正弦波振荡器相位平衡条件
正弦波振荡器相位平衡条件
正弦波振荡器相位平衡条件正弦波振荡器是一种不需外加信号，能自动将直流电能转换成具有一定频率、一定幅度和一定波形的交流信号的自激振荡电路。
正弦波振荡器要产生稳定的正弦波振荡，电路必须要满足振荡的起振和平衡的振幅和相位条件，实现放大→ 选频→ 正反馈→ 再放大，不断自激，产生输出信号的过程，如图1。
这里仅就正弦波振荡器相位平衡条件进行讨论，以直观迅速地判断正弦波振荡器能否产生振荡。
一．相位平衡条件正弦ㄕ竦雌饕榷中确竦吹钠胶夤蹋阏穹胶馓跫猓贡匦肼阆辔黄胶馓跫矗 ?lt;/P>φA +φF = 2nπ （n = 0，1，2，）φA 是放大电路的移相；φF 是反馈网络的移相。
二．电路能否自激振荡的判断正弦波振荡器中，能出现相位变化的有放大和反馈两部分，对这两部分电路的移相进行分析、归纳，有助于增强振荡器自激振荡条件的理解，提高自激振荡判断的解题能力。
1．放大电路的移相φA放大电路的移相主要决定于放大电路的形式。
常用的放大电路有：晶体三极管放大器、场效应管放大器、差分放大器和集成运放等。
职业中专只讨论晶体三极管放大器和集成运放电路。
1）晶体三极管放大器分共射、共基、共集三种组态。
共射电路移相φA = π。
（见图 2）共基电路移相φA = 0 。
（见图3）共集电路移相φA = 0 。
（见图4）2）集成运放电路有同相输入和反相输入两种。
同相输入移相φA = 0 。
反相输入移相φA =π。
2．反馈网络的移相φF反馈网络的移相φF 与信号的频率有关。
通过选频电路，保证了振荡器具有单一的工作频率，也保证了反馈网络移相φF 的单一值。
在各种不同的振荡电路中，反馈网络有的就是选频电路，有的反馈网络与选频电路分开，有的反馈网络是选频电路的一部分。
1） RC选频电路（选频电路就是反馈网络）A． RC串并联网络（见图19左半部分电路）当 f = f0 =时，输出电压与反馈电压同相，即φF = 0。
B． RC移相网络RC移相网络有超前移相和滞后移相两种。
正弦波振荡器
正弦波振荡器振荡器——就是自动地将直流能量转换为具有一定波形参数的交流振荡信号的装臵。
和放大器一样也是能量转换器。
它与放大器的区别在于，不需要外加信号的激励，其输出信号的频率，幅度和波形仅仅由电路本身的参数决定。
应用范围：在发射机、接收机、测量仪器（信号发生器）、计算机、医疗、仪器乃至电子手表等许多方面振荡器都有着广泛的应用。
主要技术指标：1.振荡频率f及频率范围2.频率稳定度:调频广播和电视发射机要求:10-5~10-7左右标准信号源:10-6~10-12要实现与火星通讯:10-11要为金星定位:10-123.振荡的幅度和稳定度一、反馈式振荡器的工作原理1.反馈振荡器的组成反馈振荡器由放大器和反馈网络两大部分组成。
反馈型振荡器的原理框图如图4-1所示。
由图可见, 反馈型振荡器是由放大器和反馈网络组成的一个闭合环路, 放大器通常是以某种选频网络(如振荡回路)作负载, 是一调谐放大器, 反馈网络一般是由无源器件组成的线性网络。
自激振荡：没有外加输入信号,但输出端有一定幅度的电压.oU输出，即实现了自激振荡。
自激振荡只可在某一频率上产生，不能在其它频率上产生。
当接通电源时，回路内的各种电扰动信号经选频网络选频后，将其中某一频率的信号反馈到输入端，再经放大→反馈→放大→反馈的循环，该信号的幅度不断增大，振荡由小到大建立起来。
随着信号振幅的增大，放大器将进入非线性状态，增益下降，当反馈电压正好等于输入电压时，振荡幅度不再增大进入平衡状态。
2. 反馈式正弦振荡器分类LC 振荡器 RC 振荡器 石英晶体振荡器 3. 平衡和起振条件 （1）平衡条件平衡状态——反馈电压.f U 等于.i U 时，振荡器能维持等幅振荡，且有稳定的电压输出，称此时电路达到平衡状态看电路可知：电压放大系数...io U A U =反馈系数：..f .oU F U =达到平衡状态时：..f i U U =则平衡条件为：......f f ....i i1o o o o U U U UAF U U U U ∙∙＝＝＝而根据数学中复数分析：..A F A F ϕϕ∠+＝AF 可得出振幅平衡条件为：AF =1相位平衡条件为：A F A F ϕϕϕϕ∠++＝＝+ 2(0123.......)n n π=、、、 （2）起振条件——为了振荡器振荡起来必需满足的条件由振荡的建立过程可知，为了使振荡器能够起振，起振之初反馈电压U f 与输入电压Ui 在相位上应同相（即为正反馈）；在幅值上应要求U f ＞U i ， 即：振幅起振条件：AF >1相位起振条件：A F A F ϕϕϕϕ∠++＝＝+ 2(0123.......)n n π=、、、4. 主要性能指标（1）振荡器的平衡稳定条件平衡状态有稳定平衡和不稳定平衡，振荡器工作时要处于稳定平衡状态。
正弦波振荡器的基本原理
Xf=Xa
此时的反馈量Xf为：
Xf=F Xo
联立三式得： AF =1
开关 S
S Xa 基本放大电路
Xo
A、? a
Xf 反馈网络
F、 ?f
正弦波振荡电路
上式是正弦波振荡电路产生振 荡的条件，此式包含两个条件：
振幅平衡条件：|AF|=1 相位平衡条件： ? a+? f =2n?
开关 S
S Xa 基本放大电路
Xo
A、? a
Xf 反馈网络
F、 ?f
正弦波振荡电路
相位平衡条件的物理意义是：
反馈信号|Xf |的相位必须与原输 入信号 |Xa |的相位一致 (同相)， 才能维持振荡。
本继页续完
正弦波振荡器的基本原理
三、正弦波振荡电路的
起振条件
实际电路中，在接通电 源瞬间的阶跃电压里含有丰 富的谐波（即各种频率的正 弦波），振荡电路会选中其 中一种进行正反馈。
Uo
A、? a
? f反馈网 反馈网络 络的相移
F、 ?f
反馈信号Uf与 输入信号Ui相加 得净输入信号Uid , Uid是增加的。
负反馈放大电路
ui
uid
0
t 0
t
uo 0
Ui
Uid
+1
uf 0 Uft
基本放大电路 A、? a
反馈网络
F、 ?f
正反馈放大电路
t Uo
本继页续完
正弦波振荡器的基本原理
开关 S
Xi S Xa Xf
基本放大电路 A、? a
反馈网络 F、 ?f
正弦反波馈振放荡大电路 Xo Xf AF>1
《高频电子线路》复习题及答案
《高频电子线路》复习题及答案模块一：认知一、填空题1.无线电波的主要传播方式是地面波、天波和空间波。
2.空间波是电磁波由发射天线直接辐射至接收天线。
由于地面及建筑物等的反射亦能抵达接收天线，故空间波实际上是直射波和反射波的合成，此现象称为（多径）传播。
3.一个点对点通信系统由信息源、发射设备、信道、接收设备、信息归宿组成。
4.能将天线或传输线路送来的信号加以选择、放大、变换，以获得所需信息的设备叫做接收设备。
5.能产生高频振荡，并经调制、放大后，将输出的高频功率馈送给传输线路或天线的设备，叫做发射设备。
6.天波是利用电离层的反射而进行传播的。
7.目前，应用较多的几种集中选频滤波器有：陶瓷滤波器、晶体滤波器，声表面波滤波器。
8.高频小信号谐振放大器的主要特点是以谐振回路作为放大器的交流负载，它的主要作用是 选频滤波功能。
9.放大器的噪声系数N F 是指输入端的 信噪比与输出端的信噪比 两者的比值。
10.通信网络和系统的主要任务是传输信息。
11.通信系统的信道分为有线信道和无线信道。
12.通信系统的分类方式主要有，，，和。
13.按通信方式来分类，通信系统可分为单工，半双工和全双工。
14.无线电波只是一种波长较长，频率较低的电磁波。
波长与频率之间存在以下关系：v=λf 。
（v 为光速，λ为波长和f 为频率）。
15.并联谐振回路激励源是电流，响应是（电压）。
16.天波是利用（电离层）的反射而进行传播的。
17.地面波沿地球表面传播，虽然地球的表面是弯曲的，但电磁波具有绕射的特点，其传播距离与大地损耗有密切关系，工作频率愈高，衰减就愈大。
18.理想并联LC 谐振电路的固有谐振频率为0ω，若外加信号角频率0ωω=，则并联LC 谐振电路的阻抗等效为纯电阻，电阻值等于（无穷大）。
19.频率为3～30MHz 的频段称为高频段，它对应的波长是10-100m ，又称为短波波段。
20.并联LC 谐振电路的固有谐振频率为0ω，若外加信号角频率0ωω>，则并联LC 谐振电路呈现容性失谐。
童诗白《模拟电子技术基础》(第4版)笔记和课后习题(含考研真题)详波形的发生器和信号的转换)【圣才出
第8章 波形的发生器和信号的转换8.1 复习笔记一、正弦波振荡电路1．产生正弦波振荡的条件（1）振幅平衡条件：（2）相位平衡条件：（3）起振条件：2．正弦波振荡电路的组成（1）放大电路：保证电路有从起振到动态平衡的过程，使电路获得一定幅值的输出量，实现能量的控制。
（2）选频网络：确定电路的振荡频率，使电路产生单一频率的振荡，即保证电路产生正弦波振荡。
（3）正反馈网络：引入正反馈，使放大电路的输入信号等于反馈信号。
（4）稳幅环节：也是非线性环节，使输出信号幅值稳定。
在不少实用电路中，常将选频网络和正反馈网络“合二而一”，且对于分立元件放大电路，也不再另加稳幅环节，而依靠晶体管特性的非线性来起到稳幅作用。
3．判断电路能否震荡的方法（1）观察电路是否包含了放大电路、选频网络、正反馈网络和稳幅环节四个组成部分。
（2）判断电路是否有合适的静态工作点且动态信号是否能够输入、输出和放大。
（3）判断电路是否满足振荡的相位条件、幅值条件。
3．RC 正弦波振荡电路（1）振荡条件：反馈系数，电压放大倍数。
（2）起振条件：，即。
12f R R （3）振荡频率：。
（4）典型的RC 正弦波振荡电路：文氏电桥正弦波振荡电路，如图8.1所示。
图8.1 RC 文氏电桥正弦波振荡电路4．LC正弦波振荡电路（1）谐振时，回路等效阻抗为纯阻性，阻值最大，值为：其中，为品质因数；为谐振频率。
（2）如图8.2所示，LC并联谐振回路等效阻抗为：图8.2 LC 并联网络（3）变压器反馈式振荡电路的振荡频率为：（4）三点式LC 正弦波振荡器（1MHz 以上频率），典型电路如图8.3所示。
(a)电感三点式振荡器(b)电容三点式振荡器图8.3 典型三点式LC正弦波振荡器①组成原则：与晶体管发射极相联的电抗是相反性质的，不与发射极相联的另一电抗是相同性质的。
②振荡频率：计算振荡频率时，只需分离出LC总回路求谐振频率即可。
电容式：电感式：5．石英晶体振荡器（1）石英晶体等效电路：R、C、L串联后与Co并联，如图8.4所示。
正弦波振荡电路平衡的条件
正弦波振荡电路平衡的条件
正弦波振荡电路平衡的条件是指电路中各元件的电压、电流等参数保持稳定，不随时间变化而产生大的波动。
具体而言，正弦波振荡电路平衡的条件包括以下几个方面：
1.电路中的反馈回路必须满足正反馈或负反馈的条件，才能使振荡电路稳定。
2.振荡电路中的各元件的参数必须满足一定的条件，如电容、电感的数值、负载等。
3.振荡电路中的功率放大器必须满足一定的增益、带宽等特性，才能保证振荡电路的稳定性。
4.振荡电路的供电稳定性也是平衡的重要条件，必须保证电源电压的稳定性和电源噪声的限制。
总之，正弦波振荡电路平衡的条件涉及到电路中的各个方面，需要综合考虑并严格控制各参数，才能保证振荡电路的稳定性和可靠性。
- 1 -。
正弦波振荡器
1．并联型石英晶体振荡器
该振荡器的实物接线如图（a）所示，图（b）为交流等效电路。选频回路由 Cl、 C2和石英晶振组成，石英晶振在回路中相当于一个电感，显然这相当于一个 石英晶振 电容三点式电路。
并联型石英晶体振荡器原理电路
并联型石英晶体振荡器交流等效电路
15
2．串联型石英晶体振荡器
串联型石英晶体振荡器如图所示。石英晶振接在三极管V1、V2组成的两级放 大器的正反馈网络中，起到了选频和正反馈的作用。
串联型石英晶体振荡器
当振荡频率等于石英晶振的串联谐振频率fs时，石英晶振阻抗最小，因此 正反馈最强，且相移为零，电路满足自激振荡条件而振荡。
对于频率不等于fs的信号来说，石英晶振的阻抗较大，相移不为零，电路 不满足自激振荡条件。
16
工
程
应
用
为了提高振荡器的频率稳定度，除了在电路结构上采取措施，还可从以下几 方面采取措施。 尽量减少温度的影响，将振荡放大电路与谐振元件置于恒温环境中，采用 空调使其工作温度基本保持不变，该方法一般用于要求较高的控制设备。另外， 谐振元件应选用温度系数很小的元器件。 安装工艺上要注意消除分布电容和分布电感的影响。 减小负载对振荡电路的影响，一般采用方法是在振荡电路与负载之间加一 缓冲放大电路，这样负载变化对振荡回路的影响便可大为降低。 稳定电源电压，采用稳压电源供电。 谐振元件应密封和屏蔽，使之不受外界电磁场的影响，不受湿度变化的影 响。
石英晶体谐振器频率特性
(1)当 R、L、C支路发生串联谐振时，等效于纯电阻 R，阻抗最小，其串联谐振 频率为： 1
fs
2 LC
1
(2)当外加信号频率高于fs时，R、L、C支路与Co支路发生并联谐振，谐振频率为：
rc正弦波振荡电路起振条件
rc正弦波振荡电路起振条件
RC正弦波振荡电路起振条件为：
1.正反馈条件：电路中存在正反馈回路。
在RC正弦波振荡电路中，通常是通过将电容器与电阻器串联连接，并将串联电路的输出端与输入端相连接，形成一个正反馈回路。
2.幅度放大条件：电路中存在幅度放大器。
幅度放大器能够使输入信号的幅度增大，以满足正反馈条件下振荡电路的放大要求。
3.相位条件：振荡电路的相位变化必须满足一定的条件，使得振荡电路能够产生稳定的正弦波输出。
通常，相位条件要求振荡电路的相移为360度或者整数倍的360度。
4.频率选择条件：振荡电路中存在频率选择网络，用于选择振荡电路的工作频率。
频率选择网络通常由电感、电容、电阻等元件组成，能够使得振荡电路只在特定的频率范围内振荡。
当以上条件都满足时，RC正弦波振荡电路才能起振并输出稳定的正弦波信号。
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正弦波振荡器相位平衡条件正弦波振荡器是一种不需外加信号，能自动将直流电能转换成具有一定频率、一定幅度和一定波形的交流信号的自激振荡电路。
正弦波振荡器要产生稳定的正弦波振荡，电路必须要满足振荡的起振和平衡的振幅和相位条件，实现放大→ 选频→ 正反馈→ 再放大，不断自激，产生输出信号的过程，如图1。
这里仅就正弦波振荡器相位平衡条件进行讨论，以直观迅速地判断正弦波振荡器能否产生振荡。
一．相位平衡条件
正弦ㄕ竦雌饕榷ú中确竦吹钠胶夤蹋阏穹胶馓跫猓贡匦肼阆辔黄胶馓跫矗?lt;/P>
φA + φF = 2nπ （n = 0，1，2，…）
φA是放大电路的移相；
φF是反馈网络的移相。
二．电路能否自激振荡的判断
正弦波振荡器中，能出现相位变化的有放大和反馈两部分，对这两部分电路的移相进行分析、归纳，有助于增强振荡器自激振荡条件的理解，提高自激振荡判断的解题能力。
1．放大电路的移相φA
放大电路的移相主要决定于放大电路的形式。
常用的放大电路有：晶体三极管放大器、场效应管放大器、差分放大器和集成运放等。
职业中专只讨论晶体三极管放大器和集成运放电路。
1）晶体三极管放大器分共射、共基、共集三种组态。
共射电路移相φA = π。
（见图2）
共基电路移相φA = 0。
（见图3）
共集电路移相φA = 0。
（见图4）
2）集成运放电路有
同相输入和反相输入两
种。
同相输入移相φA = 0。
反相输入移相φA =π。
2．反馈网络的移相φF
反馈网络的移相φF与信号的频率有关。
通过选频电路，保证了振荡器具有单一的工作频率，也保证了反馈网络移相φF的单一值。
在各种不同的振荡电路中，反馈网络有的就是选频电路，有的反馈网络与选频电路分开，有的反馈网络是选频电路的一部分。
1）RC选频电路（选频电路就是反馈网络）
A．RC串并联网络（见图19左半部分电路）
当f = f0 = 时，输出电压与反馈电压同相，即φF = 0。
B．RC移相网络
RC移相网络有超前移相和滞后移相两种。
选取不同的R和C值，可获得一定频率下的超前移相（φF > 0）（图5）和滞后移相（φF < 0）（图6）值。
2)LC选频电路
A．变压器反馈式（选频电路与反馈网络分开）
“*”表示变压器的同名端。
图7、图8的变压器初、次级线圈同名端接地，与同相，φF = 0。
图9、图10的变压器初、次级线圈异名端接地，与反相，φF =π。
B．电感电容反馈式（反馈网络是选频电路一部分）由于电感电容反馈网络是LC 选频电路一部分，LC中的多个电感可看作顺向串联，多个电容也可看作串联。
图11、图13，与公共点极性相反，与反相，φF =π。
图12、图14，与公共点极性相同，与同相，φF = 0 。
三．应用举例：
判断下列电路是否产生自激振荡：
1.
解：φA判断：VT1为共基放大电路（交流信号从基极-发射极输入，基极-集电极输出）φA= 0。
φF判断：选频反馈电路为变压器反馈式，直流电源VCC对交流信号内阻小，交流通路视为短路接地。
变压器初、次级线圈异名端接地，与反相，φF =π。
所以φA+φF= 0+π=π，不符合相位平衡条件，不能够自激振荡。
2．
解：φA判断：VT1 、VT2为均共射放大电路，φA1=φA2=π。
但图16中VO在L整段，而图17中的VO在L上半段。
φF判断：反馈网络是选频电路一部分，属电感电容式，图16 L上与公共点极性相同，与同相，φF1=0；而图17 L上与公共点极性相反，与反相，φF2=π。
所以φA1+φF1=π+0 =π，图16不符合相位平衡条件，不能够自激振荡。
而φA2+φF2=π+π=2π，图17满足相位平衡条件，能够自激振荡。
（此图即电感三点式）
3．
解：φA判断：VT1为共射放大电路，φA =π。
φF判断：选频反馈网络是电感电容式，C1上的与C2上的公共点极性相反，
与反相，φF2=π。
所以φA+φF=π+π=2π，满足相位平衡条件，能够自激振荡。
（此图即为改进型电容三点式）
4．
解：此图为文氏电桥振荡电路。
φA判断：集成运放电路同相输入，φA = 0。
φF判断：反馈网络是RC串并联网络，与同相，φF = 0。
所以φA+φF = 0+0 = 0，满足相位平衡条件，能够自激振荡。