正弦波形振荡电路
正弦波振荡电路
当石英晶体受到交变电场作用时,即在两极板上加以交流电 压,石英晶体便会产生机械振动。反过来,若对石英晶体施加 周期性机械力, 使其发生振动,则又会在晶体表面出现相应 的交变电场和电荷,即在极板上有交变电压。当外加电场的 频率等于晶体的固有频率时, 便会产生“机—电共振”, 振 幅明显加大,这种现象称为压电谐振。
实际振荡电路不需要先外加输入信号再接反馈 电路。它最初的起振是依靠振荡电路本身的各 种电压电流的变化。如电源接通的瞬，电流的 突变、噪声等引起的电扰动信号，都是振荡电 路起振时的信号源。
只要满足：|AF|>1，且A+ F =2n，即可起振。
起振后，输出将逐渐增大，若不采取稳幅，这 时若|AF|仍大于1，则输出将会饱和失真。
uo
F 0
AF 1
A 1 R2 F 1
R1
3
R2 2R1
能自行启动的电路（1）
RT
半导体 热敏电阻
t
起振时，RT略大于2R1，
R
_
使|AF|>1，以便起振；
C
+
uo
+
R
C R1
起振后，uo逐渐增大则 RT逐渐减小，使得输出 uo为某值时，|AF|=1， 从而稳幅。
uo
t
Rt
A
能自行启动的电路（2）
1.并联型石英晶体振荡电路
当f0在fs ~fp的窄 小的频率范围内
时,晶体在电路中
起一个电感作用,
它与C1、C2组
Cb
成电容反馈式振
荡电路。
＋UCC
Rc Rb1
V
C1
Rb2
Re
C2
5-正弦波振荡电路解析
1
Vf
2 LC3
+
F C1
C3
C2
可见，通过调节C3来改变振荡频率w0时，
并未影响F。说明调节频率方便。
共基极克拉泼电路
VCC
Rb1
Rc
C3
+
C1
+ CB Rb2
+
L
Re C2
+
C1
C3
+
V0
Vf C2
L
--
F C1 C1 C2
f0 2
1 LC
其中： C
C1串C2串C3
C1C2
C1C2C3 C2C3 C1C3
5.6.3 电容反馈式三端振荡器 (考毕兹振荡器)
5.6.4 LC三端式振荡器相位平衡条件 的判断准则
互感耦合振荡器
1. 采用互感耦合电路作为反馈网络，即通过变压器互感耦合 将输出信号送回输入回路（形成正反馈），所形成的电路是 互感耦合振荡器。
2.根据LC选频网络接于晶体管电极的不同，分为c极调谐型 （调集）、e极调谐型 （调 发） 和b极调谐振型( 调基)电 路。
微波振荡器
3、振荡器和放大器的异同
共性：都是能量转换器，都将晶体管集电板直流电源供给能量转换成 交流能量输出。
异性：放大器需外来输入信号激励源 —— 他激振荡器； 振荡器所需电压取自输出电压的一部分 —— 自激振荡器。
4、振荡器的用途
1）信息传输系统的各种发射机中； 2）在超外差式的各种接收机中； 3）电子测试仪器中；
Rb2
+
C L1 L2 vf -
Re Ce
1、K接点“1”，则vs经耦合电容CB加到三极管的基极。（谐振放大器）
第3章正弦波振荡电路.
.
.
F ()
V
.
f
V0
jM
r jL1
A( )
.
F
( )
1
jMgm 2L1C jrC
rC
Mg m j(1
2 L1C)
00:56
21
.
根据相位平衡条件，A() F() 的模值应该为实数，则可以得到：
1
1 2 L1C 0 振荡角频率o为： o = L1C
9
振荡平衡条件: A( j )F( j ) 1
它是维持振荡的基本条件，通常也称为振荡的平衡条件。
A ( j ) Ae j A
又由于
F
(
j
)
Fe
j F
所以振荡平衡条件的约束方程可以分为两个方程:
AF 1
A F 2n (n 0，1，2)
一、开环法
开环法是先假定将振荡环路在某一点处断开，计算它的开环传递函数
.
A() F()
，然后用巴克豪森准则确定平衡条件，从而确定电路的
振荡频率和起振条件。
00:56
18
开环法步骤
1．画出振荡电路的交流通路，判别其是否能构成正反馈电路，即 是否有可能满足振荡的相位平衡条件。
2．画出微变等效电路，并在某一点（一般取晶体管输入端）开环。
3．计算开环传递函数
.
A() F ()
4．利用相位平衡条件确定振荡角频率0。
5．利用o角频率下的幅度平衡条件，确定维持振荡幅度所需要的gm值gmo。
6．选择晶体管的gm使gm ＞gmo 。此时电路就能够满足起振条件。
00:56
第八章 正弦波振荡电路
第八章 正弦波振荡电路分析振荡产生的机理和条件，讨论正弦波振荡电路的一般结构和分析方法，介绍常见的RC 、LC 和石英晶体正弦波振荡电路的组成和工作原理。
第一节 正弦波振荡电路的基本原理一个放大电路通常在输入端外加信号时才有输出。
如果在它的输入端不外接信号的情况下，在输出端仍有一定频率和幅度的信号输出，这种现象就是放大电路的自激振荡。
自激振荡对于放大电路是有害的，它破坏了放大电路的正常工作状态，需要加以避免和消除。
但在振荡电路中，自激却是有益的。
对于自激振荡的频率和幅度加以选择和控制，就可构成正弦波振荡器。
振荡电路既然不需外接输入信号，那么它的输出信号从何而来？这就是我们要讨论的振荡电路能产生自激振荡的原因和条件。
一、振荡的条件在图6－1中，A是放大电路，F 是反馈网络。
当将开关S 接在端点1上时，就是一般的开环放大电路，其输入信号电压为i U ，输出信号电压为o U 。
如果将输出信号o U 通过反馈网络反馈到输入端，反馈电压为f U ，并设法使f U＝i U ，即两者大小相等，相位相同。
那么，反馈电压f U就可以代替外加输入信号电压i U ，来维持输出o U 。
也就是说将开关S 接在端点2，除去外加信号而接上反馈信号，输出信号仍将保持不变，即不需输入而靠反馈来自动维持输出。
这时，放大器就变为自激振荡器了。
由以上的讨论可知，要维持自激振荡，必须满足f U＝i U ，即反馈信号与输入信号大小相等，相位相同。
由于放大电路的开环电压放大倍数为i o A U U = o f F U U =若i f U U ＝，则F A＝o fi oU U U U ＝1（F A称为环路增益）。
因此，振荡电路维持自激振荡的条件是：F A＝１ 即F A＝１称为幅值平衡条件。
其物理意义为：信号经放大电路和反馈网络构成的闭环回路后，幅值保持不变，既无增加也无衰减。
f a ϕϕ＋＝2n π（n ＝0，1，2……）称为相位平衡条件。
简述正弦波振荡电路的组成部分及各部分的作用
简述正弦波振荡电路的组成部分及各部分的作用
正弦波振荡电路依据正弦波的特性可以构成一套电路，它是收发信号电路和电子处理系统中重要的部分，用于产生恒定频率的脉冲。
它由波形母管、饱和电路、稳定环节、高频调节、反馈环节和阻抗等部分组成。
波形母管是正弦波振荡电路的核心，是用来振荡的电子管。
它一般由输入管、反馈管、输出管和激励管四个基本部件组成，并用电感或电容作为输入反馈，从而使电路获得外励激发，从而产生一定周期的准确正弦波信号。
饱和电路调制器是保证输出波形基本接近正弦波形的重要因素。
当信号输出是反馈管极限工作条件时，饱和电路就限制了功率或压摆比度，从而调节波形，使其缓慢降低，并向正弦波靠近。
稳定环节的作用是调节频率，它会根据外界条件，改变管和电感或电容的参数，以改变反馈量，达到调节电路频率的目的。
高频调节用于稳定低频区较大变化。
它由外部高频调节电路和电子管构成，外部电路通过外部控制器控制电子管，改变反馈量影响振荡频率，保证电路频率不受低频抖动影响。
反馈环节可以控制振荡的幅值和频率大小，关键看反馈路径的电阻和电容的选择大小。
反馈环节的作用是将波形母管的输出信号通过反馈电容回到输入管，由此形成持续的脉冲振荡，不断放大输出的正弦振荡信号。
最后是阻抗，阻抗的作用是提供阻抗补偿以使正弦波振荡电路稳定工作。
通过改变器件的阻抗，可以改变整个电路中信号去向以便更准确地控制振荡。
总之，正弦波振荡电路由波形母管、饱和电路、稳定环节、高频调节、反馈环节和阻抗等几个部分组成，它们都发挥着关键作用，使正弦波振荡电路可以持续振荡可靠的正弦波信号。
rc正弦波振荡电路波形
rc正弦波振荡电路波形
正弦波振荡电路波形
正弦波振荡电路用于生成正弦波，是很常见的电路结构，它具有结构简单、可调节范围宽等优点。
正弦波振荡电路的输出电压是一种周期性的变化的函数，能够很好地模拟实际的信号。
正弦波振荡电路的波形如下：首先，正弦波振荡电路的输入电压是一种直流电压，是一种均匀的、直线变化的直流电压；
然后，RC元件开始振荡，元件产生的电压，会经过反馈线路，而这个反馈线路的输出电压，会随着振荡的次数增加，变得更加密集，而每次振荡的输出电压，包括正弦波、方波和当量波。
最后，对于振荡电路的输出电压，可以看到正弦波和方波的组合，它们之间相互连接，经过多次振荡后，输出的电压波形就是如图所示的正弦波。
由于振荡电路的输入电压是一个直线变化的直流电压，所以振荡电路的输出电压也是一个稳定的正弦波，跟随着振荡的次数而增加，可以很好地模拟实际的信号。
- 1 -。
正弦波振荡电路
+VCC
RC RB1
+
+
C4
Co
+
（1）放大电路：保证能起振，实现能量控制； （2）选频网络：确定电路的振荡频率，产生单一频率的正弦波。 （3）正反馈网络：使放大电路的输入信号等于反馈信号。 （4）稳幅环节：使输出信号幅值稳定。 常将选频网络和正反馈网络合二为一。
2、电路的分类
按组成选频网络的元件类型不同，可分为： (1) RC正弦波振荡器（f<1MHz) (2)LC正弦波振荡器（f>1MHz) (3)石英晶体振荡器（f稳定度高)
ui
R
选频电路
图8.1.7 RC桥式正弦波振荡电路(a)
8.1
正弦波振荡电路——8.1.2 RC正弦波振荡电路
图8.1.7 RC桥式正弦波振荡电路
8.1
正弦波振荡电路——8.1.2 RC正弦波振荡电路
•
2. 如何满足自激振荡的条件
RF
R1
.. 为了满足 AF =1, A=3
1
Uf __ = __ 1 F= • , Uo 3 • RF A=（1+ R ）,
1 R LC 1 1 L 谐振频率f 0 ，品质因数Q R C 2 LC 1 当f f 0时， 0 Z R＋Q 2 R QX L QX C Y0 品质因数Q ，当Q 1时， 0
0 L
图8.1.10 LC并联网络 (b)考虑电路损耗时的网络
8.1
正弦波振荡电路——8.1.3 LC正弦波振荡电路
8.1
正弦波振荡电路——8.1.3 LC正弦波振荡电路
8.1.3 LC正弦波振荡电路
当f0很高时，放大电路多用分立元件（甚至共b）的 LC振荡电路。
正弦波振荡电路的振荡条件(一)
正弦波振荡电路的振荡条件(一)正弦波振荡电路的振荡条件引言•正弦波振荡电路是一种广泛应用于电子设备中的电路，它能够产生稳定的正弦波信号。
•在设计和分析正弦波振荡电路时，我们需要遵循一些振荡条件，以确保电路能够正常工作。
振荡条件的定义•振荡条件是指电路中必须满足的一系列条件，以产生稳定的振荡信号。
•如果振荡条件没有被满足，电路将无法产生振荡，或者振荡的频率和幅度将不稳定。
振荡条件的要点1.正反馈：正弦波振荡电路需要正反馈回路，以提供自激振荡的机制。
2.相位移：正反馈回路必须引入至少360度的相位移，确保振荡信号能够持续产生。
3.放大器：正弦波振荡电路需要一个放大器，以放大振荡信号并提供足够的反馈。
振荡条件的细节解释•正反馈：正反馈回路使得一部分输出信号回馈到输入端，增强输入信号的幅度。
这对于振荡电路来说是关键的，因为它能够提供持续的能量输送。
•相位移：在振荡电路中，相位移是通过反馈网络中的电容器和电感器实现的。
相位移确保了振荡信号能够保持相位差，并循环地在放大器和反馈网络之间传输。
•放大器：正弦波振荡电路中的放大器通常是一个反馈式放大器，它可以放大输入信号并将一部分输出信号回馈到输入端。
这种放大器能够提供足够的增益和反馈来维持振荡信号的稳定。
总结•正弦波振荡电路的振荡条件是满足正反馈、相位移和放大器等要求。
•只有当这些条件被充分满足时，电路才能够产生稳定的正弦波振荡信号。
以上是正弦波振荡电路的振荡条件的一些基本信息和解释。
在实际应用中，需要根据具体的电路设计和要求来选择合适的元件和参数，以确保电路能够满足振荡条件并产生稳定的振荡信号。
调节振荡条件的方法在设计和调节正弦波振荡电路时，我们可以采取以下方法来满足振荡条件并优化振荡性能：1.选择合适的反馈网络元件：反馈网络中的电容器和电感器决定了振荡信号的频率和相位移。
根据所需的频率和相位差，选择合适的元件数值和连接方式。
2.控制反馈增益：反馈增益决定了信号在电路中的放大程度。
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自激振荡 RC正弦波振荡电路 正弦波振荡电路 LC正弦波振荡电路 正弦波振荡电路 石英晶体正弦波振荡电路
产生正弦波振荡的条件（1）
自激振荡 2 & Uf ----输入为零，但输出为具有一定频 输入为零， 输入为零 反馈电路 F (jω) ω 率和幅值的信号 && & 当开关S→1 U = AU 当开关 o i && & & & & 反馈电压 U f = FU o = AFU i 若开关S→2(忽略开关 的切换时间 忽略开关S的切换时间 若开关 忽略开关 的切换时间) && & & & 且使 U f = AFU i = U i & 电路即可输出，产生自激振荡。 & 则可由 U f 替代原外加激励U i ，电路即可输出，产生自激振荡。 自激振荡条件
石英晶体正弦波振荡电路（ ） 石英晶体正弦波振荡电路（3） 正弦波振荡电路
石英晶体振荡电路 并联晶体振荡器 串联晶体振荡器
+ VCC
Rb1 T
Cb Rc u0 C1 CL L
振荡频率由C1、C2、 振荡频率由 CL以及晶体等效电感 决 以及晶体等效电感L决 定。
Rb2
Re
C2
并联晶体振荡器
石英晶体正弦波振荡电路（ ） 石英晶体正弦波振荡电路（4） 正弦波振荡电路
10k
R 100k C
0.005F
& Uf
+
起振条件： 起振条件：
Rf R + Rw 1
0.005F 6.8k 5.6k
C
& Uo
=3
Rf 20k R1 Rw
Af > 3
RC正弦波振荡电路（5） 正弦波振荡电路（ ） 正弦波振荡电路
稳幅措施 热敏电阻稳幅
Af = 1 + Rf R1 + Rw
交变电场频率 = 固有频率
石英晶体正弦波振荡电路（ ） 石英晶体正弦波振荡电路（2） 正弦波振荡电路
石英晶体的等效电路
L C0 C R C0：晶体的静态电容 L：模拟机械振动的惯性 ： C：等效晶片的弹性 ： R：晶体的摩擦损耗 ：
当外加电压的频率等于R、 、 串联支路的固有频率时 串联支路的固有频率时， 当外加电压的频率等于 、L、C串联支路的固有频率时， 1 发生串联谐振， 发生串联谐振，谐振频率 fS = 2π LC 支路呈感性， 构成并联谐振， 当 f > f S 时，RLC支路呈感性，与C0构成并联谐振，谐 支路呈感性 振频率 1 C fP = = fs 1+ C0 CC0 2π L C + C0
∞
A2 +
1 当 ω = ω0 = C RR1
AF = 1
石英晶体正弦波振荡电路（ ） 石英晶体正弦波振荡电路（1） 正弦波振荡电路
石英晶体的特性与等效电路 石英晶体谐振器（石英晶体） 石英晶体谐振器（石英晶体）具有非常稳定的固有 频率，对于振荡频率的稳定性要求高的电路， 频率，对于振荡频率的稳定性要求高的电路，应选用石 英晶体作选频网络。 英晶体作选频网络。 石英晶体的特性 压电效应 压电振荡 交变电场 机械振动 交变电场
放大器 A(jω) ω
+& U - o
F =
ω 1 令f = , f0 = 2π 2πRC
F = arctg (
1 f f 0) 3 f0 f
RC正弦波振荡电路（3） 正弦波振荡电路（ ） 正弦波振荡电路
F = 1 32 + ( f / f 0 f 0 / f ) 2
f 1 f 0) 3 f0 f
100M Hz C 2
1 f0 = = fs 2π L(C3 + C4 )
R2 C1 AF = (1 + ) =1 R1 C1 + C2
A+
R2 A = 1+ R1 C1 F= C1 + C2
选择元件参数
Af = 1+ RW + R f 2 + RD R1
R1 D1 RW Rf2 Rf1 D2
& Uo
+
∞ +
C
& Uo
& UD
RD
Af
R
R
C
RC正弦波振荡电路（7） 正弦波振荡电路（ ） 正弦波振荡电路
振荡频率与频率调节 振荡频率 R C
10k 0.005F
& Uf
+ -
1 f0 = 2πRC =
RC串并联网络的频率特性 串并联网络的频率特性 反馈系数： 反馈系数： R Z1 C +& Uf Z2 R C
1 32 + ( f / f 0 f 0 / f ) 2
& Uf Z2 = F ( jω ) = & U o Z1 + Z 2
R 1 + j ω RC = R 1 R+ + j ω C 1 + j ω RC 1 = 1 3 + j (ω RC ) ω RC
串联晶体振荡器
R2 R1 10K a× 30K
+
∞
C1
电感L与电容 电感 与电容C1、C2、C3、C4 与电容 组成LC振荡电路 再由C 振荡电路， 组成 振荡电路，再由 1、C2分压 并经晶体选频送入集成运放的同相 输入端，形成正反馈。 输入端，形成正反馈。
u0 2pF C4 100pF C3 300pF 2pF L 28H
F F max
选频
F = arctg (
1 f = f0 = 2πRC
F max 1 = 3
f0
f
F = 00
& =1 F 3
RC正弦波振荡电路（4） 正弦波振荡电路（ ） 正弦波振荡电路
放大器的选择 由自激振荡条件：AF = 1 由自激振荡条件： & & 可得： 可得：
& & U o = 3U f
RC正弦波振荡电路（1） 正弦波振荡电路（ ） 正弦波振荡电路
文氏电桥振荡器 RC串并联式正弦波振荡电路 RC串并联式正弦波振荡电路 -----文氏电桥振荡器 电路结构 反馈与选频网络 R C +& Uf R C
放大器 A(jω) ω
+& U - o
RC正弦波振荡电路（2） 正弦波振荡电路（ ） 正弦波振荡电路
放大器增益： 放大器增益：
& = (2 + R )U & Uo f R1
RW R1 R
& & U f = Ui
C
R
C
+ -
& Uo R A= = 2+ & Uf R1
∞ A1 +
& Uo
R R
AF = R 2+ R1 R 1 2 + + j (ωRC ) R1 ωR1C
+ 调节R 可改变振荡频率， 调节 1可改变振荡频率， 但不影响振荡条件。 但不影响振荡条件。
&& AF > 1
选频网络
----- 扰动信号包含许多不同频率的正弦波成份，因 扰动信号包含许多不同频率的正弦波成份， 此需设置选频网络，将所需的某一频率挑选出来。 此需设置选频网络，将所需的某一频率挑选出来。 正弦波振荡电路在结构上包括： 正弦波振荡电路在结构上包括： 放大器、反馈网络、稳幅环节、 放大器、反馈网络、稳幅环节、选频网络
10k
R 100k C
0.005F
& Uf
+ -
∞ +
R
R1：正温度系数热敏电阻
& Uo
0.005F
C
& Uo
& I1
T
R1
Af
& I1
6.8k 5.6k
Rf 20k R1 Rw
Rf：负温度系数热敏电阻
& Uo
& I1
T
Rf
Af
RC正弦波振荡电路（6） 正弦波振荡电路（ ） 正弦波振荡电路
稳幅措施 二极管稳幅
自激振荡条件
& Ui 1S
放大电路 A(jω) ω
& Uo
&& AF =1
&& AF = 1 ---幅值平衡条件 ---幅值平衡条件
A + F = ±2nπ ---相位平衡条件 ---相位平衡条件
产生正弦波振荡的条件（2）
起振条件 稳幅环节
----- 使回路增益随着输出电压幅度的增大而自动 下降，并逐渐趋近于1。 下降，并逐渐趋近于 。
R
+ -
∞ A1 +
& Uo
R R
R1 C
+
& Uf = F ( jω ) = & U
o
∞
A2 + 1 ) ωC
R1 //( j
1 1 + R1 //( j ) R j ωC ωC
=
1 2+ 1 R + j (ωRC ) R1 ωR1C
RC正弦波振荡电路（9） 正弦波振荡电路（ ） 正弦波振荡电路
∞ +
10k
R
0.005F 6.8k 5.6k
C
& Uo
1 2π ×10 ×103 × 0.005 ×10 6 = 3185 Hz
Rf 20k R1 Rw
RC正弦波振荡电路（8） 正弦波振荡电路（ ） 正弦波振荡电路
频率可调正弦波振荡器