正弦波振蕩電路的分析方法

1、波形產(chǎn)生電路的設(shè)計1正弦波振蕩電路的分析方法2 rc正弦波振蕩電路3 lc正弦波振蕩電路4石英晶體振蕩器5非正弦波發(fā)生電路一、正弦波振蕩電路的分析方法1. 產(chǎn)生正弦波振蕩的條件t/j =sin。放大電路= auti%吻oa反饋網(wǎng)絡(luò) . <f如果反饋電壓f與股輸入信號wi完全相等，則即使無外輸入信號，放大電路輸岀端也有一個正弦波信號自激振蕩。巾此知放大電路產(chǎn)生自激振蕩的條件是：u,=uxbp： ufufau.l.所以產(chǎn)生正弦波振蕩的條件是：af = laf =1幅度平衡條件arg af =(px= ±2mi n = 0,l，2,相位平衡條件2. 分析步驟：(1) 判斷能否產(chǎn)生正弦

2、波振蕩a. 檢查電路是否具備正弦波振蕩的組成部分；b. 檢查放大電路的靜態(tài)工作點是否能保證放大電路正常工作；c. 分析電路是否滿足自激振蕩的相位平衡條件和振幅平衡條件。(2) 判斷相位平衡條件的方法是：瞬時極性法。估算振蕩頻率和起振條件，振蕩頻率由相位平衡條件決定。a. 寫出回路增益af的表示式b. 令pa+%=±2mr,即可求得滿足該條件的/o，此頻率即為振蕩頻率;c. 令/ = 時的|人片|1，即得起振條件。3. 正弦波產(chǎn)生電路一般應(yīng)包括以下幾個基本組成部分：(1)放大電路。(2) 反饋網(wǎng)絡(luò)。(3) 選頻網(wǎng)絡(luò)。(4) 穩(wěn)幅電路。判斷一個電路是否為正弦波振蕩器，就看其組成是否含有上

3、述四個部分。二、rc正弦波振蕩電路(文氏電橋)(-)rc串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)振蕩電路 電路組成：放大電路集成運放a ;選頻與正反饋網(wǎng)絡(luò)r、c串并聯(lián)電路； 穩(wěn)幅環(huán)節(jié)rf與組成的負(fù)反饋電路。1. rc串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的選頻特性z2j69c,1 +j69/?2c2z2c2(1 + r1 + 7") + j(冰i c2 -/?2 c,o)r2c'-l.or2uf6取 /?1 = /?2=況，ci = c*2= c，今rc則：3 + j(0)得rc串并聯(lián)電路的幅頻特性為：-90°co 6j0相頻特性為：f=-arctg-當(dāng)69=叫）時，rc2.振蕩頻率與起振條件 11.振蕩頻率/01最大，件

4、=0,2nrc2. 起振條件/=/o 時，由振蕩條件知:af1，所以起振條件為:>3同相比例運放的電壓放大倍數(shù)為='+每，即要求：/?f2y3. 振蕩電路中的負(fù)反饋（自動穩(wěn)幅）引入電壓串聯(lián)負(fù)反饋，可以提高放大倍數(shù)的穩(wěn)定性，改善振蕩電路的輸出波形，提高帶 負(fù)載能力。7?z>3,則電路可以起振，rf + r'改變價，可改變反饋深度。增加負(fù)反饋深度，并且滿足并產(chǎn)生比較穩(wěn)定而失真較小的正弦波信號。7o4. 振蕩頻率的調(diào)節(jié)2nrc調(diào)節(jié)電阻尺或電容c的值，即可調(diào)節(jié)振蕩頻率；利用波段幵關(guān)換接不同容fi的電容，對頻率進行粗調(diào)；利用同軸電位器，對振蕩頻率進行細(xì)調(diào)。（二）其他形式的ze

5、e振蕩電路 1、移相式振蕩電路集成運放產(chǎn)生的相位移詠=180°,如果反饋網(wǎng)絡(luò)再相移180%即可滿足產(chǎn)生正弦波振 蕩的相位平衡條件。當(dāng)/=/0吋，相移180°，滿足正弦波振蕩的相位條件。c c c2、雙t選頻網(wǎng)絡(luò)振蕩電路振蕩頻率約為：/o5rcaf>1當(dāng)/ = /o吋，雙t網(wǎng)絡(luò)的相移為件=180°反相比例運放的相移仇=180°，因此滿 足產(chǎn)生正弦波振蕩的相位平衡條件。如果放大電路的放大倍數(shù)足夠大，同時滿足振幅平衡條件，即可產(chǎn)生正弦波振蕩。三種/?c振蕩電路的比較名稱rc串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)振蕩電路移相式振蕩電路雙t網(wǎng)絡(luò)選頻振蕩電路賊f1'c c c r

6、-仲fl振蕩頻率= 2nrcf 170 23rrc/o 5rc振件起條a|>3> 12r&<f，af >1電路特點及應(yīng)用場合可方便地連續(xù)調(diào)節(jié)振蕩 頻率，便于加負(fù)反饋穩(wěn)幅電 路，容易得到良好的振蕩波 形。電路簡單，經(jīng)濟 方便，適用于波形要 求不高的輕便測試設(shè) 備中。選頻特性好，適用于 產(chǎn)生準(zhǔn)一頻率的振蕩波形。lc正弦波振蕩電路lc并聯(lián)電路的特性：當(dāng)頻率變化時，并聯(lián)電路阻抗的大小和性質(zhì)都發(fā)生變化。并聯(lián)電路的導(dǎo)納:j coc +rcol+jcoc collj/?2+（叫乂）0吋，電路發(fā)生并聯(lián)諧振并聯(lián)諧振角頻率 =vic-諧振冋路的品質(zhì)因數(shù)當(dāng)c1時，wzclc并聯(lián)回路的

7、阻抗:jh /? + j col /? 4- j ( colcoccoclrc1 + j(1_l_)r o)lc在諧振頻率附近，z可見，（2值不同，回路的阻抗不同b2 qle, >02發(fā)生并聯(lián)諧振吋，0）=0）1vzcg)回路等效阻抗：z1 十 j(2(lz(e=t=viqi60-90°感性純阻容性結(jié)論：1.當(dāng)/=/o時，電路為純電阻性，等效阻抗最大；當(dāng)/ </o時，電路為感性；當(dāng)/ 人時，電路為容性。所以lc并聯(lián)電路具有選頻特性。2.電路的品質(zhì)因數(shù)g愈大，選頻特性愈好。諧振時lc回路中的電流電容支路的電流.并聯(lián)冋路的輸入電流:690c/?2+(叫乂)2尺2 + (

8、65;)2振蕩頻率./o2n4lc所以:|4m小當(dāng) ei 時,|4|小 |4|小 pc|-p,結(jié)論：諧振時，電容支路的電流與電感支路的電流大小近似相等，而諧振回路的輸入電流極小。（三）變壓器反饋式振蕩電路1、電路組成用瞬時極性判斷為正反饋，所以滿足向激振蕩的相位平衡條件。（瞬時極性法）2、振蕩頻率和起振條件起振條件/?（四）電感三點式振蕩電路（hartley）1、電路組成用瞬時極性判斷為正反饋，所以滿足a激振蕩的相位平衡條件。2、振蕩頻率和起振條件振蕩頻率12njlc12丌批+l2 + 2a/)c電感三點式振蕩電路的特點1. 由于二線圈之間耦合很緊，因此容易起振。2. 調(diào)節(jié)頻率方便。3. 般用

9、于產(chǎn)生兒十兆赫以下的頻率。4. 輸出波形屮含有較人的高次諧波，故波形較差。5. 頻率穩(wěn)定度不高。（五）電容三點式振蕩電路（colpitts）1、電路組成用瞬時極性判斷為正反饋，所以滿足向激振蕩的相位平衡條件。2、振蕩頻率和起振條件振蕩頻率/02kjlqc2c| + c，（六）電容三點式改進型振蕩電路振蕩頻率/o1 11_ + + _c c,c2選擇 c«c1,c«c2,則：to12kvzc減小了三極管極間電容對振蕩頻率的影響，適用于產(chǎn)生高頻振蕩。各種/?振蕩電路的比較名稱變壓器反饋式電感三點式電容三點式電容三點式改進型電路形式m i一r-r振蕩頻率/()27rvlc/o =

10、27c7(l, + i,+2yv/)c/oc,c2c + c22n lj_ 1起振條件p>p>a + m n/c£2 + m rf同左頻率調(diào)節(jié)方法及范圍頻率可調(diào)，范圍 較寬。同左頻率可調(diào)，范 圍較小。同左振蕩波形一般較差頻率穩(wěn)定度同左可達(dá)lct410-5可達(dá)10適用頻率幾千赫幾十兆赫同左幾兆赫一百兆赫同左（七）石英晶體振蕩器 石英晶體的基本特性和等效電路 1、基本特性壓電效應(yīng)：在石英晶片的兩極加一電場，晶片將產(chǎn)生機械變形；若在晶片上施加機械壓力, 在晶片相應(yīng)的方向上會產(chǎn)生一定的電場。壓電諧振：晶片上外加交變電壓的頻率為某一特定頻率時，振幅突然增加。2、等效電路靜電電容：

11、co 機械振動慣性：l 晶片彈性： c 磨擦損耗： r串聯(lián)諧振頻率/；=s 2k7zci丄o電抗頻率特性并聯(lián)諧振頻率/p2n. lcc0c+co一、并聯(lián)型石英晶體振蕩電路交流等效電路c'c2cj + c2由于c«c，二、串聯(lián)型石英晶體振蕩電路當(dāng)振蕩頻率等于/s吋，晶體阻抗最小，且為純電阻，此吋正反饋最強，相移為零，電路 滿足自激振蕩條件。振蕩頻率/。= 乂uo矩形波發(fā)生電路一、電路組成/?c充放電滯回'回路x比較器滯冋比較器：集成運放、/?1、/?2; 充放電回路：/?、c;鉗位電路：vdz、/<3。二、工作原理設(shè) z = 0 時，uc= 0, wo = + &

12、quot;z當(dāng)“仏時，輸出跳變，“0=仏動當(dāng)w =we = m+時，輸出又一次跳變，w()= + l/z 三、振蕩周期電容的充放電規(guī)律：t_uc(t) = wc(0)-wc(oo)e r+wc()對于放電，“c(o) = + rlu.乙/?j+ /?2“c (°°) = u厶，t = rc解得：t = 2/?cln(l + )+r + r1結(jié)論：改變充放電冋路的時間常數(shù)及滯冋比較器的電131,即可改變振蕩周期。矩形波的幅度 與和、尺2和c/z有關(guān)。四、占空比可調(diào)的矩形波發(fā)生電路使電容的充、放電吋間常數(shù)不同且可調(diào)，即可使矩形波發(fā)生器的占空比可調(diào)。充電時間n_三角波發(fā)生電路 一、電路組成a,滯回比較器 a2反向積分電路r2mo1 + i/zu+ =wol +r2閾值電壓-wo+ uom二、工作原理設(shè) z = 0