8.1 正弦波振荡电路的振荡条件
正弦波振荡器基本原理
调整反馈网络的参数使反 馈可信这以号时代X把替·f与XSX·输·打f=a 。X入至·a电信X·路f号端不X，·a需相则要同X·。f 输入就有输出。
X·i S X·a 基本A放·、大? 电a 路 X·f 反F馈·、网?络f
正反馈放大电路
输入注信意号：X·a反相馈同信的号含义X·f与为 大小相等，相位一致。
本 区别正、负反馈电路比较环节
节
学学 正 弦 波 振 荡 电 路 的 振 荡 条 件 习习
要要 点点
正弦波振荡电路起振条件
和
要 正弦波振荡电路的基本组成部分及作用
求
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正、负反馈电路比较环节的区别
正弦波振荡电路的振荡条件
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正弦波振荡电路起振条件
正弦波振荡电路的基本组成部分
西藏第一神山·冈仁波齐峰 返回
引言
正弦波振荡电路是一个没有输入信号但有输出信号 的、带选频网络的正反馈放大电路。
振荡电路（即正反馈放大电路）与负反馈放大电路 在电路结构上的根本区别之一就是反馈信号 Xf 在输入 端与输入信号 Xi的迭加是相加的，所以在分析其相位条 件时与负反馈自激振荡有所不同。
本页完 返引回言
X·
o
本继页续完
正弦波振推导出荡结果 器的基本原理
一、正、负反馈电路比 较环节的区别
二、正弦波振荡电路维 持振荡的两个条件
一先个把信开号关X·a打(称至为X激·i 端励，信输号入)。 经基本放大电路放大后
输出X·o X·o = A··Xa
调整反馈网络的参数使反 馈信号X·f与X·输f=X入·a信号X·a相同。
二、正弦波振荡电路维 持振荡的两个条件
第八章波形发生电路
第八章波形发生电路本章8学时知识点：产生正弦波振荡的相位、幅度平衡条件，介绍RC正弦波振荡电路的工作原理、振荡频率、起振条件及电路特点；介绍变压器反馈式、电感三点式和电容三点式等典型LC 振荡电路的工作原理及振荡频率的估算方法；石英晶体振荡电路的特点及工作原理；各种非正弦波发生电路的工作原理。
重点：产生正弦波振荡平衡条件，文氏电桥式RC振荡电路的原理及振荡频率计算，典型LC振荡电路的工作原理及振荡频率的估算方法。
难点：RC振荡电路及典型LC振荡电路的工作原理。
8。
1正弦波振荡电路的分析方法正弦波振荡电路也是一种基本的模拟电子电路。
电子技术实验中经常使用的低频信号发生器就是一种正弦波振荡电路。
大功率的振荡电路还可以直接为工业生产提供能源，例如高频加热炉的高频电源。
此外，诸如超声波探伤、无线电广播电视信号的发送和接收等等，都有离不开正弦波振荡电路。
总之，正弦波振荡电路在量测、自动控制、通信和热处理等各种技术领域中，都有着广泛的应用。
8。
1。
1 产生正弦波振荡的条件由第五章的介绍可知，放大电路引入反馈后，在一定的条件下可能产生自激振荡，使电路不能正常驻工作，因此必须设法消除这种振荡。
但是，在另一些情况下，又有意识地利用自激振荡现象，使放大电路变成振荡器，以便产生各种高频或低频的正弦波信号。
图8.1.1正弦波振荡的条件以下先来讨论产生正弦波振荡的条件。
在图8.1.1中，假设先将开关S 接在1端，并在放大电路的输入端加上一个正弦波电压i u ，即t U u i i ωsin 2=i u 经过放大电路和反馈网络后，在2端将得到一个同样频率的正弦波电压f u ，即)sin(2ϕω+=t U u i f如果f u 与原来的输入信号i u 相比，无论在幅度或者相位上都完全相等，即)sin(2ϕω+t U i t U i ωsin 2=则若将开关S 倒向2端，放大电路的输出信号o u 将仍与原来完全相同没有任何改变。
正弦波振荡电路的起振条件
正弦波振荡电路是一种电子电路，它能够产生正弦波振荡信号，并能够控制振荡频率。
它可以用于多种电子电路，如无线电调谐器、音频放大器、电子温度计等，以及电子计算机的输入输出系统中。
正弦波振荡电路的起振条件是很重要的，它决定了电路的振荡频率和波形。
首先，正弦波振荡电路必须有一个稳定的电压源，以确保电路的正常运行。
比如，如果是使用单极稳压电路，那么就需要一个单极稳压电源，这样就可以保证电路的稳定性。
其次，正弦波振荡电路需要一个起振元件，以确保电路的正确振荡。
这种元件可以是一个晶体振荡器、一个可调变压器或一个外部振荡电路，它们可以提供一个稳定的振荡频率，以确保电路的正确振荡。
最后，正弦波振荡电路需要一个正弦波振荡电路，以确保电路的正确振荡。
这种电路可以是一个RC振荡器、一个LC振荡器或一个外部振荡电路，它们可以提供一个正弦波振荡信号，以确保电路的正确振荡。
总之，正弦波振荡电路的起振条件是非常重要的，它决定了电路的振荡频率和波形。
因此，在设计正弦波振荡电路时，应该特别注意起振条件，以确保电路的正确振荡。
第十九讲_正弦波振荡电路振荡条件及RC正弦波振荡电路
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。
电子技术基础第八章 波形发生和信号转换
图8.2.13
8.2.5 集成电压比较器 一、集成电压比较器的特点和分类
1、特点 响应速度快，传输延迟时间短，一般不需要外 加限幅电路就可直接驱动TTL、CMOS和ECL等数 字电路；有些芯片带负载能力强，可直接驱动继电 器和指示灯。 2、分类 单、双和四电压比较器； 通用、高速、低功耗、低电压和高精度型电压 比较器； 普通输出、集电极（漏极）开路输出或互补输 出型。 此外，还有的集成电压比较器带有选通端。
例8.2.2 在图6.2.9电路 中， R1=50KΩ, R2=100KΩ, ±UZ=±9V， 已知uI波形，试画出 uO的波形。
图8.2.11
例8.2.3 设计一个电压比较器，使其具有如图8.2.12（a） 所示的电压传输特性。要求电阻在20～100KΩ 之间。
图8.2.12
解：
若R1取为25KΩ，则R2应取为50 KΩ ；或各取为 50 KΩ和100 KΩ 。
由于C<<C0，所以fp≈fs。
二、石英晶体正弦波振荡电路 1、并联型石英晶体正弦波振荡电路 电路如图8.1.29所示，石英晶体等效为电感，和 C1、C2组成电容反馈式正弦波振荡电路。振荡频率 为 f p。 2、串联型石英晶体正弦波振荡电路 电路如图8.1.30所示，石英晶体等效为电阻，振荡 频率为fs。
，即
，φF=0o。
二、桥式正弦波振荡电路 f=f0时， ，所以 图8.1.6 在图8.1.7中
采用非线性环节， 例如热敏电阻以稳定 输出电压。
图8.1.7
三、振荡频率可调的RC桥式正弦波振荡电路
图8.1.9
8.1.3 LC正弦波振荡电路 一、 LC谐振回路的频率特性
图8.1.10
谐振频率
波形发生电路(自激振荡电路)
/v_show/id_XNzQxNjQyNzY=.html第八章波形发生电路（自激振荡电路）8.1 正弦波发生电路原理8.2 RC正弦波振荡电路8.3 LC正弦波振荡器8.4 石英晶体振荡器(简称晶振)波形发生电路的基本类型有两种：正弦波发生电路与非正弦波发生电路。
§8.1 正弦波发生电路原理正弦波发生电路通常称为正弦波振荡器。
是模拟电子电路的一种重要形式。
特点是不需要外加任何输入信号就能根据要求而输出特定频率的正弦波信号。
这种特点称为“自激振荡”。
波形发生电路是非常典型的正反馈放大电路。
一、产生自激振荡的条件假设图示电路中：先通过输入一个正弦波信号，产生一个输出信号，此时，以极快的速度使输出信号，通过反馈网络送到输入端，且使反馈信号与原输入信号“一模一样”，同时切断原输入信号，由于放大器本身不能识别此时的输入究竟来自信号源，还是来自本身的输出，既然切换前后的输入信号“一模一样”，放大器就一视同仁地给予放大，形成：输出→反馈→输入→放大→输出→反馈→……这是一个循环往复的过程，放大器就构成了一个“自给自足”的自激振荡器。
上述假设指出：只有反馈到输入端的信号与原输入信号“一模一样”。
才能产生自激振荡，“一模一样”就是自激振荡的条件——亦称平衡条件。
i U U =5 是正弦波，而描述正弦波的三要素是：振幅、频率和相位。
i U U =5 振幅相等；相位相同（若相位总相同，则频率和初相一定都相等）因为自激振荡是一个正反馈放大器，故可用反馈的概念来描述振荡条件。
当f i U U =时u u iu u i f A F U U A F U U ===11由于u A 和u F 都是复数 A j u u e A A φ= F j u u e F F ϕ=)(1F A j u u u u e F A F A ϕϕ+==∴此式要成立，则必有1=u u F A ，πϕϕn F A 2=+（ 2.1.0=n ）∴ 1=u u F A 振幅平衡条件πϕϕn F A 2=+（ 2.1.0=n ）相位平衡条件 （正反馈相移为0、2π……）要维持自激振荡必须满足这两个条件：（可以用荡秋千为例说明两个条件） 一要“顺势”（相位平衡条件）二要用力足够（振幅平衡条件）保证两个条件，秋千才能等幅摆动。
第23讲正弦波振荡电路
四、石英晶体正弦波振荡电路
1. 石英晶体的特点
SiO2结晶体按一定方向切割的晶片. 压电效应和压电振荡：机械变形和电场的关系 固有频率只决定于其几何尺寸,故非常稳定.
感性 因C C0，故
阻性
fp
fs
2π
1 LC
容性
一般LC选频网络的Q为几百,石英晶体的Q可达104～106； 前者Δf/f为10－5,后者可达10－10～10－11.
2> 正反馈网络：满足相位条件
常合二为一
3> 选频网络：确定f0,保证电路产生正弦波振荡
4>稳幅环节〔非线性环节〕：稳幅
4、分析方法
1> 是否存在主要组成部分； 2> 放大电路能否正常工作,即是否有合适的Q点,信号是
否可能正常传递,没有被短路或断路； 3> 是否满足相位条件,即是否存在 f0,是否可能振荡 ； 4> 是否满足幅值条件,即是否一定振荡.
应为RC 串并联网络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. RC桥式正弦波振荡电路〔文氏桥振荡器〕
用同相比例运算电路作放大电路.
Rf 2R1
因同相比例运算电路有非常好的 线性度,故R或Rf可用热敏电阻,或 加二极管作为非线性环节.
文氏桥振荡器 的特点？P.408~409
当 f=f0时，不但φ=0，且 F 最大，为1/3。
2. 电路组成
不符合相位条件 不符合幅值条件
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
8LC正弦振荡
R是折算到该回路的等效负载电阻及该回路本身的 损耗电阻，通常较小。 电路谐振是并联阻抗的虚部为零（导纳的虚部为零）
3
一、LC并联谐振 选频特性 LC并联电路的导纳：
G 1 1 1 1 jC Z Z C Z RL R j L
并联谐振时导纳虚部为零， 此时的角频率为ω0
0 L 0C 2 2 ( L ) R 0
R0是并联阻抗Z的最大值。此 时Z上的电压与电流同相，如 图。 Q 是品质因数，R越小Q 越大，谐振时的等值电阻也 越大；Q值越大，阻抗的相角 在f0附近变化越急剧。选频效 果好。
5
二、变压器反馈式LC正弦振荡电路
电路结构
放大环节:由三极管组 成的放大 LC并联电路作为选频 网络。
利用变压器构成正反馈 利用三极管的非线性自动 形成稳幅。 振荡条件 相位条件：在f＝f0时，用 瞬时极性法判定，变压器 的同名端的瞬时极性是相 同的。只要同名端位置正 确，就可以引入正反馈。 幅度条件很容易达到。β 足够大，或变压器变比合 适。 1 f 振荡频率： 2 LC
第八章 波形的产生与转换
8.1.2 LC正弦振荡
1
.2 LC正弦振荡
LC正弦振荡是以LC并联谐振为选频网络。一 般用于产生1MHz以上的信号。 按构成反馈方式LC振荡电路可分为：
变压器反馈式 电感反馈式→电感三点式 电容反馈式→电容三点式
2
一、LC并联谐振 选频特性
LC并联阻抗
相位条件：
用瞬时极性法可以判定电 路引入了正反馈，满足相 位条件。
振荡频率：
f 1 2 LC
模拟电子技术
Z1
取 R1 = R2 = R ， C1 = C2 = C ， 令
1 f0 = 2πRC
F=
1 f0 f 3 + j( ) f0 f
1 ω0 = RC
则：
第八章 波形的发生和信号的转换
得 RC 串并联电路的幅 频特性为： 频特性为：
F
1/3
F=
1 f0 2 f 2 3 +( ) f0 f
第八章 波形的发生和信号的转换
由此知放大电路产生自激振荡的条件是： 由此知放大电路产生自激振荡的条件是：
即：
Uf = Ui U f = FU o = FAU i = U i
所以产生正弦波振荡的条件是： 所以产生正弦波振荡的条件是： AF = 1
AF = 1
——幅度平衡条件 幅度平衡条件
第八章 波形的发生和信号的转换
一、 电压比较器的传输特性
1.电压比较器的输出电压与输入端的电压之间函数关系 电压比较器的输出电压与输入端的电压之间函数关系
u = f (uI )
O
2.阈值电压： UT 阈值电压： 阈值电压 当比较器的输出电压由一种状态跳变为另一种状态所 对应的输入电压。 对应的输入电压。 3.电压传输特性的三要素 电压传输特性的三要素 (1)输出电压的高电平 OH和低电平 OL的数值。 输出电压的高电平U 和低电平U 的数值。 输出电压的高电平 (2)阈值电压的数值 T。 阈值电压的数值U 。 阈值电压的数值 (3)当uI变化且经过 T时， uO跃变的方向。 当 变化且经过U 跃变的方向。
O uI
uO +UOM
过零比较器的传输特性为 过零比较器的传输特性为： 传输特性
-UOM
第八章 波形的发生和信号的转换
801正弦讲义波振荡电路
801正弦波振荡电路
教学重点和难点
1、正弦波振荡发生的两个条件 2、文氏桥（RC串并联）正弦波发生电路 3、LC正弦波发生电路及石英晶体正弦波发生电路 4、电压比较器的电路组成与工作原理。
思考
• 如何设计一个报警器？ • 电子琴是如何发出声音的？ • 无线话筒是如何把传送声音信号的？如何
设计一个无线话筒？
X oA oX dFoX A o
FAo=1
自激振荡的条件
AF
Ao 1 AoF
如果： 1A oF0则 :A F
(1) 正反馈足够强,输入信号为 0 时仍有信号输 出，这就是产生了自激振荡。
(2) 要获得非正弦自激振荡,反馈回路中必须有 RC积分电路。例如：前面介绍的方波发生 器、三角波发生器、锯齿波发生器等。
1
Z2
(1
R1 R2
C2 C1
)
j(R1C2
1
R2C1
)
取 R1 = R2 = R ， C1 = C2 = C ，令
0
1 RC
F
3
j(
1
0
)
0
图 8.1.4
则：
得 RC 串并联电路的幅频
F
特性为：
1/3
F
1
32 ( 0 )2
0
0
相频特性为：
F
0
0
+90º
F arctg0 3
0 0
当0 பைடு நூலகம்1C时，F
问题2：如何稳幅？
起振后，输出将逐渐增大，若不采取稳幅，这 时若|AF|仍大于1，则输出将会饱和失真。
达到需要的幅值后，将参数调整为AF=1， 即可稳幅。
起振并能稳定振荡的条件：
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ϕa + ϕ f = 2nπ
n是整数 是整数
起振条件和稳幅原理
ɺ X id
振荡建立与稳定过程图: 振荡建立与稳定过程图:
ɺ Xf
基本放大 ɺ 电路 A 反馈电路
ɺ ɺɺ AF >1 （略大于）
结果： 结果：产生增幅振荡 稳幅： 稳幅： 1、被动：器件非线性 被动： 主动： 在反馈网络中加入非线性稳幅环节， 2 、 主动 ： 在反馈网络中加入非线性稳幅环节 ， 用以调节放大电路的增益 调节放大电路的 用以调节放大电路的增益
×
ɺ Xo
ɺ Xf
改成正反馈
反馈网 ɺ 路F
ɺ = X −X ɺ ɺ Xid i f
+
只有正反馈电路才能产生自激振荡。 只有正反馈电路才能产生自激振荡。
ɺ Xi
ɺ Xf
+ +
×
ɺ X id
基本放大 ɺ 电路 A
ɺ Xo
反馈网 ɺ 路F
如果： 如果： ɺ f X
ɺ = Xid
仍有信号输出。 则去掉 X i , 仍有信号输出。
第8章 信号产生电路 章
8.1 正弦波振荡电路的振荡条件 8.2 RC正弦波振荡电路 正弦波振荡电路 8.3 LC正弦波振荡器 正弦波振荡器 8.4 电压比较器 8.5 非正弦信号产生电路
8.1 正弦波振荡电路的振荡条件
一. 产生自激振荡的条件 ɺ ɺ Xi + X id 基本放大 ɺ 电路 A –
二. 正弦波振荡器的一般组成
1.放大电路 1.放大电路 2.正反馈网络 2.正反馈网络 3.选频网络 只对一个频率满足振荡条件， 3.选频网络——只对一个频率满足振荡条件，从而获得 选频网络 只对一个频率满足振荡条件 单一频率的正弦波输出。 单一频率的正弦波输出。 选频网络组成： 选频网络组成：R、C和L、C 和 正弦波振荡器命名
RC
低频
LC 石英晶体） （石英晶体）
高频
4.稳幅电路——使环路增益随着输出电压幅度的增大而 4.稳幅电路——使环路增益随着输出电压幅度的增大而 稳幅电路—— 自动下降，并逐渐趋近于1 自动下降，并逐渐趋近于1
ɺ X id
基本放大 ɺ 电路 A
ɺ Xo
ɺ Xf
反馈电路
ɺ F
反馈信号代替了放大 电路的输入信号。 电路的输入信号。
ɺ X id
基本放大 ɺ 电路 A
ɺ Xo
ɺ Xf
反馈电路
ɺ F
ɺ ɺ X f = Xid
自激振荡的条件： 自激振荡的条件：
A F = 1 即:
.
.
（1）振幅条件： | AF | =1 ）振幅条件： ɺ ɺ （2）相位条件： ）相位条件：