3第三章 振荡电路资料
3-1-2 电路组成原则
三点式(三端式)振荡器电路组成原则
b b e e
c
c
回路部分的特点： 三个抽头；与振荡管的三个极e、b、c相连
18
回顾不同组态放大器的特点：
1、共射放大器：输入-输出反相，电压增益 > 1
参考点GND：射极；输入：基极；输出：集电极。 2、共集放大器(射随器)：输入-输出同相，电压增 益 < 1 参考点GND：集电极；输入：基极；输出：射极。
第三章
振荡电路
1
主要内容
3-1 LC正弦波振荡器 3-2 LC正弦振荡电路的频率稳定性 3-3 石英晶体振荡器
2
作业
P78:3-3，3-5，3-9
3
内容要点 ●正反馈自激 (起振)与平衡原理、条件 ●基本型的LC三点式振荡器原理与分析 ●改进型的LC三点式振荡器原理与分析 ●晶体振荡器原理
3.直流/交流 换能装置
＋
◢电源提供 直流能量
1.并联 LC回路
＋
Uf
－
Uo
－
5
2.反馈网络
1、在谐振放大器中引入正反馈，以自激方式产生振荡电压 （正反馈的原理；自激条件；振荡电路结构）
建立正反馈振荡基本理论
2、基本型的LC三点式振荡器 （三点式振荡器组成原则；LC电容/电感三点式振荡器分析）
3、共基放大器：输入-输出同相，电压增益 > 1
参考点GND：基极；输入：射极；输出：集电极。
19
无论放大器是何 组态(共基/共射/ 共集)，就交流电 压的瞬时极性而 言，射极与集电 极相位相同，基 极与集电极和射 极相位相反。
i Xce Xcb Xeb
20
共射放大器：输入-输出反相，电压增益 > 1 参考点GND：射极；输入：基极；输出：集电极
4
●LC正弦波振荡器原理电路
组成正弦波振荡器必须包含以下部分: 1)由储能元件所组成的决定振荡频率的储能回路(例如:LC谐振回路,RC选频 网络,石英晶体谐振器); 2)控制能量补充的反馈控制网络(例如:变压器电路,电感或电容分压电路); 3)作为补充能量损耗的直流能源与换能器件(例如晶体管,电子管,场效应管 以及线性集成电路)
U o ( j ) / U i ( j ) 1 U f ( j ) / U i ( j ) U o ( j ) / U i ( j ) Au 0 ( j ) Au 0 ( j ) U ( j ) U ( j ) f 1 Au 0 ( j ) B( j ) 1 T ( j ) 1 o U i ( j ) U o ( j )
.－
8
环路回归比定义为：
U o ( j ) U f ( j ) T ( j ) Au 0 ( j) B( j) T ()e j ( ) Ui ( j ) Ui ( j ) U o ( j ) U f ( j )
9
若同时满足平衡条件：
s
T ( j )
i
U f ( j ) U i ( j )
f
T Au 0 B 1 U ( j) U ( j) U 2n , n 0, 1,
( j)
则： 反馈电压Uf 与净输入电压Ui 幅度和相 位完全相等，振荡电路工作处于稳态， 或平衡状态。这时完全可以不需要输 入电压源Us 而维持振荡电压输出。自 激产生的交流振荡输出电压，是经过 放大器这一换能装置将直流电源能量 换成了交流输出能量。
1、刚起振时，交流振荡电压幅度很小，主放大 器设计得有电压增益(共基、共射组态放大器的 Au0 >1) ，显然此时的放大器就是《模电》中 讲过的小信号线性交流放大器，分析方法相同， 都用“微变等效电路”。 2、“自激条件”是如何过渡到“平衡条件”的 呢？ 随着输出幅度的变大，正反馈到输入的电压也在 增大，直到振荡管进入非线性区，尤其是截止区， 晶体管工作在大信号非线性状态，放大器将工作 在丙类状态，最终使输出平衡在某一输出电平上。
引入“反馈”的放大器：要么负反馈放大；要么正反馈自 激
主放大器 反馈网络
＋
＋ －
US
.
＋
Ui
－
.
－ ＋
Auo
Uo Ui
Uo
.
＋ －
B
Uf Uo
Uf
.
Uf
U o ( j ) U o ( j ) Auf ( j ) U s ( j ) U i ( j ) U f ( j )
13
当振荡电路中的反馈系数B确定后，要求 主放大器电压增益必须满足
Au 0
1 B
才保证电路可能起振
14
反馈型振荡器起振机理
15
上电瞬间，集电极电流波形非常杂乱， 正是这些“杂乱波形”包含了丰富的 频率分量，其中就包含有谐振频率分 量，该分量经正反馈选频放大，振荡 电压逐步建立起来。
16
问题分析
建立基本的振荡电路概念
如何提高振荡器输出信号的频率稳定性 （影响频稳度的因素与改进频稳度的措施）
提高频稳度的电路措施
6
3、改进型的LC三点式振荡器 （振荡器组成特点、原理分析）
还需进一步提高振荡器频稳度
继续提高频稳度的电路措施
4、晶体振荡器 （晶体谐振特性；基音与泛音晶振）
7
3-1 LC正弦波振荡器 3-1-1 反馈f (ti )
Uo U f T Au 0 B 1 Ui Ui Uo Uf
Uo
输出电压才能增加，所以，回归比必须满足：
12
此外，回归比的总相移还应满足正反馈的要求，即
2n ,
n 0, 1,
综合起来，有自激条件（起振条件）为
T Au 0 B 1 2n , n 0, 1,
10
从振荡电路上电到处平衡状态之间的暂态是什么？有什 么特殊要求？
上电↓ 时刻
起振阶段[暂态]
平衡阶段[稳态]
t
0 ti
tj
ts
11
上电↓ 时刻
起振阶段[暂态]
平衡阶段[稳态]
t
Auo
Uo Ui
0
ti
tj
ts
Us ( j) Ui ( j) U f ( j)
在起振阶段，振荡输出电压从无到有、从小到大 建立起来。如果“主放大器”的电压增益Au0固 定，只有净输入电压（即正反馈电压）不断增加， 就是说，在 0 t tS ，必须有： B U
振荡电路(教学课件)高二物理(人教版2019选择性必修第二册)
电磁振荡的产生
02
2.振荡电路的工作原理
电流I
正向放电
正向充电
反向放电
反向充电
+
+
-
-
+
-
-
+
+
-
0
t
电容器
电量Q 0
t
电磁振荡的图象分析
电磁振荡中的能量变化
02
i
0
T
4
T
2
3T
2
时
间
t
T
t
0
0
T
4
T
2
3T
2
T t
E
0
T
4
T
2
3T
2
T t
Q
T
4
T
2
3T
2
T
0
T
4
T
2
3T
2
Tt
电
流
I
零
电
量
Q
零
最大
②电场能（或磁场能）完成两次周期性变化。
课堂总结
放电
LC振荡电路
振荡过程
充电
电
磁
振
荡
周期 T
描述物理量
频率
2 LC
f
1
2 LC
巩固提升
1.(振荡电路的各物理量的变化)下图为某时刻LC振荡电路中电容器电场
的方向和电流的方向,则下列说法正确的是(
)
A.电容器正在放电
B.电感线圈的磁场能正在减少
能最大,磁场能最小.
②放电完毕:电场能向磁场能转化完毕,磁场
能最大,电场能最小.
《振荡电路》课件
振荡电路通过正反馈和选频网络 ，使得电路中的信号不断放大并 产生自激，从而输出稳定的交流 信号。
振荡电路的分类
按照频率调节方式
按照反馈方式
可以分为调频振荡电路和调相振荡电 路。
可以分为正反馈振荡电路和负反馈振 荡电路。
按照波形不同
可以分为正弦波振荡电路和方波振荡 电路等。
振荡电路的应用
通信领域
放大器
总结词
放大器是振荡电路中的关键元件之一，用于放大信号。
详细描述
放大器的作用是将输入信号进行放大，提供足够的能量以维持振荡。放大器通 常由晶体管、集成电路或运算放大器等器件组成。在振荡电路中，放大器的作 用是将反馈信号进行放大，以维持振荡的持续输出。
反馈元件
总结词
反馈元件是振荡电路中的关键元件之一，用于将输出信号反馈回输入端。
04
CATALOGUE
常见振荡电路
RC振荡电路
RC电路
由电阻（R）和电容（C）组成的电路。
特点
结构简单，成本低，常用于脉冲和数字电路 。
工作原理
通过RC电路的充放电过程产生振荡。
频率计算
f = 1 / (2πRC)，其中f为振荡频率。
LC振荡电路
01
LC电路
由电感（L）和电容（C）组成的电 路。
高频率、低噪声振荡电路
研究开发高频率、低噪声的振荡电路是当前的重要方向，这类电路具有更高的频率稳定 性和更低的相位噪声，能够满足通信、雷达等高端领域的需求。
智能控制振荡电路
将智能控制技术与振荡电路相结合，可以实现自适应调节、远程控制等功能，提高振荡 电路的应用范围和灵活性。
未来发展方向与挑战
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
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
高二物理电磁振荡3
• 周期T 和频率f 跟自感系数L和电容C的关系是：
五.例题：LC振荡电路中电容器极板上电量q 随
时间t变化的图线如图，由图可知：
A、在t1时刻电路中的磁场能最小 B、从t1到t2 ，电路中的电流值不断变小 C、从t2到t3 ，电容器不断充电 D、在t4时刻电容器的电场能最小 q
o
t1 t2 t3 t4 t
答案：ACD
课堂练习： 1、 LC振荡电路中某时的状态如
图，试作出 q—t 和I—t 图线。
++ ++ -- --
i q
t
t
2、在LC振荡电路中，在电容器充电完毕未开
始放电时，正确的说法是： A、电场能正向磁场能转化 B、磁场能正向电场能转化 C、电路里的电场最强 D、电路里的磁场最强
总结：
LC振荡电路产生振荡电流的物理原 因是电容器的充放电作用和线圈的自感 作用；
(2)电场能与磁场能交替转化
放电
电场能
同
充电
步 变
电容器电压ｕ
化 电容器带电量ｑ
磁场能 同 步 变
电路中电流ｉ 化
步调相反
(3)变化规律的图象描述：
i
q
o
t
o
t
磁场能
电场能
o
o t
t
4、电磁振荡：
在振荡电路产生振荡电流的过程 中，电容器极板上的电荷、通过线圈 的电流，以及跟电荷和电流相联系的 电场和磁场都发生周期性的变化，这 种现象叫电磁振荡。电磁波是由电磁 振荡产生的.
新课标高中物理选修3-4
一、振荡电流与振荡电路概念：
1、振荡电流：
大小和方向都做周期性变化的电流叫做振荡电流
2、振荡电路：
振荡电路
振荡电路的用途和振荡条件不需要外加信号就能自动地把直流电能转换成具有一定振幅和一定频率的交流信号的电路就称为振荡电路或振荡器。
这种现象也叫做自激振荡。
或者说，能够产生交流信号的电路就叫做振荡电路。
一个振荡器必须包括三部分：放大器、正反馈电路和选频网络。
放大器能对振荡器输入端所加的输入信号予以放大使输出信号保持恒定的数值。
正反馈电路保证向振荡器输入端提供的反馈信号是相位相同的，只有这样才能使振荡维持下去。
选频网络则只允许某个特定频率f 0 能通过，使振荡器产生单一频率的输出。
振荡器能不能振荡起来并维持稳定的输出是由以下两个条件决定的；一个是反馈电压u f 和输入电压U i 要相等，这是振幅平衡条件。
二是u f 和u i 必须相位相同，这是相位平衡条件，也就是说必须保证是正反馈。
一般情况下，振幅平衡条件往往容易做到，所以在判断一个振荡电路能否振荡，主要是看它的相位平衡条件是否成立。
振荡器按振荡频率的高低可分成超低频（20 赫以下）、低频（20 赫～200 千赫）、高频（200 千赫～30 兆赫）和超高频（10 兆赫～350 兆赫）等几种。
按振荡波形可分成正弦波振荡和非正弦波振荡两类。
正弦波振荡器按照选频网络所用的元件可以分成LC 振荡器、RC 振荡器和石英晶体振荡器三种。
石英晶体振荡器有很高的频率稳定度，只在要求很高的场合使用。
在一般家用电器中，大量使用着各种L C 振荡器和RC 振荡器。
LC 振荡器LC 振荡器的选频网络是LC 谐振电路。
它们的振荡频率都比较高，常见电路有3 种。
（1 ）变压器反馈LC 振荡电路图1 （a ）是变压器反馈LC 振荡电路。
晶体管VT 是共发射极放大器。
变压器T 的初级是起选频作用的LC 谐振电路，变压器T 的次级向放大器输入提供正反馈信号。
接通电源时，LC 回路中出现微弱的瞬变电流，但是只有频率和回路谐振频率f 0 相同的电流才能在回路两端产生较高的电压，这个电压通过变压器初次级L1 、L2 的耦合又送回到晶体管V 的基极。
电路中的振荡电路基础概念
电路中的振荡电路基础概念电路中的振荡电路是一种能够产生周期性电信号的电路。
振荡电路广泛应用于通信、无线电和电子设备中。
它们能够产生稳定的信号，并用于频率调制、定时和计时等功能。
1. 振荡电路的基本构成振荡电路由三个主要组件组成：反馈网络、放大器以及能量源。
反馈网络将输出信号返回到放大器的输入端，从而产生正反馈。
这种正反馈导致电路产生自激振荡，即产生连续的电信号。
2. 振荡电路的工作原理振荡电路的工作原理基于正反馈和谐振。
正反馈使得电路生成的信号幅度随时间增加，直到达到稳定状态。
谐振则确保电路能够产生特定频率的信号。
3. 振荡电路的分类振荡电路可分为多种类型，包括简单振荡器、LC振荡器、RC振荡器、晶体振荡器等。
每种类型的振荡电路都有其特定的应用领域和工作原理。
4. 简单振荡器简单振荡器是最基本的振荡电路，由放大器和反馈网络组成。
其中的共射放大器或共基放大器可以产生正反馈，从而实现振荡。
简单振荡器常用于天线驱动器、声频振荡器等应用中。
5. LC振荡器LC振荡器由电感器和电容器组成，可以产生高频信号。
其中的LC谐振电路决定了振荡器的频率稳定性。
LC振荡器常用于无线电发射机、接收机等设备中。
6. RC振荡器RC振荡器由电阻器和电容器组成，比LC振荡器更简单。
RC振荡器常用于低频应用，如音频振荡器、定时器等。
7. 晶体振荡器晶体振荡器是一种高稳定性的振荡电路，使用压电晶体作为主要振荡元件。
晶体振荡器在无线通信、计算机系统中具有重要应用，提供高精度和稳定的时钟信号。
总结：振荡电路是电子设备中极为重要的组成部分，能够产生稳定的周期性信号。
从简单振荡器到LC振荡器、RC振荡器再到晶体振荡器，每种振荡电路都有其特定的应用领域和工作原理。
了解和掌握振荡电路的基本概念，对于电子工程师和电路设计师来说至关重要。
振荡电路分析PPT讲稿
若电感首端或尾端交流接地，则另两端点相位相同。
9
电路的交流通路如图，
可以看出满足相位条件；
幅值条件在BJT的β及Q值
一定条件下容易满足，故
该电路能够起振。其振荡
频率为：
1
fo
2
L'C
其中L’为谐振回路等效电感。
L' L1 L2 2M （M为L1、L2间互感）
式因中数，Q是 用ROL来 评O1RC价电R1 路CL 选频，特称性为的回指路标品。质
对LC振荡电路，Z为实常数，故谐振电 抗为纯阻抗。
4
当L越大， C越小，R也越小时，则谐振时 Q值越大，Z也越大，即满足振幅条件。 另外，Z还是fo的函数。谐振时Q值越大，Z 的相角随fo变化也越急剧，即选频效果越好。
分析以共基放大电路为基础的振荡电路工作原理。
12
二 、石英晶体正弦波振荡电路
LC振荡电路虽可以产生较高频率正弦波和较好的 稳定度，但其值有时会受到温度影响和制造工艺的限 制。在实际通信电路和数字电路中要求高频率和高稳 定性的振荡器，此时一般采用石英晶体振荡器。
石英晶体振荡电路是用石英晶体取代LC振荡电路 中的L、C元件组成的正弦波振荡电路，其频率稳定度 达10-9~10-11。
当晶片振动时，机械振动的惯性等效为电感L，其值 为几毫亨到几十毫亨。晶片的弹性等效为电容C，其值 仅为0．01到0．1pF，因此C<<Co。晶片的摩擦损耗等 效为电阻R，其值约为100Ω，理想情况下R=0。
15
当等效电路中的L、C、R支
路产生串联谐振时，该支路 呈纯阻性，等效电阻为R， 谐振频率
fS
•
1 Uf
【精品】振荡电路课件..教学课件
RC选频电路
RC振荡器
RC振荡器
• 1、RC串、并联回路的选频特性
• （1）输出电压υ2的幅频特性 • 在RC串、并联回路中，当输入信号频率较低时，C1、C2的容抗均很大
。在R1、C1串联部分，，因此C1上分压大得多，R1分压可忽略。在R2C2 并联部分，，因此R2支路的分流量比C2支路大得多，C2上的分流量可 忽略。这时的串、并联网络等效。频率越低，C1容抗越大，R2分压越 少，υ2幅度越小。 • 当输出信号频率较高时，C1、C2容抗均很小。在R1、C1串联部分，的 串联分压作用可以忽略；在R2C2并联部分，，R2分流作用可以忽略， 此时的RC串、并联等效电路ƒ越高，C2容抗越小，分压越少，输出电压 υ2幅度越低。 • 只有在谐振频率ƒ0上，输出电压幅度最大。偏离这个频率，输出电压 幅度迅速减小，这就是RC串、并联网络的选频特性。
的条件。同时，只要三极管β和变 压即器可满L1与足L幅2匝度数平比衡选条择件恰A当F≥，1。
LC振荡器
变压器反馈式振荡电路3种形式
变压器反馈式振荡器的特点 是电路容易起振。因对三 极管β要求不高，反馈绕 组匝数也易于调节而满足 幅度平衡条件。反馈绕组 只要接法正确即能满足相 位平衡条件。但由于变压 器分布参数的限制，变压 器反馈式振荡器的振荡频 率不可能太高，一般只有 几千赫到几兆赫。
振荡的基本概念与原理
1.概念： 不需要外来信号，直流电变交流电
2.振荡器分类： 1）正弦波振荡器
LC振荡器（变压器反馈式、电感反馈式、电容 反馈式）
RC振荡器 （RC选频式、RC移相式） 石英晶体振荡器 2）非正弦波振荡器
LC回路中的自由振荡
电路及波形
电路图
阻尼振荡波形
等幅振荡 波形
振荡电路
压电效应： 按一定方位角切下的石英晶体薄片，叫石英晶片。在晶片的 两个对面上喷涂一对金属极板，引出两个电极，加以封装， 就构成石英晶体谐振器。 在晶片上加压力，晶片表面会产生电荷；当压力变为拉力时， 电荷的极性也随之改变(力 电)。反之，如果把电压加到 晶片上，则晶片上产生机械压力或拉力(电 力) 。以上现 象叫做石英晶体的压电效应。
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Q2饱和后相当于一个接通的开关，电 容C1通过他充电,C2通过它放电。由 于有正电源VCC的作用，Q1的基极电 压逐渐升高，当A点电压达到0.7V后 ，Q1开始导通进入放大区，电路中又 会立刻出现连锁反应，是Q1迅速饱和 ，Q2截止，C点电位变电平“0”。D 点电位变高电平“1”。这个时候电 容C1放电，C2充电。这一充放电过程 又会使Q2重新饱和，Q1截止。如此周 而复始，形成振荡。
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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。
Ui 1 S A u
Uo 开关合在“1”
2 Uf
F
为无反馈放大电
路。U o AuU i
U i 1 S 2 Uf
Au
Uo 开关合在“2”为 有反馈放大电路，
F 如 果 ：U f U i
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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。
其他常见振荡电路 三极管振荡电路 运放振荡电路 555振荡电路
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应用：无线电通讯、广播电视，通信系统中发射 机的载波振荡器、接收机中的本机振荡器、医疗仪 器以及测量仪器中的信号源等。
电路基础原理振荡电路的基本原理
电路基础原理振荡电路的基本原理电路基础原理：振荡电路的基本原理电路是电子学的基础，而振荡电路则是电路中最为重要的部分之一。
振荡电路的基本原理可以说是电子学的核心之一，它在通信、无线电、雷达等领域发挥着重要的作用。
本文将介绍振荡电路的基本原理，帮助读者更好地理解和应用振荡电路。
一、振荡电路的定义与分类振荡电路是指通过补偿激励能量损失，使电路中的能量在电信号的周期性作用下不断循环、类似振荡的一类电路。
振荡电路可以分为正弦波振荡电路、非正弦波振荡电路和混合波形振荡电路等。
其中，正弦波振荡电路较为常见，其具有简单、稳定的特点，因此被广泛应用。
二、振荡电路的基本组成振荡电路由放大器、反馈网络和滤波器等部分组成。
放大器是振荡电路的核心部件，其作用是放大电信号，使其足够强以维持电路的持续振荡。
反馈网络则起到稳定振荡电路的作用，它将一部分输出信号反馈到输入端，通过控制反馈信号的相位和幅值来保持电路的振荡。
滤波器则用于滤除非振荡频率成分，进一步稳定振荡电路。
三、振荡电路的工作原理振荡电路的工作原理可以通过闭环传输函数来分析。
闭环传输函数表示输入信号与输出信号之间的关系，对于振荡电路而言，它描述了电路中反馈网络和放大器之间相位和幅值的传递特性。
振荡电路的工作原理可以通过以下几个步骤来解释：首先，放大器接收输入信号并放大，产生一个较高的输出信号。
然后，反馈网络将一部分输出信号反馈到放大器的输入端，形成反馈信号。
接着，通过控制反馈信号的相位和幅值，反馈网络将使放大器输出信号与输入信号保持一定的相位和幅值关系。
最后，滤波器过滤出指定的频率成分，并将其输出作为振荡电路的输出信号。
四、振荡电路中的振荡原理振荡电路中的振荡原理主要由放大器和反馈网络共同决定。
放大器提供了电路中的增益，增益足够大时，输出信号可以维持一定的振幅；反馈网络则通过反馈将部分输出信号输入到放大器的输入端，形成闭环。
当反馈系数等于或大于1时，反馈信号的增益将使整个电路的增益达到或超过单位增益，从而使电路持续振荡。