RC正弦波振荡电路 ppt课件
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RC正弦波振荡电路图文分析原理
RC正弦波振荡电路图文分析原理参考电路图5.7所示，搭建一个100KHz的正弦波振荡电路。
U O(a)测试电路(b)输出波形图5.7 RC正弦波振荡电路(multisim)LC振荡电路的振荡频率过低时，所需的L和C就很大，这将使振荡电路结构不合理，经济不合算，而且性能也变坏，在几百千赫兹以下的振荡电路常采用RC振荡电路。
由RC 元件组成的选频网络有RC称相型，RC串并联型，RC双T型等结构。
这里主要介绍RC串并联型网络组成的振荡电路，即RC桥式正弦波振荡电路。
一、RC串并联型网络的选频特性RC桥式电路如图5.8所示，设R1=R2=R，C1=C2=C，1112121112112j CRZ Rj C j CRj C RZj CRRj Cωωωωωω+=+===++则反馈系数212113()foU ZFU Z Z j CRCRωω===++-令 01C R ω=，即 012f RCπ= 则式（7-13）可写为00000113()3()F f f j j f fωωωω==+-+-其频率特性曲线如图5.9（a ）、（b ）所示。
从图中可看出，当信号频率f =f 0时，u f 与u 0同相，且有反馈系数 013fU F U ==为最大。
(a)幅频特性 (b)相频特性图5.8 RC 串并联网络 图5.9RC 串并联网络的频率特性 二、RC 桥式振荡电路 1、电路组成图5.9所示电路是文氏电桥振荡电路的原理图，它由同相放大器A 及反馈网络F 两部分组成。
图中RC 串并联电路组成正反馈选频网络，电阻R f 、R 是同相放大器中的负反馈回路，由它决定放大器的放大倍数。
RC 桥式振荡电路的起振条件同相放大器的输出电压0U 与输入电压i U 同相，即0a ϕ=，从分析RC 串并联网络的选频特性知，当输入RC 网络的信号频率f =f 0时，0U 与f U 同相，即0f ϕ=，整个电路的相移0f a ϕϕϕ=+=，即为正反馈，满足相位平衡条件。
通信电子电路正弦波振荡器分析课件
RC振荡器自由振荡频率 计算公式
f = 1/(2πRCБайду номын сангаас，其中R为电阻 值，C为电容值。
LC振荡器自由振荡频率计 算公式
f = 1/(2π√(LC))，其中L为电 感值，C为电容值。
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感谢您的观看
01
LC振荡器特点
02
1. 输出频率高，适用于高频应用；
2. 输出波形质量好；
03
设计实例：LC振荡器
1
3. 需要高品质因数的元件，成本较高。
LC振荡器设计要点
2
3
1. 选择合适的电感、电容和放大器；
设计实例：LC振荡器
2. 调整反馈系数和负载电阻；
3. 考虑元件参数的误差和温度稳定性 。
05 正弦波振荡器在通信电子 电路中的应用
设计实例：RC振荡器
RC振荡器特点 1. 电路简单，易于实现；
2. 输出频率稳定，适用于低频应用；
设计实例：RC振荡器
3. 输出波形质量较差。 RC振荡器设计要点 1. 选择合适的电阻、电容和放大器；
设计实例：RC振荡器
2. 调整反馈系数和负载电阻；
3. 考虑元件参数的误差和温度稳定性。
设计实例：LC振荡器
调试方法：如何调试一个RC振荡器
确定元件参数
首先需要确定电阻R和电容C的值 ，以确保振荡器能够产生所需频
率的正弦波。
观察振荡幅度
调整电阻和电容的值，观察振荡 幅度是否达到预期值。如果振荡 幅度不足，可以增加电阻或电容
的值来调整。
01
03
02 04
调整频率
如果振荡幅度正常但频率不准确 ，可以通过改变电容C的值来调 整频率。增加电容的值将降低振 荡频率，反之则会增加振荡频率 。
模拟电子技术基础第2版第六章正弦波振荡电路课件
6.1.1 产生自激振荡的条件
1．原理框图 正弦波振荡电路框图如图6.1.1所示。
其中A是放大 电路，F是反馈网 络。由图可知，产 生振荡的基本条件 是反馈信号与输入 信号大小相等、相 位相同。
•
••
U f FU0
图6.1.1 正弦波振荡电路的框图
•
••
U 0 AU id
•
•
当 U f U id 时，必有
3 fo f
二、RC串并联正弦波振荡电路分析
当串并联选频网络在f=f0时，Uf最大，相移φ=0o，因此， 采用同相放大器，就能满足相位平衡条件。
1.振荡频率计算
当R1=R2=R，C1=C2=C时，RC串并联 正弦波振荡电路 的振荡频率为
fo
1
2RC
可见，改变R、C的参数值，就可调节振荡频率。为了同
6 ( 1 )3 0
RC RC
振荡角频率
0
1 RC
6
振荡频率
f0
1
2RC
6
当
o
1 RC
6
时，电路产生振荡，振荡
图6.2.1 RC文氏桥式振荡器 （a）电原理图 （b）等效电路
一、RC串并联网络的频率特性
1．频率特性分析
为了便于分析，将图6.2.1中的选频网络单独画在图6.2.2上。 图中R1=R2=R，C1=C2=C。
RC串联电路的阻抗为
Z1
R1
1
jc1
1 jRC jC
RC并联电路的阻抗为
1
Z2
R2
••
AF 1
2．振荡平衡条件
•
•
••
设 A A a ，F F f 则得 A F Aa F f 1
RC正弦波振荡电路-完整版课件
8.2 RC 正弦波振荡电路
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
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
LC-RC自激振荡电路原理ppt课件
值，使得Au下降，直到RF=2 R1时，稳定于AuF=1，
振荡稳定。
15
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：
uo t
RF
Au
思考：
若热敏电阻具有正温度系 数，应接在何处？
半导体 热敏电阻
R RF ∞
C
– ++ +
uO
R C R1
–
16
带稳幅环节的电路(2) 利用二极管的正向伏安
于 uo 幅值很小，尚不 足以使二极管导通，
R RF2 C
–∞ ++
R C R1
+ uO
–
正向二极管近于开路
此时， RF >2 R1。而 后，随着振荡幅度的增大，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。
18
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。
1
+R U1 C
RC 。–
。 U+ 2 –。
3 j( o ) o
式中
：o
1 RC
值，分且析u上2 与式可u1知同：相仅，当即网=络具o时有，选UU频12特性13 达，最fo决大
定于RC 。
9
U2 U1
幅频特性 90ο
相频特性
（f）
1
3
0ο
fo
f
fo
90ο
u2 与 u1 波形
u1
高频电子线路正弦波振荡器.ppt
单调谐放大器
高频电子线路——第4章 正弦波振荡器
3.相位(频率)稳定条件
相位稳定条件和频率稳定条件实质上是一回事
正弦信号相位φ和频率ω的关系：
d
dt
dt
振荡器的角频率 增大导致相位不断超前 相位 的不断超前表明角频率 增大
高频电子线路——第4章 正弦波振荡器
（1）相位(频率)稳定过程
原平衡态： L (0 ) f F 0
4.1.2 起振条件
1．起振过程分析
单调谐放大器
刚通电：电路中存在很宽的频谱的电的扰动，幅值很小
通电后：
1）谐振回路的选频功能，从扰动中选出 osc 分量(osc 0)
2）放大器工作在线性放大区， |T (josc)|>1 ，形成增幅振荡
3）忽略晶体管内部相移： f ＝0
回路谐振： L＝0
T (josc) =0，相移为零
起振 过程
平衡 状态
起振 过程
平衡 状态
输出波形：
高频电子线路——第4章 正弦波振荡器
4.1.4 稳定条件
1.平衡状态稳定分析：
（1）振荡电路中存在干扰
单调谐放大器
① 外部：电源电压、温度、湿度的变化，引起管子和回 路参数的变化。
② 内部：存在固有噪声(起振时的原始输入电压,进入平 衡后与输入电压叠加引起波动)。
单调谐放大器
外界干扰后： L (0 ) f F 0
Ub 相位超前 Ub 相位
升高
振荡回路相频特性 L 下降
L () f F 下降
L () f F 0
达到新的平衡 > 0
外界干扰消失后： L () f F 0
Ub 相位滞后 Ub 相位
降低
模拟电子技术课件：第23讲 正弦波振荡电路
4. 电容反馈式（电容三点式）电路
作用？
f0 2π
1 L C1C2 (C1 C2 )
若C C1且C C2，则
U i
U f
1 f0 2π LC
C
与放大电路参数无关
若要振荡频率高，则L、C1、C2的取值就要小。当电容减 小到一定程度时，晶体管的极间电容将并联在C1和C2上，影 响振荡频率。 特点：波形好，振荡频率调整范围小，适于频率固定的场合。
清华大学 华成英 hchya@
路中引入的是正反馈，且振荡频率可控。
在电扰动下，对于某一特定频率f0的信号形成正反馈：
Xo
X
' i
Xo
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。。
1. 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
X o A FX o
A F
1
A F
1
A F 2nπ
不符合相位条件 不符合幅度条件
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
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。
3. 电感反馈式电路
特点：耦合紧密，易振，振 幅大，C 用可调电容可获得 较宽范围的振荡频率。波形 较差，常含有高次谐波。
因为放大电路的输入电 阻就是它自身的负载， 故A 与F 具有相关性；若增大 N1，则 A 增大，F 减小。
由于电感对高频信号呈现较大的电抗，故波形中含高 次谐波，为使振荡波形好，采用电容反馈式电路。
LC-RC正弦波振荡电路
U2 U1 1
幅频特性
90ο
相频特性 （f）
3
0ο
fo
f
fo
90ο
u2 与 u
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
(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，
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
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。
18.1 自激振荡
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
C1
RB2 RE
CE
+UCC 选频电路
－
C1 L
通常再与线圈串联一 个较小的可变电容来调
反馈网络
C2 反相
节振荡频率。
反馈电压取自C2
振荡频率可达100MHz以上。
例3：图示电路能否产生正弦波振荡, 如果不能振
荡，加以改正。
解：直流电路合理。
旁路电容CE将反馈信 号旁路，即电路中不存
在反馈，所以电路不能
解:
(6) 反馈太强，波形变坏；
反馈线圈的圈数过多或 管子的β太大使反馈太
RB1 C
L
强而进入非线性区，使 波形变坏。
C1
+UCC RL
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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
♦ 非线性热惰性元件稳幅:
R f 1 用钨丝灯泡等正温度系数元件；
R f 2 用热敏电阻等负温度系数元件。
要求非线性惰性元件有足够的惰性,使其非线性
特性在信号周期内显现不出来。所以超低频正弦波
振荡器不能使用非线性惰性元件稳幅。
PPT课件
5
♦ 二极管自动稳幅电路
将二极管串接在 R f 2
通路中，利用二极管微
v1 t Asin 0t v0 t Acos0t
1
PPT课件 0 RC
11
3.4 石英晶体振荡电路
1. 正弦振荡器的频率稳定问题
一、频率稳定性
振荡器的频率稳定度是指由于外界条件的变化，引起振荡器 的实际工作频率偏离标称频率的程度 。
一般用角频率或频率的相对变化量，即=–0为角频 率偏移 ，f=f-f0为频率偏移，称为绝对频率稳定度。另一种 表示，即/0 或f/f0来表示，其中0为振荡角频率，称为 相对频率稳定度； 根据测试时间的长短, 将频率稳定度分成长期频稳度、 短期频 稳度和瞬时频稳度三种, 测试时间分别为一天以上、 一天以内 和一秒以内 长期频稳度主要取决于元器件的老化特性, 短期频稳度主要取
RC正弦波振荡电路
PPT课件
1
3.8 RC振荡器
较低的振荡频率一般都采用 RC 振荡器
RC 振荡器的主要优点:
结构简单 经济方便
RC 振荡器和 LC 振荡器工作原理相同,结构上也
是由放大器和正反馈网络两部分,区别仅在于用 RC
选择网络来代替 LC 回路.
RC 振荡器也必须满足振幅和相位条件.
即:
AF=1
变电阻随导通电流变化
的特性改变负反馈深度。
例如，当输出幅度增大
时，流过二极管的电流
增大，二极管的等效微
变电阻减小，电路的负
反馈增大，使输出幅度
降低。
PPT课件
6
♦场效应管稳幅 将场效应管当作一 个压 控电阻使用，代替 电阻Rf1，当输出电压幅 度增大时，使场效应管 的等效电阻也增大，负 反馈加强，从而使输出 电压幅度减小，实现稳 幅。
B
振荡频率为
B
1 3
1f 2
3f 0 j(1RC
2RC
f1
1
PPTR课件C
)
4
● 稳幅措施
因为不可能有
A U o
0 ，故应使
B Uo
0 ，使
负反馈随输出电压Uo 的增大而增大。
具体措施采用非线性惰性反馈稳幅。R f 1采用正
温度系数的元件, R f 2采 用负温度系数的元件。
决于电源电压和环境温度的变化以及电路参数的变化等等, 而
的 具(2故3,有 相 )为R相相 位 C了相的位相 移 平使移信超衡 移1相值号8前 条器与0移频o的 件的频的 网 率,相 率工 相R功 络C相移 对作 能 倒相 关立.相 原 网移 ,.理络 因1器8此0必o,,当须 至少RC要参用数三Rb一2节定移R时e相,网C相e 络位R,值1且与可一以定R2证明
如果相采位用滞相后同的的相RC移相网移络网络,振荡频率为:
1
f C
U1
+U -
2 6 RC
c R Uo
I
起振条R 件为: hfe 29
U1 +UR -
C Uo
I
Uo φ
I
I UR
U1
φ
UC
U1
PPT课件
Uo
8
积分式RC正弦波振荡器
• 1.基本原理
• 积分式RC正弦波振荡器的基本原
dt
PPT课件
10
对于同相积分器A2可有
v0
t
1 RC
v1
t
dt
对于反相积分器A1可有
v1
t
1 RC
v0
t
dt
v1
t
1 R2C 2
v1
t dtdt
d
2v1 t
dt 2
1 R 2C 2
v1
t
0
它是一个标准正弦振荡方程式，其解为
A F 2 n , ( n 0 ,1,2 ...)
根据 RC 网络不同可将 RC 振荡器分为:
相移振荡器 桥式振荡器
选频特性比LC选频网络差得多，电路中常采用负反馈以提高电路的选频特性。
放大器工作于线性(甲类),故不能用自生P反PT偏课压件 稳幅，常采用非线性惰性反馈实现稳2 幅。
PPT课件
7
两种相移网络具有如下特点:
(1R)单C节相R移C相振移荡电器路所产生的相移在 0—90o之间,但最Ec 大相移不超
(21)过,电 输输90出出路 o 电电结 压压从构 幅集度电也极随经频率RC变化相而变化,R但b1 输出Rc电C压1 总小C于2 输入C3
移器反电馈 压,到且基相极移,越为大满,足输振出荡 越器 小,当相移 90o 时,输出趋于零.