确定电路的某些参数。
1、 判断能否产生正弦波振荡的步骤
(1) 检查电路的基本组成，一般应包含放大电路、 反馈网络、选频网络和稳幅环节等。
(2) LC振荡电路：选频网络由L、C元件组成。可分为变 压器反馈式、电感三点式和电容三点式等3种LC振荡电路。
(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。根据石英晶体谐振器的工作状态和联接形式的 不同，可以分为并联式和串联式两种石英晶体振荡电路。
6.3 RC振荡器
一、 电路组成
6.1 正弦波振荡电路的基本原理
一、产生振荡的条件
+
Vd′
Vo
基本放大电路 A
放大电路净输入电压：
Vi=0
Vi+ Vf
+
.
.
.
Vd' = Vi + V f
反馈网络 F Vf
.
.
产生正弦波振荡时，应满足振：荡V条d件' = V f
（电路维持振荡的平衡条件）
A& F&
=1
.
..
••
V f = F VO
1 振荡的基本概念 2 RC振荡器
6.0 振荡的基本概念
振荡器是一种不需外加信号激励就能直接将
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
– 从能量的观点看，放大器是一种在输入信号控 制下，将直流电源提供的能量转变为按输入信号 规律变化的交变能量的电路 – 而振荡器是不需要输入信号控制，就能自动地 将直流电源的能量转变为特定频率和幅度的交变 能量的电路
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Af≥3
.
Af
R1' R2' R1'
1
R2' R1'
3
R2' 2R1'
➢ 自动稳幅
当Af＞3时，电路就能起振。但一 旦起振后。输出幅度将不断增大，
并最终出现严重的失真。因此需要
在放大器的负反馈支路中引入非线 性元件。
二极管
热敏电阻
场效应管
起振时
.
Af
R1' R2' R1'
1
R2' R1'
2.6.2 RC正弦波振荡器
正反馈 选频网络
放大环节
Av
Vo Vi
1
R2' R1'
RC正弦波振荡器
A 0
放大环节为同相输入的比例运算负反馈放大电路，
其中
R
' 2
为非线性元件，起稳幅作用。
RC串并联电路构成正反馈，同时又起选频作用。
➢ RC串并联电路的频率特性
Z1
R1
1
jC1
1 jR1C1 jC1
接成正反馈是放大电路构成 振荡器的首要条件。同时， 为了在无输入信号下能引起 自激，反馈电路的环路增益 应大于1。
产生振荡的条件：
| AF| 1
幅值条件
AF A F 2n 相位条件
稳定振荡的条件：
..
AF
1
| AF| 1
幅值条件
AF A F 2n 相位条件
为了得到良好的正弦波形，要解决两个问题：
+VCC
Rc Rb
（-） R
C（-）
Cb
Re
R
Cb
Re
C
R C
Cb
Rc
（+）
R
C ⊕ e（+）
Re
R
C
a
b
c
先看交流通路，判断电路在通带内是否满足相位条件。交流通路 时耦合电容Cb短接。先找到反馈信号引入点b，切断反馈信号引 入端，外加一个瞬时极性为⊕的输入信号，因为是共射极接法， 所以集电极输出的相位为（-），
0
0
幅频特性表达式：| F() |
1
32
0
0
2
相频特性表达式： 0
F() arctan 0 3
当 条 当件＝＝。所00＝时以1，只/R正有C反时在馈，此最时F(强才) ，能1/产3| ,F生(F)单|一10频/，3率满的而足振自| 荡A激F。振| 1荡f0的相2位1RC
所以只有当放大环节Af≥3时才能满足振荡的幅度条件。
判断一个电路能否产生正弦波振荡 应先从反馈信号引入的端点入手，采用瞬时极性法判断电路 在通带内是否满足相位条件。然后检查放大电路的直流通路 和交流通路是否合理，是否具有一定的放大能力， 在 f f0 时是否满足正弦波振荡的幅值条件。
判断图a电路能否产生正弦波振荡
Rb b
+VCC Rc
R C
Rb ⊕b
是要求净输入信号环绕一周后所得的信号应与X i 完全相同，即 不仅相位相同，幅值也相等。
.
.
.
负反馈放大电路要求在通带内接成负反馈，X i X s X f ，但在
通带外，由于附加相移的存在，就可能转换为正反馈，对满
足
..
AF
1
，AF 180
条件的频率点将产生自激振荡。
在 生自自激激时振荡，的X. s条 件0 ，为所以A。F要。 求1X（. f
节放大电路的增益大于3即可起振。
+VCC
Rb
Rc
Rc
Rb
（+）
（-） R
R
⊕b
C（-）
⊕
C e（+）
Cb
Re
R Cb
Re
C
R C
2.6.3 LC正弦波振荡器
LC正弦波振荡器的选频网络是LC谐振回路。 由于电感的数值较小，其振荡频率较高（几百KHz
第六章 正弦波发生电路
2.6.1 产生正弦振荡的条件
在负反馈放大电路中，由于 .
.
.
附加相移的存在，在通带以
Xs 0 + X i
+.
外若形成正反馈，则可能引
- Xf
.
A
Xo
起自激振荡。
.
F
自激振荡的条件:
..
A F 1
.
.
即 Xi X f
在正弦振荡电路中，为得到频率
一定、且幅值稳定的正弦波振荡，
Z2 F()
R2V/Vf/(oj)1C2Z1Z12Z2jR2R2C2
Z1 Z2
通常，R1＝R2＝R RC1＝C2＝C
F()
Z2 Z1 Z2
1
1 jRC jRC R
1
1 jRC 3
jC 1 jRC jRC
令
0
1 ，则 RC
F()
3
1
j
0
0
令 0
1 RC
，则
可以画出频率特性：
F()
3
1
j
X s 0 时，要求 X f X i A F X i ）。可见这是两种不同接法下，
对振荡条件的不同表示形式，其实质都是要求净输入信号环绕A
.
和F电路一周后所得的信号应与 完X i全相同，即不仅相位相同，
幅值也相等。
负反馈放大电路中的自激是要防止的，要采取措施破坏自激条件； 波形发生电路中的自激则是需要维持的，所以要在电路的组成上 和元件的选用上加以保证。
产生唯一的频率 输出无非线性失真
采取两个措施：
选频网络
稳幅环节
让两个振荡条件只在某一特定频 率 f f0 下满足，而在其它频率
下至少有一个不满足。选频网络
可以包含在基本放大器中，也可
以设置在反馈网络中。
使环路增益随振荡幅度的增大而自动 下降，并最终达到 | AF| 1（振荡平衡 条件）的稳定状态。
在 f f0 时反馈信号瞬时极性也为（-），可见反馈信号从相 位上不能满足输入信号的要求，相位条件不满足。所以不能产生 正弦波振荡。
要使电路能满足振荡的相位条件，可以将反馈信号改接至e点，
由瞬时极性法判断此时满足相位条件，再看放大电路的直流通路
和交流通路都合理。因为RC串并联电路的正反馈系数是1/3，调
3
当输出幅度增大时
流过二极管的电流增大
二极. 管的动态电阻减小 使 Af 减小,进入稳定振 荡。
热敏电阻
R1' 采用正温度系数的热敏电阻 R2' 采用负温度系数的热敏电阻
.
Af
R1' R2' R1'
1
R2' R1'
RC振荡器中，因R的阻值和C的电容量均不能 取得很小，所以一般仅用来产生1Hz～1MHz的 低频信号，常用作低频信号源。
在通带内就要引入正反馈。产生
稳定振荡的条件:
因为
.
.
Xi X f
.
X
..
f
.
Xi
..
AF
..
AF
1
所以 A F 1
两者其实是一致的，都是要求反馈信号能作为输入信号。
Hale Waihona Puke 波形发生电路所产生的自激振荡与负反馈放大电路所产生的自 激振荡有什么不同？
这是两种不同接法下，对振荡条件的不同表示形式，其实质都 .
.
X
.
Xi
i
..
AF .
Xf
.
X
i
，从而得出产
），用于强调负
反馈转变为正反馈并发生自激振荡的条件。
.
.
.
Xs 0 + X i
.
Xo
+.
- Xf
A
.
F
波形发生电路为了产生所要求的波形，在通带内就接成正反馈，
.
.
.
.
.
. ..
.
所X 以i 自X激s 条X件f 为，为A。F。了产1（生自X. i激，X. 在f