第十九讲_正弦波振荡电路振荡条件及RC正弦波振荡电路
RC正弦波振荡电路的振荡频率与R
1 LC
f0
＝
2p
1 LC
R为电感和回路中的损耗电阻
LC并联谐振特点：谐振时，总路电流很小，支路 电流很大，电感与电容的无功功率互相补偿，电 路呈阻性。
LC并联谐振回路的幅频特性曲线 Q为谐振回路的品
Z0=R L|C Z=| Q0L=Q 0C=QC L
质因数，Q值越大，
曲线越陡越窄，选
Q小
频特性越好。
容性
L R
f
6.4.2. 石英晶体正弦波振荡电路
利用石英晶体的高品质因数的特点，构成LC振荡电路。
1. 并联型石英晶体振荡器
－A +
∞
+
C2
Cs
X 感性
－A +
∞
+
C 2 fC s
0
fs fp
C1
石英晶体
容
CL
1
性
石英晶体工作在fs与fp之间，相当一个大电感，与C1、C2 组成电容三点式振荡器。由于石英晶体的Q值很高，可达到几
在输入端加入一正极 C b
(+)
性的信号，用瞬时极
(+)
Uf L1 L2
(-)
Uo
－
性法判定反馈信号的
极性。若反馈信号与
输入信号同相，则满 足相位条件；否则不 满足。
R b2
Re
－
LC正弦波振荡器举例
V cc
(+)
R b1
L1
L2 (+)
C
(+)
Cb R b2
(+) C e
Re 满足相位平衡条件
LC正弦波振荡器举例
K：双联波段开关，
RC正弦波振荡器
+
A
-+
Vo
中也包括了与选频网络固有频
AV=1+(Rf/R1)
率0相同的正弦信号，当然这
个信号很微弱，必须进行放大。
0 =1/RC
各种频率的信号通过选频网
0的信号通过放大后，反馈回输入
端的信号比上一次的信号要大一些， 输出信号亦随之增大。
络后，只有与选频网络0相同
的频率的信号才能通过(理想情 况)。
网络及选频网络。
－
3.由热敏电阻Rf (负反馈电阻)
组成稳幅环节。
为书写方 便,本课件凡 是相量均用 红色字体表 示而不在字 上加点“·”。
本继页续完
R C 串 并正式反馈正及 弦 波 振 荡 器 对选频反馈网
一、RC桥式振荡电路 选频网络
络来说是同相
桥式名称的来由放大电路
1、电路原理图
Z1
R
Rf
R
Rf
C
0
R
C R1
0
+
A
-+
Vo
AV=1+(Rf/R1)
的增益只需A=3，振荡就能维持，
这是很容易达到的。当然振荡刚
0 =1/RC
开始时应该有A略大于3。
0的信号通过放大后，反馈回输入
端的信号比上一次的信号要大一些，
输出信号亦随之增大。
电路的电压放大倍数由同相放 大电路的电压增益表达式
AV=1+(Rf/R1) 决定。
一、RC桥式振荡电路 选频网络 过度
1、电路原理图
2、RC串并联选频网络的选频
特性
R Rf C
+
Vi =Vf
+ Vo
RC正弦波振荡电路
RC正弦波振荡电路1. 技术指标1.1 初始条件直流可调稳压电源一台、万用表一块、面包板一块、元器件若干、剪刀、镊子等必备工具设计、组装、调试RC正弦波振荡电路电路，使其能产生幅度稳定的低频振荡。
1.2 技术要求设计、组装、调试RC正弦波振荡电路电路，使其能产生幅度稳定的低频振荡2. 设计方案及其比较2.1 方案一RC文氏电桥振荡器：电路结构：放大电路，选频网络，正反馈网络和稳幅环节四个部分。
电路如图A所示：图A RC文氏电桥振荡器原理图1电路中噪声的电磁干扰就是信号来源，不过此频率信号非常微弱。
这就要求振荡器在起振时做增幅振荡，既起振条件是|AF|>1。
放大电路保证电路能够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，本设计采用通用集成运放电路。
选频网络兼正反馈网络RC串并联网络使电路产生单一的频率振荡，本设计要求产生500Hz的正弦波，采用RC串并联选频网络，中心频率f0=500 Hz，ω=1/RC,则f0=1/2πRC，故选取C=0.2uF,故R=1.6K另外还增加了R1和RF负反馈网络，合理的选择R1和RF可以保证环路增益大于一。
电压放大倍数A=1+(RF/R1), 因为产生振荡的最小电压放大倍数为3，所以RF>=2R1，通过仿真，我选择R1=5K,RF=20K的滑动电阻。
一开始波形失真很严重，当调到35%，就是大约7K时，出现失真很小的正弦波，测得周期为2.16ms，频率F=1000/2.16=463KH,误差较小，基本符合要求。
仿真波形如下图B所示图B RC文氏电桥振荡器仿真波形图2作用是使输出信号的幅值稳定，本实验采用双向并联二极管作为稳幅电路。
利用电流增大时二极管动态电阻减小，电流减小时二极管动态电阻增大的特点，加入非线性环节，从而使输出电压稳定。
2.2 方案二RC移相振荡器电路结构电：由反向输入比例放大器，电压跟随器，和三节RC相移网络组成。
电路如图C所示：图C RC移相振荡器原理图电路原理：放大电路的相移为-180度，利用电压跟随器的阻抗变换作用减小放大电路输入电阻R1对RC相移网络的影响。
rc正弦波振荡器的起振条件
RC正弦波振荡器是一种常见的电路设计，用于产生稳定的正弦波信号。
其起振条件可以简要概述如下：
1. **元件值要求**：该振荡器需要使用电阻（R）和电容（C）这两个元件。
其中，电容C 起到存储电能的作用，而电阻R则对电容的充电和放电过程起到阻碍作用。
具体而言，充电时间常数（τ=RC）必须大于1，即R和C的乘积必须足够大。
这样，电路中的电荷可以稳定地累积和释放，形成稳定的振荡。
2. **直流电源电压要求**：振荡器需要一个稳定的直流电源电压，该电压通过电阻R对电容C进行充电。
充电过程会在电阻上产生压降，逐渐减小电容两端的电压。
当电压降至某一阈值时，电容开始通过RC电路放电，产生一个正弦波信号。
这一放电过程会持续进行，形成稳定的正弦波振荡。
3. **相位条件要求**：RC振荡器的相位条件通常是指电容放电开始时，信号相位应接近或超过180度。
这意味着放电过程必须在充电过程的一半以上完成时开始，这样才能保证输出信号为稳定的正弦波。
4. **频率条件要求**：电容C的值决定了振荡器的频率。
C的值越小，频率越高。
在实际应用中，可以通过选择合适的电阻和电容值，使振荡器工作在需要的频率范围内。
总结以上条件，一个基本的RC正弦波振荡器需要足够大的充电时间常数、稳定的直流电源、接近或超过180度的相位条件，以及合适的频率范围。
满足这些条件后，电路就能正常起振并产生稳定的正弦波信号。
需要注意的是，在实际应用中，还需要考虑电路的其他因素，如噪声、非线性等，以确保振荡器的性能满足需求。
RC正弦波振荡电路-完整版课件
8.2.1 RC 串并联网ห้องสมุดไป่ตู้振荡电路
电路组成：
放大电路 —— 集成运放 A ；
选频与正反馈网络 —— R、C 串并联电路；
稳幅环节 —— RF 与 R 组成的负反馈电路。
图 8.2.1
一、RC 串并联网络的选频特性
F
U f U
2 1 2
R1
R2
1 jR2C2
1
R2
RT
RF R
改变 RF，可改变反馈深度 。增加负反馈深度，并且满足
图 8.2.4
则电路可以起振，并产生比较稳定而失真较小的正 弦波信号。
采用具有负温度系数的热敏电阻 RT 代替反馈电阻 RF ，可实现自动稳幅。
8.2.2 其他形式的 RC 振荡电路 一、移相式振荡电路 270º
180º
集成运放产生的相位移 A 90º
= 180º，如果反馈网络再相移 0
f0
f
180º， 即 可 满 足 产 生 正 弦 波 振
荡的相位平衡条件。
当 f = f0 时，相移 180º，满 足正弦波振荡的相位条件。
图 8.2.6
振荡频率为：
起振条件：RF > 12 R
二、双 T 选频网络振荡电路
振荡频率约为：
图 8.2.8
当 f = f0 时，双 T 网络的相移为 F = 180º；反相比例 运放的相移 A = 180º，因此满足产生正弦波振荡的相位
jC1 1 jR2C2
Z1
1
Z2
(1
R1 R2
C2 C1
)
j( R1C2
1 R2C1
)
取 R1 = R2 = R ， C1 = C2 = C ，令
正弦波振荡电路的振荡条件
正弦波振荡电路是一种电路设计，能够产生稳定的正弦波输出。
为了实现振荡，正弦波振荡电路需要满足以下条件：
放大增益条件：振荡电路中的放大器必须具有足够的放大增益。
放大器将输入信号放大，并将一部分输出信号反馈到输入端，以维持振荡。
放大增益必须大于1，以补偿电路的损耗和反馈信号的衰减。
正反馈条件：振荡电路需要具有正反馈回路。
正反馈会将一部分输出信号反馈到输入端，形成自激振荡。
反馈信号必须足够强以保持振荡。
相位条件：正弦波振荡电路的反馈回路必须具有相位延迟为360度的特性。
相位延迟确保反馈信号与输入信号同相或反相，从而维持振荡的稳定性。
振荡频率条件：振荡电路的频率由电路元件和参数决定。
为了产生稳定的正弦波输出，电路的增益和相位特性必须在特定频率上产生正反馈。
振荡起始条件：振荡电路需要一定的启动条件，以开始振荡。
这可以通过外部信号或电路内部的初始扰动实现。
这些条件的具体实现方式和参数取决于所使用的正弦波振荡电路的类型和拓扑结构。
常见的正弦波振荡电路包括RC相移振荡器、LC谐振振荡器、晶体振荡器等。
每种电路都有其特定的振荡条件和设计要求。
rc正弦波振荡电路起振条件
RC正弦波振荡电路的起振条件主要包括两个方面：
1.外加信号源的幅度必须足够大。
这是因为RC电路一旦开始振荡，振荡信号
的幅度会不断增长，直到达到稳定状态。
如果外加信号源的幅度较小，无法引发电路的振荡。
2.放大器必须具有足够的增益和相位移动。
放大器的作用是放大振荡信号的幅
度，并引入一定的相位移动。
如果放大器的增益和相位移动不足以抵消电路中的损耗，电路将无法达到振荡状态。
此外，具体的起振条件还取决于RC电路中电阻和电容的具体参数值。
例如，根据设计频率和电容值，可以计算出所需的电阻值，以产生所需的频率和幅度。
综上所述，为了使RC正弦波振荡电路起振，需要同时满足多个条件，包括足够的外加信号源幅度、放大器的足够增益和相位移动，以及适当的电阻和电容参数值。
RC正弦波振荡电路 ppt课件
具有正负反馈两个通路的RC正弦波振荡器
正负反馈两个通路的RC正弦波振荡器框图 正反馈网络 B+ : 产生振荡所必须；负反馈网络 B- : 抑制高次谐波。
实现振荡器的两种方案
1、B+ 为带通特性， B-为全通特性 2、B- 为带通特性， B+为全通特性
在 f0附近，正反馈 >负反馈， 满足起振条件；
1 3
AB A( ) 1 起振条件
1
Rf 1
正反馈网络的传3输系数R：f 1 R f 2
BBB R 1Z1Z13R1ZR2f2R1R1ff2R1RCC12f22CRRR112f 1Cj31(12R2CCA11
1
R1C2
)
R 2R 平衡时要求
• 模拟微分方程的求解。已知自由振荡的数学模型是二阶微
分方程：
d 2uo dt 2
o
duo dt
2ouo
0
上式经两次微分可得：
uo 0 uodt 02 uodt dt
0 uo 0 uodtdt
PPT课件
9
只有当ε=0时，其解为等幅振荡。但是，由于开机时电路初始状 态的随机性，容易造成使ε<0，而使电路停振。故一般选ε>0， 电路起振后产生增幅振荡，再增设限幅电路使其趋于等幅振荡。
远离 f0时，负反馈 >正反馈，抑制PP高T课次件谐波。
3
B 文氏电桥振荡器
Rf 1
电负阻反Rf1馈和系R数f2组成负反馈网络，R全f 1通网R f络2
正电反路馈的网环络反有馈电系阻数R为1﹑R2和电容C1﹑C2组成，
具A有B带通A特(性B B )
B 两称个为反 文馈 氏网 电o络 桥构振R成荡1C一器个。电桥，故此振荡器
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
FV
1
32 ( 0 )2 0
( 0 )
f arctg
0
3
当
0
1 RC
或
f
1
f0 2RC
幅频响应有最大值
1 FVmax 3
相频响应 f 0
3. 振荡电路工作原理 (+)
分析方法：
1、会找出三个组成部分；
(+) (+)
A
(+)
2、用瞬时极性法判断电路是
否满足相位平衡条件
a f 2n 首先找出反馈线，在A处断开反馈线，假设在放大电路的
2. RC串并联选频网络的选频特性
反馈系数
FV (s)
Vf (s) Vo (s)
Z2 Z1 Z2
sCR
1 3sCR (sΒιβλιοθήκη R )2又 s j且令
0
1 RC
则
FV
3
j(
1
0
)
0
幅频响应 FV
1
32 ( 0 )2 0
( 0 )
相频响应 f arctg
0
3
2. RC串并联选频网络的选频特性
AV FV
3 1 1 3
电路可以输出频率为
1
f0 2RC
的正弦波
RC正弦波振荡电路一般用于产生频率低于 1 MHz 的正弦波
4. 振荡的建立与稳定
振荡建立： 就是要使电路自激，从而产生持续的振荡，由直流电变为交
流电。 当电路一接上直流电源，由于电冲击或噪声或干扰等信号
的存在，它们都含有丰富的谐波，总有与振荡频率f0相同的谐 波，这个信号虽然很微弱，但经过放大电路和反馈网络平的衡作用， 使输出信号的幅值越来越大，正弦波振荡由小到大地建点立起来。
9.5 正弦波振荡电路的振荡条件
1. 振荡条件 2. 起振和稳幅 3. 振荡电路基本组成部分
1. 振荡条件
正反馈放大 电路如图示。（注 意与负反馈方框图 的差别）
Xa Xi Xf
若环路增益 AF 1 则 Xa Xf ， 去掉 Xi ， Xo 仍有稳定的输出
又 AF AFa f AF a f
稳定： 输入谐波经过放大 反馈 再放大的循环，使输出幅度不
断增加，但由于幅度增大到一定程度时，运算放大器工作在非 线性区，或三极管工作在非放大区，所以输出幅度就会下降并 趋于稳定。
5. 振荡频率与振荡波形
振荡频率： 因为只有在f=f0=1/2πRC时才满足相位平
衡条件，所以振荡频率即为选频网络的固有频 率f=1/2πRC。
为了获得单一频率的正弦波振荡，可在反馈放大电路中引 入选频网络（选择满足相位平衡条件的一个频率），使反馈放 大电路对不同频率的正弦波信号产生不同的相位移和放大倍数， 使电路只让某一特定频率的正弦波信号满足自激振荡条件，保 证电路输出正弦波信号。
3. 正弦波振荡电路的基本组成部分
放大电路（包括负反馈放大RC电振路荡）器 低频 反馈网络（构成正反馈）<LC1M振H荡Z器 高频 选频网络（选择满足相位>平1M衡H条Z 件的一个频 率，经常与反馈 网络合二为一。） 稳幅环节
一个反馈放大电路若能同时满足自激振荡的幅度和相位 平衡条件，就一定能产生自激振荡，但并不见得一定能产生 正弦波自激振荡，即输出信号不一定是正弦波。
这是因为，若同时有多种频率的正弦波信号都满足自激 振荡条件，则反馈放大电路就能够在多种频率下产生振荡。 它的输出信号就是一个由多种频率的正弦波信号合成的非正 弦波信号。
9.6 RC正弦波振荡电路
1. 电路组成 2. RC串并联选频网络的选频特性 3. 振荡电路工作原理 4. 振荡的建立与稳定 5. 振荡频率与振荡波形 6. 稳幅措施
1. 电路组成
RC振荡电路有很多种：桥式的、移相式、
双T型的，但最常用的是桥式振荡电路。
放大电路：运放、 R1、Rf组成同 相比例运算电路
起振的信号源来自何处？ 电路器件内部噪声
噪声中，满足相位平衡条件的某一频率0的噪声信号被
放大，成为振荡电路的输出信号。
当输出信号幅值增加到一定程度时，就要限制它继续增 加，否则波形将出现失真。
稳幅的作用就是，当输出信号幅值增加到一定程度时， 使振幅平衡条件从 AF 1 回到AF 1 。
3. 基本组成部分
3 、 振 幅 平 衡 条 件 ： AvFv=1 ； Av=1+Rf/R1 、 Fv=1/3 Rf=2R1
3. 振荡电路工作原理 (+)
当
0
1 RC
时，
f
0
(+) (+) (+)
用瞬时极性法判断可知， 电路满足相位平衡条件
a f 2n
此时若放大电路的电压增益为
AV
1
Rf R1
3
Av
则振荡电路满足振幅平衡条件
Av
1
Rf R1
电压串联负反馈
反馈网络
反馈网络兼做选频网络
选频网络 RC串并联网络
2. RC串并联选频网络的选频特性
由选频网络可知
Z1
R
1 sC
1 sCR sC
R 1
Z2
R
sC 1
R 1 sCR
sC
则反馈系数为：
FV (s)
Vf (s) Vo (s)
Z2 Z1 Z2
sCR 1 3sCR (sCR)2
振荡波形： 当AvFv稍大于1时，Vo接近于正弦波； 当AvFv远大于1时，Vo波形会严重失真。
6. 稳幅措施
采用非线性元件
热敏元件
起振时，
AV
1
Rf R1
3
即 AV FV 1
热敏电阻的作用
热敏电阻
Vo
Io
Rf 功耗
Rf 温度
Rf 阻值
AV
AV 3
AV FV 1 稳幅
所以振荡条件为
A() F() 1 振幅平衡条件 a ( ) f ( ) 2n 相位平衡条件
说明 Xa与Xf 同相位或引入的反馈为正反馈。
负反馈放大电路的自激条件
闭环增益
AF
1
A AF
–1 Vid 基本放大电路
Vo
A
反馈深度 1 AF 0 时，
Vf
自激振荡 即 AF 1（ AF为环路增益）
输入端加一个输入电压Vi，Vi的频率正好是选频网络的固有频 率f0，即f=f0=1/2πRC，假定某一瞬时Vi对地极性为（+）， Vo在同一瞬时对地极性为（+），由于f=f0=1/2πRC，根据相 频特性来判断，若Vo的频率也为f0，A点在同一瞬时对地的极性 也为（+）。再接上反馈线，看Vf和Vi的相位是否相同，若同相， 则说明此电路满足相位平衡条件。
反馈网络 F
又 AF A( ) F( ) a ( ) f ( )
得自激振荡条件
A(k ) F(k ) 1
幅值条件
a (k ) f (k ) (2n 1) 180 相位条件（附加相移）
2. 起振和稳幅
起振条件
A() F() 1
a ( ) f ( ) 2n
平衡
# 振荡电路是单口网络，无须输入信号就能点起振，