《正弦波振荡器14490》由会员分享，可在线阅读，更多相关《正弦波振荡器14490（10页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第 - 1 - 页 共 11 页正 弦 波 振 荡 器 是 不 需 要 输 入 信 号 控 制 就 能 自 动 地 将 直 流 能 量 转 换 为 特 定 频 率和 振 幅 的 正 弦 交 变 能 量 的 电 路 。 正 弦 波 振 荡 器 广 泛 用 于 各 种 电 子 设 备 中 。 此 类 应 用 中 ， 对 振 荡 器 提 出 的要 求 是 振 荡 频 率 和 振 荡 振 幅 的 准 确 性 和 稳 定 性 。 正 弦 波 振 荡 器 的 另 一 类 用 途 是 作 为 高 频 加 热 设 备 和 医 用 电 疗 仪 器 中 的 正弦 交 变 能 源 。 这 类 应 用 中 ， 对 振
2、 荡 器 提 出 的 要 求 主 要 是 高 效 率 地 产 生 足 够 大的 正 弦 交 变 功 率 ， 而 对 振 荡 频 率 的 准 确 性 和 稳 定 性 的 要 求 一 般 不 作 苛 求 。 正 弦 波 振 荡 器 可 分 为 两 大 类 ， 一 类 是 利 用 正 反 馈 原 理 构 成 的 反 馈 振 荡 器 ，它 是 目 前 应 用 最 广 的 一 类 振 荡 器 。 另 一 类 是 负 阻 振 荡 器 ， 它 是 将 负 阻 器 件 直接 连 接 到 谐 振 回 路 中 ， 领 用 负 阻 器 件 的 负 电 阻 效 应 去 抵 消 回 路 中 的 损 耗 ， 从而 产 生
3、 出 等 幅 的 自 由 振 荡 。你 从结构上看，正弦波振荡器是没有输入信号的，带选频网络的正反馈放大器。若用 R、C 元件组成选频网络，就称为 RC 振荡器， 一般用来产生1Hz1MHz 的低频信号。1、 RC 移相振荡器电路型式如图 121 所示,选择 R Ri。图 121 RC 移相振荡器原理图振荡频率 起振条件 放大器 A 的电压放大倍数 29电路特点 简便，但选频作用差，振幅不稳，频率调节不便，一般用于频率固定且稳定性要求不高的场合。频率范围 几赫数十千赫。2、 RC 串并联网络（文氏桥）振荡器电路型式如图 122 所示。振荡频率 起振条件 | |3电路特点 可方便地连续改变振荡频
4、率，便于加负反馈稳幅，容易得到良好的振荡波形。第 - 2 - 页 共 11 页图 122 RC 串并联网络振荡器原理图3、 双 T 选频网络振荡 器电路型式如图 123 所示。图 123 双 T 选频网络振荡器原理图振荡频率 起振条件 | |1电路特点 选频特性好，调频困难，适于产生单一频率的振荡。注：本实验采用两级共射极分立元件放大器组成 RC 正弦波振荡器。 三、实验设备与器件1、 12V 直流电源 2、 函数信号发生器3、 双踪示波器 4、 频率计5、 直流电压表 6、 3DG122 或 90132电阻、电容、电位器等四、实验内容1、 RC 串并联选频网络振荡器(1) (1) 按图 12
5、4 组接线路第 - 3 - 页 共 11 页图 124 RC 串并联选频网络振荡器 (2) 断开 RC 串并联网络，测量放大器静态工作点及电压放大倍数。(3) 接通 RC 串并联网络，并使电路起振，用示波器观测输出电压 uO波形，调节 Rf使获得满意的正弦信号，记录波形及其参数。(4) 测量振荡频率，并与计算值进行比较。(5) 改变 R 或 C 值，观察振荡频率变化情况。(6) RC 串并联网络幅频特性的观察将 RC 串并联网络与放大器断开，用函数信号发生器的正弦信号注入 RC 串并联网络，保持输入信号的幅度不变（约 3V） ，频率由低到高变化，RC 串并联网络输出幅值将随之变化，当信号源达某
6、一频率时，RC 串并联网络的输出将达最大值（约 1V 左右） 。且输入、输出同相位，此时信号源频率为2、 双 T 选频网络振 荡器(1) 按图 125 组接线路(2) 断开双 T 网络，调试 T1管静态工作点，使 UC1为 67V。(3) 接入双 T 网络，用示波器观察输出波形。若不起振，调节 RW1，使电路起振。(4) 测量电路振荡频率，并与计算值比较。图 125 双 T 网络 RC 正弦波振荡器3、 RC 移相式振 荡器的组装与调试第 - 4 - 页 共 11 页(1) 按图 126 组接线路(2) 断开 RC 移相电路，调整放大器的静态工作点，测量放大器电压放大倍数。(3) 接通 RC
7、移相电路，调节 RB2使电路起振，并使输出波形幅度最大，用示波器观测输出电压 uO波形，同时用频率计和示波器测量振荡频率，并与理论值比较。* 参数自选，时间不够可不作。3.2 LC 正弦波振荡器主要介绍三点式振荡器和差分对管振荡器3.2.1 三点式振荡电路一、电路的组成法则与发射极相连的为两个同性电抗，另一个（接在集电极与基极间）为异性电抗。证明：如图 c 所示（理想）由于回路谐振：X1X2X30由于 Vo 与 Vi 反相（共射）Vf 是 Vo 在 X3、X2 支路中 X2 上的电压即为了满足相位平衡条件，Vf 就必须与 Vo 反相，因而 X2 必须与 X1 为同性质电抗，再由第 - 5 -
8、页 共 11 页X1X2X30 可知 X3 应为异性电抗。二、三点式振荡电路电容三点式振荡电路(反馈信号是电容上的电压)电感三点式振荡电路(反馈信号是电感上的电压)电容三点式振荡电路两图的区别是交流接地电极方式不同，所以反馈方式也不同；（a）反馈电压加到三极管的基极，（b）反馈电压加到三极管的发射极就交流通路而言，不论三极管哪一个极交流接地，它们都是由可变增益器件（三极管）和移相网络（并联谐振回来）组成，且满足三点式振荡电路的组成法则。电路中，作为可变增益器件的三极管必须由偏置电路设置合适的静态工作点，以保证起振时工作在放大区，提供足够的增益，满足起振条件；起振后，振荡振幅增长，直到三极管呈现
9、非线性特性时，放大器的增益将随振荡幅度增大而减小，同时，偏置电路产生的自给偏置效应又进一步加速放大器增益的下降。第 - 6 - 页 共 11 页(a)VBBVCCRB2/(RB1+RB2)RB = RB1RB2VBEQ=VBQVEQVBQ=VBBIBQRBVEQ=IEQRE(b)当 vi 增大到三极管非线性区时，vi 的一部分进入截止区，三极管的集电极电流和基极电流已不再是正弦波而是失真的脉冲波（不对称性图 c），它们的平均值 IC0、IB0 将大于静态值 ICQ、IBQ，且随 vi 的增大而增大，结果是 VB0减小，相应的 VBE0 减小，从而达到稳幅的效果。同理可分析电感三点式振荡电路（反
10、馈信号是电感上的电压）。三、电容三点式振荡电路的起振条件第 - 7 - 页 共 11 页由放大器增益分析和相位T（osc）2n、幅度T(osc)1 或 Vf Vi的起振条件可推导出：相位起振条件为振幅起振条件为下面对上述起振条件作简要的讨论1、振荡角频率 osc由相位条件可推出其中 （总电容）、(固有谐振频率)上式表明，电容三点式振荡器的振荡频率 osc 不仅与 o 有关，而且还与gi、gL 即回路固有谐振电阻 Re0、外接电阻 RL 和 Ri 有关，且 osco 。电路中一般满足第 - 8 - 页 共 11 页因此，工程计算时，可近似为2、幅度起振条件的简化令 osco ，则幅度起振条件可简
11、化为设 (称为电容分压比)上式又可改写为或式中，分母为回路谐振时集电极上的总电导，gm 除以总电导就是回路谐振时放大器的电压增益 Av(o)，而 n 则是反馈网络的反馈系数 kfv，因而又可表达为Av(o)kfv1它就是所描述的放大电路的自激振荡条件。四、用工程估算法求起振条件（小结） 将闭合回路断开。画出推导 T(j)的开环等效电路； 求出谐振回路的固有谐振频率 o ，并令 osco ； 将接在谐振回路各部分的电导（电阻）折算到集电极上，分别求出放大器回路谐振时的增益和反馈系数，变可得到振幅起振条件。 3.2.2 差分对管振荡电路（索尼振荡器）第 - 9 - 页 共 11 页直流分析：T1、
12、T2 的基极和 T2 的集电极同电位 VBB，要限制 LC 振荡电压，防止 T2 饱和导通。交流分析：谐振电压加在 T1 的基极上，形成正反馈。稳幅过程：T 的截止，恒流源 I0 对 T2 的负反馈控制。电路的简化过程：（如图）（P132 推导过程）确定振荡频率： 式中 C=C+Cbe /2第 - 10 - 页 共 11 页确定起振条件：令图 3-2-10(d)中的 VfVo，即 kfv1，而回路增益式中 gL=1/RL因而起振条件为 gm2gL + 1/rbe由于 gmI0/VT ,re1/gm ,rbe=(1+)rere 因而起振条件表示为gm2gL 或 I0/VT 4gL可见当 gL 一定时，选取合适的 I0，便可满足振幅起振条件。3.2.3 举例（略）图 126 RC 移相式振荡器五、实验总结1、 由给定电路参数计算振荡频率，并与实测值比较， 分析误差产生的原因。2、 总结三类 RC 振荡器的特点。六、预习要求1、 复习教材有关三种类型 RC 振荡器的结构与工作原理。2、 计算三种实验电路的振荡频率。3、 如何用示波器来测量振荡电路的振荡频率。第 - 11 - 页 共 11 页
