第二章 正弦波振荡器
正弦波振荡电路的分析方法
波形产生电路的设计1 正弦波振荡电路的分析方法2 RC 正弦波振荡电路3 LC 正弦波振荡电路4 石英晶体振荡器5 非正弦波发生电路一、正弦波振荡电路的分析方法 1．产生正弦波振荡的条件如果反馈电压 u f 与原输入信号 u i 完全相等，则即使无外输入信号，放大电路输出端也有一个正弦波信号——自激振荡。
由此知放大电路产生自激振荡的条件是：i f U U 即：ii o f U U A F U F U 所以产生正弦波振荡的条件是：1 FA 1 FA ——幅度平衡条件 π2arg FA n F A ,2,1,0 n——相位平衡条件2. 分析步骤：（1）判断能否产生正弦波振荡a. 检查电路是否具备正弦波振荡的组成部分；b. 检查放大电路的静态工作点是否能保证放大电路正常工作；c. 分析电路是否满足自激振荡的相位平衡条件和振幅平衡条件。
(2) 判断相位平衡条件的方法是：瞬时极性法。
估算振荡频率和起振条件, 振荡频率由相位平衡条件决定。
a.写出回路增益FA 的表示式 b.令π2F A n ，即可求得满足该条件的0f ，此频率即为振荡频率；c.令0f f 时的1 FA ，即得起振条件。
3．正弦波产生电路一般应包括以下几个基本组成部分:(1) 放大电路。
~i U 放大电路A i o U A U 反馈网络F t U U sin 2ii O f U F U(2) 反馈网络。
(3) 选频网络。
(4) 稳幅电路。
判断一个电路是否为正弦波振荡器, 就看其组成是否含有上述四个部分。
二、RC 正弦波振荡电路(文氏电桥) （一）RC 串并联网络振荡电路 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 —— R F 与 R 组成的负反馈电路。
1．RC 串并联网络的选频特性)1j()1(1j 1j 1j 11221122122211222212f C R C R C C R R C R R C R C R R UU F取 R 1 = R 2 = R ， C 1 = C 2 = C ，令 RC1则： )j(3100F得 RC 串并联电路的幅频特性为：图8.2.2Z 1Z 2FF1/3+90º-90º2002)(31F相频特性为：3arctg0F时，当RC 1031 F 最大， F = 0。
第二章 放大和振荡电路
第二章放大和振荡电路第一节低频电压放大线路一、填空题1、放大电路按三极管连接方式可分为、和。
2、共发射极放大电路的输入端由和组成，输出端由和组成。
3、放大电路设置静态工作点的目的是。
4、放大器中晶体三极管静态工作点是指、和。
5、放大电路工作在动态时，u CE、i B、i C都是由和组成。
6、在共发射极放大电路中，输出电压u0和输入电压Ui相位。
7、为防止失真，放大器发射结电压直流分量U BEO应比输入信号峰值，并且要大于发射结的。
二、判断题（正确的在括号中打“√”，错误的打“×”）（）1、在晶体三极管放大电路中，三极管发射结加正向电压，集电结加反向电压。
（）2、放大器不设置静态工作点时，由于三极管的发射结有死区和三极管输入特性曲线的非线性，会产生失真。
（）3、共射极放大电路输出电压和输入电压相位相反，所以该电路也被称为反相器。
（）4、在晶体三极管低频电压放大电路中，输入电压如图2－1a所示，则输出电压波形应该如图2－1b所示。
三、选择题（将正确答案的序号填入括号中）1、低频放大电路放大的对象是电压、电流的（）。
A、稳定值B、变化量C、平均值2、放大电路工作在动态时，为避免失真，发射结电压直流分量和交流分量的大小关系通常为（）。
A、直流分量大B、交流分量大C、直流分量和交流分量相等3、在晶体三极管共射极低频电压放大电路中，输出电压应视为（）。
A、u0＝i C R CB、u0＝－i C R CC、u0＝－i C R C四、问答题1、什么是放大电路的静态？什么是放大电路的动态？2、共射极基本放大电路中各元件的作用是什么？第二节 共发射极放大电路的分析一、填空题 1、画放大电路的直流通路时，把 看成开路；画放大电路的交流通路时，把 和 看成短路。
2、利用 通路可以近似估算放大电路的静态工作点；利用 通路，可以估算放大器的输入电阻、输出电阻和电压放大倍数。
3、小功率三极管的输入电阻r BE ＝ （经验公式）。
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
正弦波振荡器的设计 高频电子线路课程设计
正弦波振荡器的设计高频电子线路课程设计
正弦波振荡器是一种能够产生正弦波的振荡器，在电子线路设计中非常重要。
它有着
广泛的应用，如信号源、调制器和解调器等。
本文主要介绍电子工程中一种高频正弦波振
荡器的设计原理。
正弦波振荡器的设计需要考虑的因素很多，其中比较重要的参数有振荡频率、可靠性、污染物、灵敏度和稳定性等。
综合以上几个参数可以构建出一个满足要求的正弦波振荡器。
实现正弦波振荡器的设计，首先需要搭建电路，电路框图如下所示：
（图）
这是一个普通的多级高频正弦波振荡电路。
它包括四个级别，分别是上放大级、下放
大级、延迟级和信号调节级。
由于这个电路有两个放大级，其频率可以调节范围比较大，但最大的频率不能超过2GHz。
像栅极电容器、延迟电阻等元件可用来控制和调节振荡频率。
这些元件不仅可提升振荡频率，而且还可以降低振荡振幅，以及改善振荡器的可靠
性和稳定性。
正弦波振荡器的设计是一项有趣的研究课题。
它可以满足工业和商业应用的各种需求，正弦波的清晰度和稳定度也极大地增强了电子设备的可靠性。
高频正弦波振荡器的设计原
理完全可以参考上文的框图，依据电路的架构结合参数，可以根据不同的特性需求进行振
荡电路的搭建。
具体实施方法还需要实验进行最后的优化，以获得更好的设计效果。
1-5振荡器
第五节 正弦波振荡电路振荡电路是一种能量转换装置，它无需外加信号，就能自动地将直流电能转换成具有一定频率、一定幅度和一定波形的交流信号。
一、正弦波振荡器的基本知识1．正弦波振荡器的组成正弦波振荡器主要由放大电路、选频电路和反馈网络组成。
（1）放大电路利用三极管的电流放大作用使电路具有足够的放大倍数。
（2）选频电路对某个特定频率的信号产生谐振，从而保证正弦波振荡器具有单一的工作频率。
（3）反馈网络将输出信号正反馈到放大电路的输入端，作为输入信号，使电路产生自激振荡。
2．自激振荡的过程当振荡器接通电源的瞬间，电路受到扰动，在放大器的输入端产生一个微弱的扰动电压，经放大器放大、选频后，通过正反馈网络回送到输入端，形成放大→选频→正反馈→再放大的过程，使输出信号的幅度逐渐增大，震荡便由小到大地建立起来。
当振荡信号幅度达到一定值时，由于三极管非线性的限制作用，使振幅不再增大，最终使电路维持稳幅振荡。
3．自激振荡的条件振荡电路要产生自激振荡必须同时满足下列两个条件：（1）相位平衡条件反馈电压的相位与输入电压的相位相同，即为正反馈。
ϕ=2nπ （n=0，1，2，…）ϕ为v f与v i的相位差（2）振幅平衡条件反馈电压的幅度与输入电压的幅度相等，这是电路维持稳幅振荡的振幅条件。
A v F≥1 F反馈系数起振时A v F＞1，稳幅振荡时A v F=1。
二、RC振荡器RC振荡器主要由RC选频反馈网络和放大器组成，常见的类型有桥式振荡电路和移相式振荡电路。
RC桥式振荡电路的基本原理：1．RC串并联选频网络图a 为RC 串并联选频网络，它由R 2、C 2并联后与R 1、C 1串联组成，一般取R 1= R 2= R ，C 1= C 2= C ，它的选频特性如图b 、c ，输入电压v i 的幅度一定时，输入信号频率变化会引起输出电压v o 幅度和相位的变化。
当输入信号v i 的频率等于选频频率时，输出电压幅度最高，为v i /3，而且它们的相位差为零。
模电课件91正弦波振荡电路的组成及振荡条件(精)
F ，若 （3）分析是否满足幅度条件，检验 A
① ②
F ＜1，则不可能振荡。 A
F 》1，能振荡，但输出波形明显失真。 A
F ＞1，产生振荡。振荡稳定后，有稳幅措施，振荡稳定，而且 ③ A 输出波形失真小。
பைடு நூலகம்图9.1 振荡器的方框图
比较图9.1(a) 和 (b)可以看出负反馈放大电路和正 i 0 反馈振荡电路的区别。由于振荡电路的输入信号X X 。由于正、负号的改变，有下式： 所以 X d f
振荡条件： A F 1 A A f F 1 F 幅度平衡条件： A 1 A
动画9-1
相位平衡条件：AF = A+ F= 2n
9.1.3 起振条件和稳幅原理
振荡器在刚刚起振时，为了克服电路中 的损耗，需要正反馈强一些，即要求：
F |1 |A
这称为起振条件。 . . 既然 | A F | 1 ，起振后就要产生增幅 振荡，电路必然产生失真。要靠稳幅环节作 用，获得正弦波输出。
如果正反馈量大，则增幅，输出幅度越来 越大，最后由三极管的非线性限幅，这必然产 生非线性失真。 反之，如果正反馈量不足，则减幅，可能 停振，为此振荡电路要有一个稳幅电路。
为了获得单一频率的正弦波输出，应该有 选频网络，选频网络往往和正反馈网络或放大 电路合而为一。选频网络由R、C和L、C等电 抗性元件组成。正弦波振荡器的名称一般由选 频网络来命名。 正弦波发生电路的组成: 放大电路 正反馈网络 选频网络 稳幅电路
9.1.2 产生正弦波的条件
产生正弦波的条件与负反馈放大电路
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
实验七 RC正弦波振荡器
三、实验设备
1．双踪示波器 2．现代电子技术实验台
3. 示波器
四、实验内容及步骤
1．按图3.6.1接线。 2．用示波器观察输出波形。 3. 测上述电路输出频率（示波器读取）。 4．改变振荡频率。 在实验台上使文氏桥电容C1=C2=0.1μ。 思考： (1)若元件完好，接线正确，电源电压正常，而Uo=0,原 因何在？应怎么办？
实验六
一、实验目的
RC正弦波振荡器
1．掌握桥式RC正弦波振荡电路的构成及工作原理。 2．熟悉正弦波振荡电路的调整、测试方法。 3．观察RC参数对振荡频率的影响，学习振荡频率的测 定方法。
二、 实验原理
如图3.6.1由运算放大器和文氏电桥组成RC正弦 波振荡器，其中RP1 、 C1 、R2 、 C2组成正反馈网 络选频网络。
1 1 当 0 时,正反馈系数: F 3 RC 图3.6.1中，R1、 Rf 是负反馈网络，是为了改善振荡波形 和稳定振幅而引入的。其负反馈系数为：F R1
R1 R f
1 当 f f0 时，正反馈系数: F 1 2 RC 3
电路还必须满足Rf>2R1的关系，否则，会引起波形严 重失真。 调试时，适当调整负反馈的强弱，使放大器的电压放大 倍数A略大于3，振荡器就可以起振，输出正弦波信号；若A 的值远大于3，则输出的正弦波信号易产生非线性失真；若 A的值小于3，因不满足幅度平衡条件，故振荡器不起振。
47K
RP1
10K
0.2μ 2K
A1
R2
A
0.2μ
3.6.1 集成运放构成桥式RC正弦波振荡器
10K
为了分析方便起见，选择元件时使R2=Rp1=R， C1=C2=C。正反馈网络的反馈系数为：
正弦波振荡电路
又
& & & & AF = AF ∠ a + f = AF ∠ a + f
AF = AF =1
所以振荡条件为
振幅平衡条件
n = 0,1, 2,
a + f = 2nπ,
与负反馈自激振荡的条件比较
...
相位平衡条件
自激振荡条件
&& AF = 1
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2、起振和稳幅
起振 ———保证振荡器能从无到有建立起振荡。 起振信号源
式电路。 式电路。
特点：耦合紧密，易振， 特点：耦合紧密，易振，振 幅大， 幅大，C 用可调电容可获得 较宽范围的振荡频率。 较宽范围的振荡频率。波形 较差，常含有高次谐波。 较差，常含有高次谐波。
3 、 三点式LC振荡电路
3. 电容三点式振荡电路
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+
1 f0 ≈ 2π L C1C2 (C1 + C2 )
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9.6、RC桥式正弦波振荡电路 、 桥式正弦波振荡电路
电路组成 RC串并联选频网络的选频特性 振荡电路工作原理 稳幅措施
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1、电路组成
不符合相位条件 不符合相位条件
1)是否可用共射放大电路？ 是否可用共射放大电路？ 是否可用共射放大电路 2)是否可用共集放大电路？ 是否可用共集放大电路？ 是否可用共集放大电路 3)是否可用共基放大电路？ 是否可用共基放大电路？ 是否可用共基放大电路 4)是否可用两级共射放大电路？ 是否可用两级共射放大电路？ 是否可用两级共射放大电路
C << C 0 + C s
C f s′ = f s 1 + 2(C 0 + C s )
模电RC正弦波振荡电路课程设计
课程设计课程名称：模拟电子技术A设计名称：RC正弦波振荡电路专业班级：学号：学生姓名：指导教师：2018年1月5 日XX大学课程设计任务书学生姓名专业班级课程名称模拟电子技术A设计名称RC正弦波振荡电路设计设计周数 1 设计任务主要设计参数⑴振荡频率：500Hz；⑵振荡频率测量值与理论值的相对误差小于；⑶振幅基本稳定，振荡波形对称；⑷电源电压变化在以内时，无明显非线性失真。
设计内容设计要求⑴RC正弦波振荡电路形式有多种，按照设计要求，提出两种设计方案，进行比较后确定选用方案。
⑵用Multisim软件设计电路原理图；②根据电路功能及技术指标要求，计算电路各元件的参数；③对所设计电路进行仿真、调试，使所设计电路能实现设计要求。
④对仿真过程和仿真结果进行分析。
⑤将仿真测得的正弦波频率,输出幅值分别与理论计算值进行比较,分析产生误差的原因。
⑥如果所设计的RC正弦波振荡电路不能起振，一个条件哪个参数？如何调节？（通过仿真验证）⑦如果输出波形失真，应该调节哪个参数？如何调节？（通过仿真验证）主要参考资料[1]华中科技大学电子技术课程组编，康华光主编.电子技术基础.模拟部分.第五版.北京：高等教育出版社，2010[2]华中科技大学电子技术课程组编，康华光主编.电子技术基础.数字部分.第五版.北京：高等教育出版社，2011[3]刘原主编.电路分析基础.北京：电子工业出版社，2011[4]及力主编.Protel 99 SE原理图与PCB设计教程.北京：电子工业出版社，2007[5]（日）稻叶保著，何希才，尤克译.振荡电路的设计与应用.北京：科学出版社，2004学生提交归档文件“课程设计说明书”一本（用word编辑排版打印）要求：内容准确，表述清晰、调理，图文详尽。
注：1.课程设计完成后，学生提交的归档文件应按照：封面—任务书—说明书—图纸的顺序进行装订上交（大张图纸不必装订）。
2.可根据实际内容需要续表，但应保持原格式不变。