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1、 9.5 正弦波振荡电路的振荡条件9.6 RC正弦波振荡电路9.7 LC正弦波振荡电路9.8 非正弦波振荡电路学习指导小结作业在实践中，广泛采用各种类型的信号产生电路 ，就其波形来说，可能是正弦波或非正弦波。 在通信、广播、电视系统中，都需要射频(高 频)发射，这里的射频波就是载波，把音频(低频) 、视频信号或脉冲信号运载出去，这就需要能产生 高频信号的振荡器。 在工业、农业、生物医学等领域内，如高频感 应加热、熔炼，超声波焊接，超声诊断，核磁共振 成像等，都需要功率或大或小、频率或高或低的振 荡器。可见，正弦波振荡电路在各个科学技术领域 的应用是十分广泛的。非正弦信号(方波、锯齿波等)发生器
2、在测量设 备、数字系统及自动控制系统中的应用也日益广泛 。 学习指导电压比较器不仅是波形产生电路中常用的基本单元， 也广泛用于测量电路、自动控制系统和信号处理电路中。 因此要予以足够重视。 主要内容： (1)正弦波振荡电路的振荡条件 (2)RC、LC正弦波振荡电路 (3)非正弦信号产生电路 基本要求及学习目标: (1)掌握正弦波振荡的相位平衡条件、幅值平衡条件。 (2)掌握RC串并联式正弦波振荡电路的工作原理、起振条件、 稳幅原理及振荡频率的计算。 (3)了解LC正弦波振荡电路的工作原理、组成原则、振荡频率 的计算。 (4)掌握单门限电压比较器和迟滞比较器的工作原理，理解方 波、矩形波、三角波
3、、锯齿波发生器的工作原理。9.5 正弦波振荡电路的振荡条件1. 振荡条件2. 起振和稳幅3. 振荡电路基本组成部分正反馈放大 电路如图示。（注 意与负反馈方框图 的差别）1. 振荡条件若环路增益则去掉仍有稳定的输出又所以振荡条件为 振幅平衡条件 相位平衡条件 说明同相位或引入的反馈为正反馈。负反馈放大电路的自激条件自激振荡反馈深度即又得自激振荡条件幅值条件相位条件（附加相移）闭环增益起振条件2. 起振和稳幅# # 振荡电路是单口网络，无须输入信号就能起振 ，起振的信号源来自何处？电路器件内部噪声当输出信号幅值增加到一定程度时，就要限制它继续增加，否则波形将出现失真。噪声中，满足相位平衡条件的某
4、一频率0的噪声信号被 放大，成为振荡电路的输出信号。稳幅的作用就是，当输出信号幅值增加到一定程度时，使振幅平衡条件从 回到平衡 点一个反馈放大电路若能同时满足自激振荡的幅度和相位 平衡条件，就一定能产生自激振荡，但并不见得一定能产生 正弦波自激振荡，即输出信号不一定是正弦波。3. 基本组成部分这是因为，若同时有多种频率的正弦波信号都满足自激 振荡条件，则反馈放大电路就能够在多种频率下产生振荡。 它的输出信号就是一个由多种频率的正弦波信号合成的非正 弦波信号。为了获得单一频率的正弦波振荡，可在反馈放大电路中引 入选频网络（选择满足相位平衡条件的一个频率），使反馈放 大电路对不同频率的正弦波信号产
5、生不同的相位移和放大倍数 ，使电路只让某一特定频率的正弦波信号满足自激振荡条件， 保证电路输出正弦波信号。4放大电路（包括负反馈放大电路）3. 正弦波振荡电路的基本组成部分4反馈网络（构成正反馈 ）4选频网络（选择满足相位平衡条件的一个频 率，经常与反馈 网络合二为一。） 4稳幅环节RC 振荡器 低频1MHZ9.6 RC正弦波振荡电路1. 电路组成2. RC串并联选频网络的选频特性3. 振荡电路工作原理4. 振荡的建立与稳定6. 稳幅措施5. 振荡频率与振荡波形1. 电路组成反馈网络兼做选频网络RC振荡电路有很多种：桥式的、移相式 、双T型的，但最常用的是桥式振荡电路。 放大电路：运放 、R1
6、、Rf组成同 相比例运算电路反馈网络选频网络 RC串并联网络电压串联负反馈由选频网络可知2. RC串并联选频网络的选频特性则反馈系数为：反馈系数2. RC串并联选频网络的选频特性幅频响应又且令则相频响应2. RC串并联选频网络的选频特性当幅频响应有最大值相频响应3. 振荡电路工作原理1、会找出三个组成部分； 2、用瞬时极性法判断电路是 否满足相位平衡条件(+) (+)(+)(+)分析方法：首先找出反馈线，在A处断开反馈线，假设在放大电路的输入端加一个输入电压Vi，Vi的频率正好是选频网络的固有频率f0 ，即f=f0=1/2RC，假定某一瞬时Vi对地极性为（+），Vo在同 一瞬时对地极性为（+）
7、，由于f=f0=1/2RC，根据相频特性来 判断，若Vo的频率也为f0，A点在同一瞬时对地的极性也为（+） 。再接上反馈线，看Vf和Vi的相位是否相同，若同相，则说明此 电路满足相位平衡条件。A3、振幅平衡条件：AvFv=1；Av=1+Rf/R1、Fv=1/3 Rf=2R13. 振荡电路工作原理此时若放大电路的电压增益为用瞬时极性法判断可知，电路满足相位平衡条件则振荡电路满足振幅平衡条件当时，(+) (+)(+)(+)Av电路可以输出频率为 的正弦波RC正弦波振荡电路一般用于产生频率低于 1 MHz 的正弦波4. 振荡的建立与稳定就是要使电路自激，从而产生持续的振荡，由直流电变为交流电。振荡建
8、立：当电路一接上直流电源，由于电冲击或噪声或干扰等信号的存在，它们都含有丰富的谐波，总有与振荡频率f0相同的谐 波，这个信号虽然很微弱，但经过放大电路和反馈网络的作用 ，使输出信号的幅值越来越大，正弦波振荡由小到大地建立起 来。 稳定：输入谐波经过放大 反馈 再放大的循环，使输出幅度不断增加，但由于幅度增大到一定程度时，运算放大器工作 在非线性区，或三极管工作在非放大区，所以输出幅度就会下 降并趋于稳定。平衡 点5. 振荡频率与振荡波形因为只有在f=f0=1/2RC时才满足相位平衡条件，所以振荡频率即为选频网络的固有频 率f=1/2RC。振荡频率：振荡波形： 当AvFv稍大于1时，Vo接近于正
9、弦波； 当AvFv远大于1时，Vo波形会严重失真。采用非线性元件6. 稳幅措施4热敏元件热敏电阻起振时，即热敏电阻的作用稳幅采用非线性元件6. 稳幅措施4场效应管（JFET）稳幅原理稳幅整流滤波T 压控电阻可变电阻区，斜率 随vGS不同而变化采用非线性元件6. 稳幅措施4二极管当输出幅值很小时，二极 管D1、D2接近开路，由D1、 D2和R3组成的并联支路的等 效电阻近似为2.7千欧，A约 3.3，3，有利于起振。当输出幅值较大时，二 极管D1或D2导通，由D1、 D2和R3组成的并联支路的 等效电阻减小，A随之下降 ，输出幅值趋于稳定。9.7 LC正弦波振荡电路9.7.1 LC并联谐振回路选
10、频特性9.7.2 变压器反馈式LC振荡电路9.7.3 三点式LC振荡电路 9.7.4 石英晶体振荡电路LC振荡电路主要用来产生高频正弦信号， 一般在1MHz以上。它与RC振荡电路的不同之处 是它由电感和电容组成，所以命名为LC正弦波 振荡电路。1. 等效阻抗9.7.1 LC并联谐振回路选频特性等效损耗电阻一般有则即 时 ，电路发生谐振 。为谐振频率谐振时阻抗最大且为纯阻性其中为品质因数，同时有即用来评价回路损 耗大小的指标2. 频率响应9.7.1 LC并联谐振回路选频特性谐振回路具 有选频特性1由相频特性可知，当0时 ，由于L1/C，回路的等效电 抗呈感性；反之，回路的等效电抗 呈容性。虽然波
11、形出现了失真，但由于LC谐振电路的Q值很高， 选频特性好，所以仍能选出0的正弦波信号。9.7.2 变压器反馈式LC振荡电路1. 电路结构 2. 相位平衡条件 3. 幅值平衡条件4. 稳幅5. 选频通过选择高值的BJT和调整变压器的匝数比，可以 满足，电路可以起振。BJT进入非线性区，波形 出现失真，从而幅值不再增加，达到稳幅目的。（定性分析）(+)()同名端(+)(+)(-)(+)(+) (+)(+)(+)(+)9.7.2 变压器反馈式LC振荡电路反馈满足相位平衡条 件，可能振荡满足相位平衡条 件，可能振荡反馈仍然由LC并联谐振电 路构成选频网络9.7.3 三点式LC振荡电路1. 三点式LC并
12、联电路电容三点式电感三点式谐振回路的三个 引出端与三极管 的三个电极相连( 指交流连接),其中 两个同性质电抗 的公共点与发射 极相连,而另一个 异性电抗则连在 集电极与基极间 。方法1仍然由LC并联谐振电 路构成选频网络9.7.3 三点式LC振荡电路1. 三点式LC并联电路电容三点式电感三点式谐振回路的三个 引出端点与场效 应管的三个电极 相连（指交流连 接），其中两个 同性质电抗的公 共点与源极相连 ，而另一个异性 电抗则连在栅极 与漏极之间。方法1仍然由LC并联谐振电 路构成选频网络9.7.3 三点式LC振荡电路1. 三点式LC并联电路电容三点式电感三点式谐振回路的三个引 出端与集成运放
13、的 三个端子(同相端、 反相端、输出端)相 连(指交流连接),其 中两个同性质电抗 的公共点与同相端 相连，而另一个异 性电抗则连在反相 端与输出端之间。方法1仍然由LC并联谐振电 路构成选频网络A.若中间点交流接地, 则首端与尾端相位相反 。9.7.3 三点式LC振荡电路1. 三点式LC并联电路电容三点式电感三点式中间端的瞬时电位一 定在首、尾端电位之间 。三点的相位关系B.若首端或尾端交流接 地,则其他两端相位相同 。方法29.7.3 三点式LC振荡电路2. 电感三点式振荡电路9.7.3 三点式LC振荡电路3. 电容三点式振荡电路Q值越高，选频特性越好，频率越稳定。9.7.4 石英晶体振荡
14、电路1. 频率稳定问题频率稳定度一般由 来衡量频率偏移量。振荡频率。LC振荡电路 Q 数百石英晶体振荡电路 Q 10000 5000009.7.4 石英晶体振荡电路2. 石英晶体的基本特性与等效电路结构 极板间加电场极板间加机械力晶体机械变形晶体产生电场压电效应交变电压机械振动交变电压机械振动的固有频率与晶片尺寸有关，稳定性高当交变电压频率 = 固有频率时，振幅最大。 压电谐振9.7.4 石英晶体振荡电路2. 石英晶体的基本特性与等效电路等效电路A. 串联谐振特性晶体等效阻抗 为纯阻性B. 并联谐振通常所以9.7.4 石英晶体振荡电路2. 石英晶体的基本特性与等效电路实际使用时外接一小电容Cs则新的谐振频率为由于由此看出调整9.7.4 石英晶体振荡电路3. 石英晶体振荡电路串联晶体振荡器 并联晶体振荡器 +作业P473 - 9.6.1、9.6.2 9.6.3P475 9.7.1 9.7.2
