第五章正弦波振荡电路5.1产生正弦波振荡的条件

下一页返回上一页退出章目录第五章第五章 正弦波振荡电路正弦波振荡电路 5.1 5.1 产生正弦波振荡的条件产生正弦波振荡的条件自激振荡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。幅值的交流信号的现象。开关合在开关合在 “ “1”1”为无为无 反馈放大电路。反馈放大电路。开关合在开关合在“ “2” 2” 为为 有反馈放大电路有反馈放大电路开关合在开关合在“ “2”2”时时, , 去掉去掉u ui i 仍有稳定的输出。反馈信号代替仍有稳定的输出。反馈信号代替 了放大电路的输入信号。了放大电路的输入信号。1 1 S SA A 2 2F下一页返回上一页退出章目录5.1.1 5.1.1 自激振荡的条件自激振荡的条件(1) (1) 幅度条件：幅度条件：(2) (2) 相位条件：相位条件：n n是整数是整数相位条件相位条件意味着振荡电路必须是意味着振荡电路必须是正反馈正反馈；幅度条件幅度条件表明反馈放大器要产生自激振荡，还必须有足够表明反馈放大器要产生自激振荡，还必须有足够 的反馈量的反馈量( (可以通过调整放大倍数可以通过调整放大倍数A A 或反馈系数或反馈系数F F 达到达到) ) 。自激振荡的条件自激振荡的条件下一页返回上一页退出章目录5.1.2 5.1.2 正弦波振荡电路的组成正弦波振荡电路的组成(1) (1) 放大电路放大电路: : 放大信号放大信号(2) (2) 反馈网络反馈网络: : 必须是正反馈，反馈信号即是必须是正反馈，反馈信号即是放大电路的输入信号放大电路的输入信号 (3) (3) 选频网络选频网络: : 保证输出为单一频率的正弦波保证输出为单一频率的正弦波即使电路只在某一特定频率下满足即使电路只在某一特定频率下满足自激振荡条件自激振荡条件 (4) (4) 稳幅环节稳幅环节: : 使电路能从使电路能从 A Au uF F >1 >1 ，过渡到过渡到 A Au uF F =1 =1，从而达到稳幅振荡。从而达到稳幅振荡。下一页返回上一页退出章目录5.1.3 5.1.3 正弦波振荡电路的类型正弦波振荡电路的类型LCLC振荡电路振荡电路: :输出功率大、频率高。输出功率大、频率高。RCRC振荡电路振荡电路: :输出功率小、频率低。输出功率小、频率低。石英晶体振荡电路：频率稳定度高。石英晶体振荡电路：频率稳定度高。下一页返回上一页退出章目录5.2 5.2 RCRC正弦波正弦波振荡电路振荡电路RCRC选频网络选频网络正反馈网络正反馈网络放大电路放大电路用正反馈信号用正反馈信号u uf f作为输入信号作为输入信号选出单一频选出单一频 率的信号率的信号一、一、 电路结构电路结构uf +R+RFR1CRCuO+同相比例电路同相比例电路选频网络选频网络下一页返回上一页退出章目录二、二、 RCRC串并联选频网络的选频特性串并联选频网络的选频特性传输系数：传输系数：。R R C CR RC C。+ + + + 。式中式中 ：分析可知：仅当分析可知：仅当 = = o o时，时，U U2 2 U U1 1=1 =1 3 3达最大值，达最大值， 且且 u u2 2 与与 u u1 1 同相同相 , , 即网络具有选频特性即网络具有选频特性, , f fOO决定于决定于RCRC。u u1 1 u u2 2下一页返回上一页退出章目录振荡频率的调整+ + + R RF FR RC CC C u uOO + +KKKKR R1 1R R2 2R R3 3R R3 3R R2 2R R1 1改变开关K的位置可改变选频 网络的电阻，实现频率粗调； 改变电容C 的大小可实现频率 的细调。振荡频率下一页返回上一页退出章目录三、三、 起振及稳定振荡的条件起振及稳定振荡的条件稳定振荡条件稳定振荡条件 A Au uF F = 1 = 1 ，| | F F |= 1/ 3|= 1/ 3，则则起振条件起振条件 A Au uF F > 1 > 1 ，因为因为 | | F F |=1/ 3|=1/ 3，则，则考虑到起振条件AuF > 1, 一般应选取 RF略大2R1。 如果这个比值取得过大，会引起振荡波形严重失真。由运放构成的由运放构成的RCRC串并联正弦波振荡电路是靠运放通串并联正弦波振荡电路是靠运放通 过在外部引入负反馈来达到稳幅的目的。过在外部引入负反馈来达到稳幅的目的。下一页返回上一页退出章目录带稳幅环节的电路带稳幅环节的电路(1)(1)热敏电阻具有负温度热敏电阻具有负温度 系数，利用它的非线性可系数，利用它的非线性可 以自动稳幅。以自动稳幅。在起振时，由于在起振时，由于 u uOO很很 小，流过小，流过R RF F的电流也很小，的电流也很小， 于是发热少，阻值高，使于是发热少，阻值高，使R RF F >2>2R R1 1；即；即 A Au uF F >1>1。 随着振荡幅度的不断加强随着振荡幅度的不断加强，u uOO增大，流过增大，流过R RF F 的电流也的电流也 增大，增大，R RF F受热而降低其阻受热而降低其阻 值，使得值，使得A Au u下降，直到下降，直到R RF F=2=2R R1 1时，稳定于时，稳定于 A Au uF F =1=1，振荡稳定。振荡稳定。半导体半导体 热敏电阻热敏电阻R R+ + + R RF FR R1 1C CR RC C u uOO + +下一页返回上一页退出章目录热敏电阻具有负温度热敏电阻具有负温度 系数，利用它的非线性可系数，利用它的非线性可 以自动稳幅。以自动稳幅。半导体半导体 热敏电阻热敏电阻R R+ + + R RF FR R1 1C CR RC C u uOO + +稳幅过程：稳幅过程：思考：思考：若热敏电阻具有正温度系数，应接在何处？若热敏电阻具有正温度系数，应接在何处？u uOOt tR RF FA Au u下一页返回上一页退出章目录带稳幅环节的电路带稳幅环节的电路(2)(2)利用二极管的正利用二极管的正向伏安特性的非线向伏安特性的非线性自动稳幅。性自动稳幅。R R+ + + R RF2F2R R1 1C CR RC C u uOO + +D D1 1D D2 2 R RF1F1u uf f+ + 稳幅环节稳幅环节下一页返回上一页退出章目录四、四、RCRC正弦波正弦波振荡电路振荡电路1.1.结构简单，制作方便，经济可靠结构简单，制作方便，经济可靠2.2.振荡频率较低振荡频率较低5.3 5.3 LCLC正弦波正弦波振荡电路振荡电路LC LC 振荡电路振荡电路的选频电路由电感和电容构成，可的选频电路由电感和电容构成，可以产生高频振荡以产生高频振荡( (几百千赫以上几百千赫以上) )。由于高频运放价。由于高频运放价格较高，所以一般用分离元件组成放大电路。本节格较高，所以一般用分离元件组成放大电路。本节 只对只对 LCLC振荡电路的结构和工作原理作简单介绍。振荡电路的结构和工作原理作简单介绍。下一页返回上一页退出章目录L LC C+ +U UCCCCR RL LC C1 1R RB1B1R RB2B2R RE EC CE E变压器反馈式变压器反馈式LCLC振荡电路振荡电路 (1) (1) 电路结构电路结构正正 反反 馈馈 (2)(2) 振荡频率振荡频率即即LCLC并联电并联电 路的谐振频率路的谐振频率放大电路放大电路选频电路选频电路反馈网络反馈网络u uf f+ + 下一页返回上一页退出章目录例：例：正反馈正反馈注意：注意：用瞬时极性法判断反馈的极性时，用瞬时极性法判断反馈的极性时，耦合电容、旁路电容对交流短路。耦合电容、旁路电容对交流短路。试用相位平衡条件判断下图电路能否产生自试用相位平衡条件判断下图电路能否产生自 激振荡激振荡 + +U UCCCCC C1 1R RB1B1R RB2B2R RE EC CE EL LC C下一页返回上一页退出章目录正反馈正反馈例：例：P P8080+ +U UCCCCC C1 1R RB1B1R RB2B2R RE EC C2 2L LC C下一页返回上一页退出章目录P80 电感三点式+ +U UCCCCC C1 1R R1 1R R2 2R RE EC CE EL L2 2C CL L1 1 正反馈正反馈下一页返回上一页退出章目录P81 电容三点式+ +U UCCCCC C1 1R R1 1R R2 2R RE EC CE EL LC C1 1R RC CC C2 2 正反馈正反馈下一页返回上一页退出章目录P81 例1C C1 1+ +U UCCCCR RB1B1R RB2B2R RE EC C2 2C C 负反馈负反馈下一页返回上一页退出章目录P81 例2+ +U UCCCCC C1 1R R1 1R R2 2L L正反馈正反馈下一页返回上一页退出章目录地地B BA A反馈反馈下一页返回上一页退出章目录+U+UCCCC集电极集电极发射极发射极+U+UCCCC集电极集电极基极基极+U+UCCCC集电极集电极发射极发射极 P85 习题5-6 （2）、 （ 3）、 （ 4）图正反馈正反馈负反馈负反馈正反馈正反馈