第23讲 8~1正弦波振荡电路

优点：结构简单
缺点：选频特性差，输出波形差
2）RC 双T选频网络 解：选频网络和正反馈网 络是两个分开网络。 ①CRC和RCR组成的双T 网络构成选频网络； C2和RW构成反馈网络。


U i




②判断两路反馈的极性： 采用瞬时极性法，断开场效 应管栅极的反馈，假如输入 电压，并规定其对地为正， 见右图所示。 经分析知， C2和RW构成的反馈网络为正反馈，正反馈在放大电 路的通频段内对不同频率信号的强弱相同；CRC和RCR组成的双 T网络所引起的反馈为负反馈，对不同频率信号的强弱不同。 所以在谐振频率f0下双T选频网络呈纯阻性，等效电阻很大； 因而电路仅可能产生频率为f0的正弦波振荡。
各种损耗等 效电阻
1 L 1 Q ，f 0 R R C 2 π LC
0 L
上式8.1.14表明，选频网络的损耗R越小，在谐振频率相同 时，电容容量选的越小，电感数值选的越大，Q品质因数越大， 电路选频特性越好。
在f＝f0时，电容和电感中电流各约为多少？网络的电阻为 多少？ 在f＝f0时，电路的电抗经计算得：Z0=R+Q2R；在Q》1时， Z0=≈ Q2R≈QXL ≈QXC 在f＝f0时，当网络的输入电流为I0时，电容和电感的电流 • • 为QI0。 I I
A F
o
Xf (Xi )
4.正弦波振荡电路的基本组成部分
1) 放大电路：起放大作用，实现能量的控制 2) 正反馈网络：满足相位平衡条件 3) 选频网络：确定f0，保证电路产生正弦波振荡 4) 非线性环节（稳幅环节）：稳幅

常合二为一
5.分析方法
1) 判断是否存在主要组成部分； 2) 放大电路能否正常工作，即是否有合适的Q点，信号是 否可能正常传递，没有被短路或断路； 3) 是否满足相位条件，用瞬时极性法是否存在正反馈，即 是否存在 f0，是否可能振荡（祥见下页） ； 4) 是否满足幅值条件， F 1 F 1 A A A F 1 即是否一定振荡。
x i F x o 0.2mv
x o1 A F x o 0.4mv
x o 2 A F x o 0.16mv
输出会越来越小，直至衰减为零。 假如 x o 1mv 反馈系数F＝0.2 （ 2）

放大倍数A=10

x i F x o 0.2mv



x o A F x o 2mv





讨论二：判断图示电路有可能产生正弦波振荡吗？
1）RC 移项式电路（P472的8.4题） 1) RC 移相电路有几级才可能产生 正弦波振荡？ 2) 若R 和C 互换呢？
解： ①对上图，因为共射放大电路的输出与输入电压反相 （φA=-1800），且C1和R1、C2和R2、C3和Ri构成三记移相电路， 均为超前网络，故在信号频率由0到无穷大时相移为+2700~00， 因此存在使相移为+1800（ φF=+1800 ）的频率，即存在满足正 弦波振荡相位条件的频率f0 (此时， φA+ φF=0)；且在f= f0 时有可 能满足起振条件|AF|>1，所以上图由可能产生正弦波振荡。故 RC 移相电路有三级才可能产生正弦波振荡。
A 1 3 R 2R u f 1 R 1
2）频率可调的文氏桥振荡器 RC串并联选频网络
f0
1 2RC
改变电阻R或电容C可改变振荡频率 双联可调电位器 双联可调电容器
频段选择（粗调）切换电容
同轴 电位器
频率选择（微调）
切换电阻
加稳压管可以限制输出电压的峰-峰值。
讨论一：合理连接电路，组成文氏桥振荡电路


分析电路是否可能产生正弦 波振荡的步骤： 1) 是否存在组成部分（四部 分）；2) 放大电路是否能 正常工作；3) 是否满足相 位条件（存在正反馈）。 C1是必要的吗？隔直通交
A F 2nπ
相位条件的判断方法：瞬时极性法
U
i
极性？
在多数正弦波振荡电路 中，输出量、净输入量和 反馈量均为电压量。
断开反馈，在断开处给放大电路加 f＝f0的信号Ui，且规 定其极性，然后根据 Ui的极性→ Uo的极性→ Uf的极性 若Uf与Ui极性相同，则电路可能产生自激振荡；否则电路不 可能产生自激振荡。
R
+ -
放大器

+
Uo
Ri
Ro

2. 电路组成(的一般原则)
不符合相位条件
不符合幅值条件
1)是否可用共射放大电路？ 2)是否可用共集放大电路？ 3)是否可用共基放大电路？ 4)是否可用两级共射放大电路？
输入电阻小、输出电 阻大，影响f0 可引入电压串联负反馈，使 电压放大倍数大于3，且Ri大、 Ro小，对f0影响小


x o 2 A F x o 4mv
输出会逐渐增大，产生振荡。 由于半导体器件的非线性特性及供电电源的限制，最终 达到动态平衡，稳定在一定的幅值。。
2. 正弦波振荡的条件
一旦产生稳定的振荡，则 电路的输出量自维持，即 F A X X
o o
F 1 A F 1 A A F 2nπ
8
8
三、LC 正弦波振荡电路
类型：变压器反馈式 、 电感三点式、 电容三点式 1. LC并联网络的选频特性 理想LC并联网络在谐振时呈纯阻性，且阻抗 无穷大。f较小时，容抗大，网络呈感性； f较大 时，感抗大，网络呈容性。 1 谐振频率为 f 0 2 π LC 在损耗较小时，品质因数及谐振频率
L C
形成环流，大小是总电流的 Q 倍 i + r u L – iL iC C
U
•
•
I
•
IL
•
IC
Z 0 Qω0 L IC I L I I QI ω0 L ZL
LC选频放大电路→正弦波振荡电路 Z Z0
Au
.
Z rbe
Q 小
Q 大
0
幅频特性

Q 增大 f 当f=f0时，电压放大倍数的数 附加相移 值最大，且附加相移为0。 90º 对于其余频率的信号，电压放大倍数不但 0 数值减小，而且存在附加相移。电路举由 90º 选频特性。 若在电路中引入正反馈，并能用反馈电压取 相频特性 代输入电压，则电路就称为正弦波振荡电路。
1 ) RC
1 1 令f 0 ，则 F f f0 2π RC 3 j( ) 1 f0 f w0
F

1
RC
f f0 32 f f 0
2
f f 0 f0 f F arctan 3
幅频、相频特性
当 f=f0时，不但φ=0，且
在电扰动下（合闸通电瞬间），对于某一特定频率f0的信号 形成正反馈：
x f F xo

ห้องสมุดไป่ตู้

xi x f F xo



xo A xi A F xo




X o X i' X o
（1）假如

x o 1mv 反馈系数F＝0.2


放大倍数A=2
第二十三讲 正弦波振荡电路
一、正弦波振荡电路 二、RC正弦波振荡电路 三、LC正弦波振荡电路 四、石英晶体正弦波振荡电路
一、正弦波振荡的条件和电路的组成
1. 正弦波振荡的形成
无外加信号，输出一定频率一定幅值的信号。 与负反馈放大电路的振荡的不同之处：在正弦波振荡电 路中引入的是正反馈，且振荡频率可控。
例题：
已知：R1=10K，R2=100K，Rf=18K R=10K，C=0.01uF 5.1k Rw
试：求解 （1）RW的下限值 （2）振荡频率的调节范围
C R1 R2
Rf R
-
Rw
+
C
A
R1 R2
uo
解： （1）根据起振条件
1 R f Rw R
1 2RC
3
R
w
2K
RC串并联正弦振荡电路对放大电路的要求：①对于振荡频率 f0而言，必须是同相放大电路；②对于振荡频率f0而言，电压 放大倍数略大于3； ③输入电阻尽量大； 具有深度负反馈的电压串联负反 ④输出电阻尽量小； 馈放大电路
3. RC桥式正弦波振荡电路（文氏桥振荡器）
1）用同相比例运算电路作放大电路。
因同相比例运算电路U0、Ui有非常好的线性 文氏桥振荡器 度，为了稳定输出电压的幅值。故R1或Rf可 的特点？ 用热敏电阻（一般R1 选正温度系数热敏电阻， Rf 选负温度系数热敏电阻）；或加二极管作 R 为非线性环节。起负反馈作用。 f
最大，为1/3。 F
∴RC串并联网络在f0处发生谐振。 要产生正弦波振荡，需满足起振条件： A F 1 因为，RC串并联选频网络
F


匹配一个电压放大倍数略大于3的放大电路 放大电路的输入电阻Ri 与RC并联支路并联
R
C CU f U i

1 3
∴要求Ri越大越好
放大电路的输出电阻R0 与RC串联支路串联； ∴要求R0越小越好
（2）振荡频率
f0
1 1 f 0 min 145HZ 2RmaxC 2 ( R1 R2 )C 1 1 f 0 max 1.6 KHZ 2RminC 2R1C
或加入稳幅措施
为使电 Au 为非线性，起振时，应使 Au > 3，稳幅后 Au = 3。 4.3 k 1 二极管稳幅 f0 R R 2 3 热敏电阻稳幅 2RC V1 22 k f0 = 1.94 kHz 负温度系数 V 2Rf R1 正温度系数 R1 12.4 k > R2 > 8.1 k 6.2 k U o 起振时信号小， 0.01 F 8.2 k 二极管电阻大 0.01 F 8.2 k U o A 1 + ( R R C Ui u 2+ R3)/R1 > 3 Uf 起振后二极管电阻逐渐减小， C R R2 > 2R1 R3 Au T 1 + R2R /Rf1 = 3 Auf (1 Rf / R1 )2 R < 2R1 为使失真小：