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1、第四章 正弦波振荡电路考纲解读最新考纲要求：1、会连接 LC 振荡电路、 RC 串、并联振荡电路、石英晶体振荡电路；2、能熟练分析 LC 振荡电路是否起振；3、能运用振荡电路的工作原理，分析、排除实际电路故障。考点解读： 近年题型、分值列表考 点 题型 分值2011 年：RC 正弦波振荡电路的分析计算 综合题 15 分2012 年：2013 年：RC 文氏电桥振荡电路的分析计算 综合题 15 分2014 年：RC 桥式振荡电路起振的条件 选择题 6 分必考点：振荡电路的分析与计算重难点：RC 文氏电桥振荡电路的分析计算知识清单一、理解振荡的基本概念自激状态：无需外加信号而靠振荡器内部反馈作用维
2、持振荡的工作状态。自激振荡器：依靠反馈维持振荡的振荡器称为反馈式自激振荡器。自激振荡器的组成：选频放大器和反馈网络。二、自激振荡的平衡条件1、相位平衡条件反馈信号的相位必须与输入信号同相位，即反馈极性必须是正反馈。2、振幅平衡条件反馈信号 vf 的振幅应等于输入信号 vi 的振幅，即 AVF=1。起振条件：A VF。二、LC 振荡器1、变压器反馈式 LC 振荡器电路结构：电路如图 4-1 所示。电路特点：振荡电路容易起振，振荡频率一般为几千赫兹到几百千赫兹。2图 4-12、电感反馈式振荡器电路结构：电路如图 4-2 所示，三极管的三个电极分别与 LC 回路中 L的三个点相连，故而得名，又称电感
3、三点式振荡器。电路特点：易起振且振幅大，振荡频率可达几十兆赫；缺点是振荡波形失真较大。图 4-23、电容反馈式振荡器电路结构：电路如图 4-3 所示，三极管的三个电极与电容支路的三个点相接，又称电容三点式振荡电路。电路特点：输出波形好，振荡频率可高达 100 MHz 以上，缺点是频率范围较小。图 4-334、振荡频率的计算 210CLf三、RC 振荡器1、RC 串并联振荡电路电路如图 4-4 所示。用 RC 选频电路来代替 LC 振荡器中的 LC 选频电路，由 RC 选频反馈网络和两级阻容耦合同相放大器两部分组成。图 4-4振荡频率为：当 = =R， = =C 时，1212Rf02、RC 桥式
4、振荡电路图 4-5电路如图 4-5 所示。将 RC 选频网络和负反馈电阻单独画出，即得电桥电路，又称文氏电桥振荡器。电路特点：振荡频率范围宽且连接可调，信号波形失真小。电路组成：同相比例运算放大器、RC 串并联选频网络。选频频率：0= RC21振幅平衡条件：4反馈系数 F= （即电压增益 A=3）和 Rf =2Re131起振条件：电压增益 A3四、石英晶体振荡器1、特点石英晶体振荡器是利用石英晶体具有压电效应的特点而工作的，其频率稳定度很高。（1）石英晶体的物理化学性能十分稳定，外界因素对其性能影响很小；（2）石英晶体振荡器的 Q 值很高，达 105 以上，稳频作用强。（3）有串联和并联两个谐
5、振频率，即 fs 和 fp，且 fsfp，在 f= fp 时，呈纯电阻性，在其他频率范围内呈容性。2、石英晶体振荡器（a） （b）图 4-6串联型：电路如图 4-6（a）所示。石英晶体谐振器串联在反馈电路中，具有选频的功能；振荡器频率等于石英晶体的串联谐振频率时，石英晶体呈阻性，满足自激振荡条件；R S 的大小可以调节，即可以调节反馈量的大小。并联型：电路如图 4-6（b）所示。在电路中晶体作为感性元件，同反馈电容一起构成电容三点式振荡电路，振荡频率在 fs 和 fp 之间。五、判断正弦波振荡电路的方法1、判断电路的组成是否正确：包含选频放大器和反馈网络。2、判断放大电路是否正常工作。3、判断
6、电路是否满足相位平衡条件：用瞬时极性法判断电路为正反馈时才有可能振荡。4、判断振幅平衡条件：只要电路参数选择合适，一般都可满足振幅平衡条件。5、电感三点式和电容三点式：根据电路组成原则进行判断。5知识点精讲【知识点 1】振荡电路起振的分析判断【例 1】电路如图 4-7 所示。试用相位平衡条件判断电路是否能振荡，指出可能振荡的电路属于什么类型。（ a） （b）VcRb1CReb2L21*CBCE+Uf- C2Rb1ReRb2 LCBCECB2Rc uoVcC1VT VT（c ） （d）VcRb1 C1ReRb2 LCB1 2CB2Rc uo VcRb1CReRb2CB1 L12CEVT VT（e
7、） （f）图 4-7【分析】 （a）图：该电路中集电极的直流通路被电容阻断，集电极无直流偏置，I CQ= 0，因此三极管不能进行放大，故不能产生振荡。6（b）图：该电路没有选频回路，而且 L2 并接在 Rb2 上，将 Rb2 短接，基极相当于对地短路，基极无直流偏置电压，三极管不能进行放大，因此不能产生振荡。（c）图：运用瞬时极性判断反馈类型。假设 VT 基极电压瞬时极性为“+”，集电极为“-”， L1 的极性为上“+”下“-”，由电路连接可知 L2为反馈元件，反馈电压取自 L2 两端，根据同名端原理，L 2 的极性为上“-”下“+”，反馈至 VT 基极极性为“-”，与原来的极性相反，使输入信
8、号减弱，所以是负反馈，电路不满足相位平衡条件，不能产生振荡。（d）图：用瞬时极性法判断反馈类型，假设 VT 基极电压瞬时极性为“+”，集电极为“-”，经 Cb2 至 LC 反馈网络，该电路中，反馈信号取自电容 C2 两端， C2 两端的电压极性为上“-”下“+”，反馈至 VT 基极极性为“-”，为负反馈，电路不满足相位平衡条件，不能产生振荡。（e）图：该电路中， VT 与 L、 C1、 C2 组成电容三点式振荡电路，满足相位平衡条件，其中 C2 为反馈元件，适当选取其它元件参数，使电路满足幅度平衡条件就能起振。（f）图：该电路中，VT 与 C、 L1、 L2 组成电感三点式振荡电路，满足相位平
9、衡条件，其中 L1 为反馈元件，适当选取其它元件参数，使电路满足幅度平衡条件就能起振。【知识点 2】RC 文氏桥电桥振荡器的分析与计算【例 2】电路如图 4-8 所示：（1）保证电路振荡，求 的最小值；pR（2）求振荡频率的 的调节范围。0f图 4-8【解】 （1）该电路为 RC 文氏桥电桥振荡器，电路起振的条件是反馈系数的最大值为：F max= 31即电压增益至少等于 3：A3，7由于运算放大器为同相比例运放，所以=（1+ ）3)1(1RApfKRp107.4Rp5.3K，即 Rp 的最小值为 5.3K。（2）振荡频率 可采用下式计算0f Cf)(2130当 R2 调至最大时， 0 最小=
10、=145HzCRf)(132min0 6310.)10(4. 当 R2 调至最小时， 最大0f= =1592Hzf3max016310.104.2所以 的调节范围是 145Hz1592Hz。0f【例 3】在 RC 桥式正弦波振荡电路中，当相位平衡条件满足时，放大电路可以起振时的电压放大倍数是（ ）A、等于 1/3 B、略大于 3 C、等于 3 D、等于 1【分析】RC 桥式振荡电路的起振条件是：当相位平衡条件满足时，电压增益 A3。所以该题选 B。【举一反三】【例 3】 （2013 年对口招生考试题）文氏电桥振荡电路如图 4-9 所示。图 4-98（1）请在图中指出运算放大器 A 两个输入端的
11、正、负极性；（2）估算满足起振时电阻 Rf 至少为多少；（3）设运放 A 具有理想的特性，若要求振荡频率为 480Hz，试计算 R的阻值。【解】 （1）根据文氏电桥电路连接的形式可知，运算放大器两输入端的极性是上端为“”下端为“+” 。（2）电路起振的条件是 31RAf所以Rf =3R1-R1=2R1=210K=20K（3）根据振荡频率的计算公式0= C2可求出 R 的阻值为R= = =331740f21C4801.436【例 4】 （2011 年对口招生考试题）如图 4-10 所示为 RC 正弦波振荡电路，其最大输出电压为14V。（1）二极管 VD1、VD 2 为自动稳幅元件，试分析起振幅度
12、条件；（2）计算输出信号的频率；（3）试定性说明因不慎使 R2 短路时，输出电压 u0 的波形。图 4-10【分析】该电路中，利用二极管 VD1、VD 2 的非线性特性自动调节负9反馈的强弱来控制输出电压的恒定。振荡过程中 VD1、VD 2 将交替导通和截止，总有一个处于正向导通状态的二极管与 R3 并联，由于二极管正向电阻 rd 随 ud 增大而下降，因此负反馈随振幅上升而增强，即 A 随振幅增大而下降，直到满足振幅平衡条件为止。【解】 （1）当 u0 的幅值较小时，VD 1、VD 2 截止，VD 1、VD 2 与 R3 并联电路的等效电阻近似为 R3=2.7K，因此3.33132AV.57
13、9有利于电路起振。（2）输出信号的频率 HzRCf 106205.14.32130 （3）因不慎使 R2 短路时，即 R2=0，则=1+ 1.5313AVK.57电路停振，输出电压 u0 的波形为一条与时间轴重合的直线。10同步检测一、选择题1、振荡器的振荡频率取决于（ ） 。 A、供电电源 B、选频网络 C、晶体管的参数 D、外界环境2、为提高振荡频率的稳定度，高频正弦波振荡器一般选用（ ） 。 A、LC 正弦波振荡器 B、晶体振荡器 C、RC 正弦波振荡器 D、多谐振荡器3、设计一个振荡频率可调的高频高稳定度的振荡器，可采用 （ ） 。A、RC 振荡器 B、石英晶体振荡器 C、互感耦合振荡
14、器 D、并联改进型电容三点式振荡器4、串联型晶体振荡器中，晶体在电路中的作用等效于（ ） 。 A、电容元件 B、电感元件 C、大电阻元件 D、短路线5、振荡器是根据（ ）反馈原理来实现的， （ ）反馈振荡电路的波形相对较好。 A、正、电感 B、正、电容C、负、电感 D、负、电容6、 （ ）振荡器的频率稳定度高。 A、互感反馈 B、克拉泼电路 C、西勒电路 D、石英晶体7、石英晶体振荡器的频率稳定度很高是因为 （ ） 。 A、低的 Q 值 B、高的 Q 值 C、小的接入系数 D、 大的电阻8、正弦波振荡器中正反馈网络的作用是（ ） 。A、保证产生自激振荡的相位条件 B、提高放大器的放大倍数，使输出信号足够大 C、产生单一频率的正弦波D、以上说法都不对9、在讨论振荡器的相位稳定条件时，并联谐振回路的 Q 值越高，值 越大，其相位稳定性 （ ） 。A、越好 B、越差 C、不变 D、无法确定10、并联型晶体振荡器中，晶体在电路中的作用等效于( )。A、电容元件 B、电感元件 C、电阻元件 D、短路线1111、克拉拨振荡器属于（ ）振荡器。 A 、RC振荡器 B 、电感三点式振荡器C 、互感耦合振荡器 D 、电容三点式振荡器12、振荡器与放大器的区别是（ ） 。A、振荡器比放大器电源电压高 B、振荡器比放大器失真
