第9章正弦波振蕩器

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電路與模擬電子技術(shù)教程（第三版）第九章正弦波振蕩器

左全生主編PublishingHouseofElectronicsIndustryPublishingHouseofElectronicsIndustry第9章

正弦波振蕩器本章要點(diǎn)振蕩的基本概念

RC振蕩器LC振蕩器

石英晶體振蕩器PublishingHouseofElectronicsIndustry第9章

正弦波振蕩器9.1振蕩的基本概念 振蕩電路是一種不需要外接輸入信號(hào)就能將直流能源轉(zhuǎn)換成具有一定頻率、一定幅度和一定波形的交流能量輸出的電路。振蕩波形分為正弦波振蕩電路和非正弦波振蕩電路。9.1.1產(chǎn)生振蕩的條件圖9.1.1自激振蕩電路方框圖

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正弦波振蕩器產(chǎn)生振蕩的條件起振與穩(wěn)幅過程起振的幅值條件要求，而相位平衡條件仍是正反饋。

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正弦波振蕩器9.1.2正弦波振蕩電路的組成和分析方法

1．正弦波振蕩電路的組成（1）放大電路：具有信號(hào)放大作用，并通過電源供給能量。（2）反饋網(wǎng)絡(luò)：作用是形成正反饋，滿足相位平衡條件。（3）選頻網(wǎng)絡(luò)：選擇某一個(gè)頻率滿足振蕩條件，形成單一頻率的正弦波振蕩。有的振蕩電路的選頻網(wǎng)絡(luò)與反饋網(wǎng)絡(luò)是同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)。（4）穩(wěn)幅環(huán)節(jié)：使振幅穩(wěn)定，改善波形。有的振蕩電路的穩(wěn)幅是通過負(fù)反饋實(shí)現(xiàn)的。PublishingHouseofElectronicsIndustry第9章

正弦波振蕩器2．振蕩電路的分析判斷產(chǎn)生正弦波振蕩的步驟：（1）檢查電路的基本組成。（2）檢查放大電路是否工作在放大狀態(tài)。（3）檢查電路是否滿足振蕩產(chǎn)生的條件。

電路是否滿足相位平衡條件采用瞬時(shí)極性法，具體判斷步驟：（1）斷開反饋支路與放大電路輸入端的連接點(diǎn)。（2）在斷點(diǎn)處的放大電路輸入端加信號(hào)。（3）如果和在某一頻率下同相，電路滿足相位平衡條件。

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正弦波振蕩器3．正弦波振蕩電路的種類（1）RC振蕩電路 選頻網(wǎng)絡(luò)由R，C元件組成。（2）LC振蕩電路 選頻網(wǎng)絡(luò)由L，C元件組成。（3）石英晶體振蕩電路 選頻作用主要依靠石英晶體諧振器來完成。PublishingHouseofElectronicsIndustry第9章

正弦波振蕩器9.2RC振蕩器9.2.1電路組成RC文氏橋振蕩電路的原理圖圖9.2.1文氏橋振蕩器

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正弦波振蕩器9.2.2R，C串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的頻率特性圖9.2.2R，C串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)及等效電路圖9.2.3R，C串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的頻率特性PublishingHouseofElectronicsIndustry第9章

正弦波振蕩器9.2.3電路的振蕩頻率和起振條件

1．振蕩頻率2．起振條件RF>2R3PublishingHouseofElectronicsIndustry第9章

正弦波振蕩器9.2.4負(fù)反饋支路的作用圖9.2.1所示電路中，RF和R3構(gòu)成電壓串聯(lián)負(fù)反饋支路。調(diào)整RF的值可以改變電路的放大倍數(shù)，使放大電路工作在線性區(qū)，減小波形失真。為了克服溫度和電源電壓等參數(shù)變化對(duì)振蕩幅度的影響，選用具有負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻作RF。

［例8.1］

在圖9.2.1所示文氏橋正弦波振蕩電路中，若R1=R2=100，C1=C2=0.22F，R3=10k，求振蕩頻率以及滿足振蕩條件的RF的阻值。

RF>2R3=20k解：PublishingHouseofElectronicsIndustry第9章

正弦波振蕩器9.3LC振蕩器9.3.1L，C并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的選頻特性圖9.3.1L，C并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)

1．定性分析2．諧振頻率f

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正弦波振蕩器3．頻率特性圖9.3.2L，C并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)頻率特性

（1）L，C并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)具選頻特性，在諧振頻率f0處呈電阻性。f<f0時(shí)，呈電感性；f>f0時(shí)，呈電容性。諧振時(shí)，等效阻抗的幅值最大。（2）（3）值越大，幅頻特性曲線越尖銳，選頻特性越好，諧振時(shí)的阻抗值Z0也越大。PublishingHouseofElectronicsIndustry第9章

正弦波振蕩器9.3.2變壓器反饋式振蕩電路1．電路組成圖9.3.3變壓器反饋式振蕩電路

2．振蕩條件放大電路是一個(gè)選頻放大電路，它對(duì)頻率為f0的信號(hào)有很大的放大倍數(shù)；電路引入正反饋，滿足相位平衡條件。3．振蕩頻率PublishingHouseofElectronicsIndustry第9章

正弦波振蕩器9.3.3電感三點(diǎn)式振蕩電路1．電路組成圖9.3.4電感三點(diǎn)式振蕩電路

2．振蕩條件晶體管仍然工作于選頻放大狀態(tài)，如果反饋信號(hào)的極性為正，電路滿足相位平衡條件。PublishingHouseofElectronicsIndustry第9章

正弦波振蕩器3．振蕩頻率4．電路特點(diǎn)（1）由于線圈L1和L2之間耦合很緊，因此比較容易起振。改變電感抽頭的位置，可以獲得滿意的正弦波輸出，且振蕩幅度較大。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，通常可以選擇反饋線圈L2的匝數(shù)為整個(gè)線圈匝數(shù)的（2）調(diào)節(jié)頻率方便。采用可變電容，可獲得一個(gè)較寬的頻率調(diào)節(jié)范圍；工作頻率一般可達(dá)幾十千赫至幾十兆赫。（3）由于電感反饋支路對(duì)高次諧波呈現(xiàn)較大的阻抗，所以輸出波形中含有高次諧波的成分較多，波形較差，且頻率穩(wěn)定度也不高。PublishingHouseofElectronicsIndustry第9章

正弦波振蕩器9.3.4電容三點(diǎn)式振蕩電路1．電路組成及工作原理圖9.3.5電容三點(diǎn)式振蕩電路

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正弦波振蕩器電路的振蕩頻率基本等于LC回路的諧振頻率：2．電容三點(diǎn)式振蕩電路的特點(diǎn)（1）由于反饋電壓取自電容C2上的電壓，電容對(duì)于高次諧波阻抗很小，反饋電壓中的諧波分量很小，所以輸出波形較好。（2）振蕩頻率較高，一般可以達(dá)到100MHz以上。（3）這種電路適用于產(chǎn)生固定頻率的振蕩。PublishingHouseofElectronicsIndustry第9章

正弦波振蕩器9.4石英晶體振蕩器9.4.1石英晶體的基本特性圖9.4.1石英諧振器

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正弦波振蕩器9.4.2石英晶體振蕩電路1．并聯(lián)型石英晶體振蕩電路圖9.4.2并聯(lián)型石英晶體振蕩電路PublishingHouseofElectronicsIndustry第9章

正弦波振蕩器2．串聯(lián)型石英晶體振蕩電路圖9.4.3串聯(lián)型石英晶體振蕩器

當(dāng)振蕩頻率等于晶體的串聯(lián)諧振頻率fS時(shí)，晶體的阻抗最小，正反饋?zhàn)顝?qiáng)，相位差為零，電路滿足自激振蕩的條件。PublishingHouseofElectronicsIndustry第9章

正弦波振蕩器小