正弦波振荡电路

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模拟电子技术6.1正弦波振荡电路

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
应为RC 串并联网路配一个电压放大倍数略大于3、输入电阻趋于无穷大、输出电阻趋于0的放大电路。
例题:R=1k，C=0.1F，R1=10k。Rf为多大时才能起振？振荡频率f0=？
R1
起振时Rt较大使 A>3,易起振。当uo幅度自激增长时， Rt减小， A减小。当uo幅度达某一值时， A→3。当uo进一步增大时， RT再减小 , 使A<3。因此uo幅度自动稳定于某一幅值。
R C
.
RC
Rf1
Rf2 1
D1
2
D2
－∞
A +
+
将Rf分为Rf1 和Rf2 ，
Rf2并联二极管 uo
稳幅
按选频网络的名称
①RC正弦波振荡器：1兆赫以下 ②LC正弦波振荡器：几百千赫～几百兆赫 ③石英晶体振荡器：振荡频率稳定
8.1.2 RC正弦波振荡电路
R
C
选频网络
Rf
－∞
A +
+
uo
R
C
uf
R1
放大电路
1.RC串并联网络选频特性
R1C1 串联阻抗：
+
Z1 R1 (1/ jC1)
+
电子琴的振荡电路电路：
R28 R27
fo

2C
1 R1R2
R26
RF1 RF2 D1
R25
R1
D1
R24
C

_
uo
R23
+
R22

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。

正弦波振荡电路

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5.1.1 自激振荡的条件
•
UO Au Uf
•
Uf FUO
••
UO Au F UO
(1) 幅度条件： AuF 1
自激振荡的条件
••
Au F 1
即： Au A F F 1
(2) 相位条件： A F 2nπ n是整数
相位条件意味着振荡电路必须是正反馈；幅度条件表明反馈放大器要产生自激振荡，还必须有足够的反馈量(可以通过调整放大倍数A 或反馈系数F 达到) 。
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热敏电阻具有负温度系数，利用它的非线性可以自动稳幅。
稳幅过程：
uO
t
RF
Au
思考：
半导体热敏电阻
R RF ∞
C
–
+ +
+
uO
R C R1
–
若热敏电阻具有正温度系数，应接在何处？
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带稳幅环节的电路(2)
稳幅环节
利用二极管的正向伏安特性的非线性自动稳幅。
激振荡
+UCC
正反馈
RB1
C1 －
－
RB2 RE
CE
L
－
C
注意：用瞬时极性法判断反馈的极性时，耦合电容、旁路电容对交流短路。
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例：P80
正反馈
C RB1
+UCC L
－－
C2
C1 RB2 RE
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P80 电感三点式
正反馈
R1 C1
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第11章正弦波振荡电路

rq
大 Q 1 Lq 大
4. 频率特性和谐振频率
小 rq Cq 小
X
感性
fS 2
1 LqCq
fS 容性
fP
f fP
容性
2
1
Lq
C0Cq C0 Cq
பைடு நூலகம்
fS
1 Cq C0
5. 使用注意
1)要接一定的负载电容 CL(微调)，以达标称频率。 2)要有合适的激励电平。过大会影响频率稳定度、
振坏晶片；过小会使噪声影响大，还能停振。
+VCC
RB1
×CB
RB2
V
•
RE
C1
•
1
CE 2 L1
• M L2 3
优点：
易起振(L 间耦合紧)；易调节(C 可调)。缺点：
输出取自电感，对
C
高次谐波阻抗大，输出波形差。
(二) 电容三点式振荡电路
考克毕拉兹泼振荡器(Cloalppit)ts)
+VCC
RB1
V
•
CB
•
1 C1
×RB2
RE
CE 2
–
iC C•
IC
•
U
•
I
I•L
I•L I•C
1) Z = Z0 呈纯阻 2)形成环流，大小是总电流的 Q 倍
IC
IL
Z0 ZL
I
Qω0 L ω0 L
I Q I
(二)变压器反馈式振荡电路
+VCC
RB1
CL
×
CB RB2
V
RE
CE
—满足相位平衡条件
二、三点式 LC 振荡电路

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

电工学-第四章正弦波振荡电路

R
1 jL jC j(L 1
C
)
( R L)
.
I
L/C
R j(L 1 )
C
+ L
•
U
C
_
R
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LC并联谐振回路的选频特性
•
Z
U
•
I
L/C
R j(L
1)
C
.
I
+ L
•
U
C
_
R
•
当LC并联回路发生谐振时，端电压 U 与总电
流
•
I
同相，即阻抗Z表现为纯电阻性。
谐振频率
o
Uf
•
F
Uo
•
•
由以上知，放大电路产生自激振荡的条件是 U f U i
••
•
则
AuF
Uo
•
U
•
f
U
•
f
1
Ui Uo Ui
2020/4/18
7
自激振荡
总结出自激振荡的条件：
（1）相位平衡条件
反馈电压
•
U
f
与输入电压
•
U
i
同相位，形成正反馈
（2）幅值平衡条件
反馈电压与输入电压大小相等： U f U i
C2
uf
首先判断相位平衡条件，见瞬时极性
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RB1
RC
+
RB2
uf
+
ube
RE
UCC
+
C1
L
+
C2
CE

数字电路-第六章正弦波振荡电路

(4) 稳幅环节：使振幅稳定、改善波形。有的振荡电路的稳幅是通过负反馈实现的。
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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+ uO –
后，随着振荡幅度增大，正向二极管导通，其正向电阻逐渐减小，直到RF=2 R1，振荡稳定。
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18.3 LC振荡电路
LC 振荡电路的选频电路由电感和电容构成，可
以产生高频振荡(几百千赫以上)。由于高频运放价格较高，所以一般用分离元件组成放大电路。本节只对 LC振荡电路的结构和工作原理作简单介绍。
利用二极管的正向伏安特性的非线性自动稳幅。
稳幅环节 D2 RF1 D1 R C RF2 – + +
振荡幅度较大时正向电阻小
ID
∞
R
U
振荡幅度较小时 D 正向电阻大
C R 1
+ uO –
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带稳幅环节的电路（2）
D2 图示电路中，RF RF1 分为两部分。在RF1上正 D1 反并联两个二极管，它们 R RF2 在输出电压uO ∞ – 的正负半周内分别导通。 C + 在起振之初，由 + 于 uo 幅值很小，尚不足 R C R 以使二极管导通， 1 正向二极管近于开路此时， RF >2 R1。而
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RF Au 1 3 R1
带稳幅环节的电路(1) 半导体热敏电阻具有负温度系热敏电阻数，利用它的非线性可以自动稳幅。 R RF ∞ 在起振时，由于 uO 很 – 小，流过RF的电流也很小， C + + + 于是发热少，阻值高，使 uO RF >2R1；即AuF>1。 R C – R1 随着振荡幅度的不断加强， uO增大，流过RF 的电流也增大，RF受热而降低其阻值，使得Au下降，直到RF=2 R1时，稳定于AuF=1，振荡稳定。
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带稳幅环节的电路(1)
热敏电阻具有负温度系数，利用它的非线性可以自动稳幅。稳幅过程：半导体热敏电阻
R C R C
uo
RF
t
思考：
RF
Au
–
∞ +
+ R1
+ uO
–
若热敏电阻具有正温度系数，应接在何处？
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带稳幅环节的电路(2)
RF Au 1 3 R1
稳定振荡条件AuF = 1 ，| F |= 1/ 3，则考虑到起振条件AuF > 1, 一般应选取 RF 略大2R1。如果这个比值取得过大，会引起振荡波形严重失真。由运放构成的RC串并联正弦波振荡电路不是靠运放内部的晶体管进入非线性区稳幅，而是通过在外部引入负反馈来达到稳幅的目的。
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解: +UCC (6) 反馈太强，波形变坏；反馈线圈的圈数过多或 C L RB1 管子的β太大使反馈太强而进入非线性区，使 C1 RL 波形变坏。 (7) 调整RB1、 RB2或 RE RB2 RE CE 的阻值可使波形变好；调阻值, 使静态工作点在线性区，使波形变好； (8) 负载太大不仅影响输出波形，有时甚至不能起振。负载大，就是增大了LC并联电路的等效电阻R。 R的增大,一方面使|Zo|减小,因而反馈幅度减小,不易起振; 也使品质因数Q减小, 选频特性变坏, 使波形变坏。
U 2
。 +
– 。
U2 1 分析上式可知：仅当 = o时，达最大 U1 3 值，且 u2 与 u1 同相，即网络具有选频特性，fo决
定于RC 。
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o

U2 U1 1 3
幅频特性 90ο
0ο
相频特性（ f）
fo
f u2 与 u1 波形
fo
正弦波振荡电路用来产生一定频率和幅值的正弦交流信号。它的频率范围很广，可以从一赫以下到几百兆以上；输出功率可以从几毫瓦到几十千瓦；输出的交流电能是从电源的直流电能转换而来的。常用的正弦波振荡器
LC振荡电路:输出功率大、频率高。 RC振荡电路:输出功率小、频率低。石英晶体振荡电路：频率稳定度高。
应用：无线电通讯、广播电视，工业上的高频感应炉、超声波发生器、正弦波信号发生器、半导体接近开关等。
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1. 自激振荡放大电路在无输入信号的情况下，就能输出一定频率和幅值的交流信号的现象。 1 S A 开关合在“1” U U o i u f 为无反馈放大电 U 2 路。 AU F U
18.3.2 三点式 LC振荡电路 1. 电感三点式振荡电路 +UCC
正反馈
振荡频率
放大电路 RB1 RC C1 RB2 RE
－
CE
选频电路 L1
L2
1 f0 2π ( L1 L2 2 M )C
通常改变电容 C 来调节振荡频率。
C
－
反馈网络
振荡频率一般在几十MHz以下。
反馈电压取自L2
D
L3
T3
RE2 KA
LC振荡器
开关电路射极输出器继电器
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例4：半导体接近开关
RP1
C2 L2 L1 T1 –UCC
RP2
D CE1
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18. 2 RC振荡电路
1. 电路结构选出单一频率的信号 RC选频网络正反馈网络 R RF – + + ∞
C + uf R –
C R 1
+ uO –
用正反馈信号uf 作为输入信号
同相比例电路放大信号
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2. RC串并联选频网络的选频特性。 + R 传输系数： 1 C R // 2 U jC U 1 F 1 1 1 U R C R R // jC jC – 。 1 1 o o 式中： 3 j( ) RC
反馈电压取自C1
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例4：半导体接近开关
半导体接近开关是一种无触点开关，具有反映速度快、定位准确、寿命长等优点。它在行程控制、定位控制、自动计数以及各种报警电路中得到了广泛应用。
RP1 C2 L2 L1
–UCC
RP2 RC2 T2 R3 R4
T1
R2 C1 RE1 CE1
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例2：试用相位平衡条件判断下图电路能否产生自激振荡 +UCC
正反馈
RB1 C1 RB2 RE
－
CE

L
－
C
－
注意：用瞬时极性法判断反馈的极性时，耦合电容、旁路电容两端的极性相同，属于选频网络的电容，其两端的极性相反。
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AU 由：U o u f
自激振荡的条件
FU U f o
Au F 1
A FU U o u o
(1)幅度条件： (2)相位条件：
即： Au A F F 1
Au F 1
A F 2n
n 是整数
相位条件意味着振荡电路必须是正反馈；幅度条件表明反馈放大器要产生自激振荡，还必须有足够的反馈量(可以通过调整放大倍数A 或反馈系数F 达到) 。
第18章正弦波振荡电路
18.1 自激振荡
18.2 RC振荡电路 18.3 LC振荡电路
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第18章正弦波振荡电路
本章要求：
1. 了解正弦波振荡电路自激振荡的条件。
2. 了解LC振荡电路和RC振荡电路的工作原理。
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18.1 自激振荡
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图示电路能否产生正弦波振荡, 如果不能振例 3：荡，加以改正。 +UCC 解：直流电路合理。 C1 L－旁路电容CE将反馈信 RB1 C2 －号旁路，即电路中不存正反馈在反馈，所以电路不能－振荡。将CE开路，则电 R RE B2 CE 路可能产生振荡。
90ο
u2
u1
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3. 工作原理
输出电压 uo 经正反馈（兼选频）网络分压后，取uf 作为同相比例电路的输入信号 ui 。 (1) 起振过程
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(2) 稳定振荡
(3) 振荡频率振荡频率由相位平衡条件决定。 A = 0，仅在 f 0处 F = 0 满足相位平衡条件，所以振荡频率 f 0= 1 2RC。改变R、C可改变振荡频率 RC振荡电路的振荡频率一般在200KHz以下。
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振荡频率的调整
R3 R2 R1
RF
振荡频率
1 fo 2π RC
S C
R3 R2 R1
–∞ + +
C R
+ uO –
S
改变开关K的位置可改变选频网络的电阻，实现频率粗调；改变电容C 的大小可实现频率的细调。
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（4）起振及稳定振荡的条件起振条件AuF > 1 ，因为 | F |=1/ 3，则
+UCC
RL
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解: +UCC (4) 适当增加反馈线圈的圈数后就能起振； C L 增加反馈线圈的圈数， RB1 即增大反馈量，以满 RL C1 足幅度条件； (5) 适当增加L值或减小 RB2 RE CE C值后就能起振； LC并联电路在谐振时的等效阻抗 L Zo RC 当适当增加L 值或减小C 值后, 等效阻抗|Zo|增大，因而就增大了反馈量，容易起振；

正弦波振荡电路

模拟电子技术6.1正弦波振荡电路

第3章正弦波振荡电路.

第八章 正弦波振荡电路

正弦波振荡电路

第11章正弦波振荡电路

正弦波振荡电路

电工学-第四章 正弦波振荡电路

数字电路-第六章 正弦波振荡电路

第八章正弦波振荡电路

电工学-第四章正弦波振荡电路

数字电路-第六章正弦波振荡电路