《电子技术 教学课件 ppt 作者 陈瑞 第5章 正弦波振荡电路2》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电子技术 教学课件 ppt 作者 陈瑞 第5章 正弦波振荡电路2（41页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第5章 正弦波振荡电路 内容提要：本章介绍正弦波振荡的基本概念，振荡电路，振荡电路和石因英晶体振荡电路。 重点讨论：振荡电路和振荡电路的振荡原理和振荡频率的计算，简单介绍石英晶体振荡电路的知识。,5.1 振荡电路的基本概念 5.2 RC正弦波振荡电路 5.3 LC正弦波振荡电路 5.4 石英晶体振荡电路 5.5 实用的振荡电路 本章小结,本 章 主 要 内 容,5.1.1 振荡电路基本概念,振荡电路是一种不需要外接输入信号，在输出端仍有一定频率、一定幅度信号输出的电路。 振 荡 电 路 正弦波振荡电路 非正弦波振荡电路 本节重点介绍正弦波振荡电路。,5.1 振荡电路的基本概念,5.1.2 产生
2、正弦波振荡的条件,如图所示由于振荡电路不需要外界输入信号，因此反馈信号 就是放大电路的输入信号 , 就是放大电路的输出信号。 当 ，则有,图5-1 振荡电路方框图,（5-1）,式（5-1）就是振荡电路的自激振荡条件。这个条件包含幅值和相位两个条件：,（1）幅值平衡条件 即放大倍数 与反馈系数 乘积的 模为1,（2）相位平衡条件 即反馈信号 和 输入信号 要同相,5.1.3 正弦波振荡电路的组成,上图 为RC音频振荡器可分为四部分 （1）放大电路 （2）反馈网络 （3）选频网络 （4）稳幅电路,构成电桥 的四臂起 到稳幅的 作用。,两级放大电路,构成选频网络,都是反 馈电路,5.2 RC正弦波振
3、荡电路 5.2.1 RC串并联网络,RC串 并联 网络,相频 特性,幅频特性,图5-5是由运算放大 器和串并联网络构成 的正弦波振荡电路。 当 时， RC正弦波振荡电路 电路的振荡频率为,图5-5 采用运算放大器的 RC振荡电路,5.3 LC正弦波振荡电路,LC正弦波振荡电路是由并联回路作为 网络。,电 感 三 点 式,电 容 三 点 式,变 压 器 反 馈 式,变压器反馈式振荡电路 如图5-6所示。 电路中的选频网络由 LC并联电路组成， 反馈由变压器绕组N2 来实现 。,图5-6 变压器反馈式振荡电路,1.相位条件 将图5-6电路中A点断开，在输入端加上一个频率为 的正极性信号，三极管的集
4、电极得到一个负极性信号，变压器绕组N1同名端为正极性信号。变压器同名端如图中所示，因而在变压器绕组N2的同名端得到一个正极性信号，反馈到输入端形成正反馈。因此 与 同相，电路满足相位条件。,2.振荡频率 只有在谐振频率 时谐振阻抗最 且为纯阻性，即： 看作成一个电阻性 负载，电路才满足振荡条件。 振荡频率就是LC回路的谐振频率 即,.,5.3.2 电感三点式LC振荡电路,电感三 点式振 荡电路 又称电 感反馈 式振荡 电路。,图5-7 电感反馈式振荡电路,1.相位条件 将上图中A点断开，在输入端加上一个频率为 的正极性信号，在三极管的集电极得到一个负极性信号。这样1端对地为负，3端对地为正，反
5、馈到输入端形成正反馈。 因 此 与 同 相 电路满足相位条件。通常反馈线圈的 为线圈和总匝数的1/81/4。,2.振荡频率 在分析振荡频率和起振条件时，可以认为LC回路的Q值很高，且电路产生并联谐振。根据谐振条件，电路的振荡频率为,M为线圈 和 之间的互感,K为耦合系数,当K等于1时,电感反馈式振荡电路的特点 （1）振荡电路的 和 是自耦变压器，耦合很紧，容易起振，改变抽头位置可获得较好的正弦波振荡，且输出幅度较大。 （2）频率的调节可采用可变电容，调节方便。,（3）不足之处 由于反馈电压取自 ，对高次谐波分量的阻抗大，输出波形中含较多的高次谐波，所以波形较差。 振荡频率的稳定性较差。 一般电
6、感反馈式振荡电路用于收音机的本机振荡以及高频加热器等振荡频率在几十兆赫兹以下的场合。,5.3.3 电容三点式LC振荡电路 和上面电感反馈式振 荡电路比较，只是把 回路中的电感和电容 的位置互换。 电容三点式LC振荡电 路如图5-8所示。,图5-8,1.相位条件 当回路谐振时，LC 回路呈纯电阻性。 反馈信号取自于电容 两端的电压，输入到三极管VT的基级。 如果将反馈端A点断开，用瞬时极性法判断可知 与 同相，电路满足相位平衡条件。,2.振荡频率 与电感反馈式振荡电路一样，电路的谐振频率为 式中，,电容反馈式振荡电路的特点 （1）由于反馈电压取自电容 ，它对高次谐波分量的阻抗较小，因此，振荡波形
7、较好。 （2）电感反馈式振荡电路受三极管极间电容的影响比较小，即频率稳定性较高。,（3）电路不足之处： 频率调节不便，调节范围较小。 一般只用于高频振荡器中。为了克服调节范围小的缺点，常在支路中串联一个容量较小的可调电容，用它来调节振荡频率。 ,5.4 石 英 晶 体 振 荡 电 路 石英晶体振荡器采用石英晶体代替选频电路 。 上面讨论的电路很难达到无线电广播，无线电通信的要求。 因此，采用石英晶体振荡器可以达到频率稳定度很高的要求。,1.石英晶体的特性、符号及等效电路（1）石英晶体的特性。 石英晶体是二氧化硅（ ）结晶体，具有 各向异性的物理特性。 石英晶片之所以能做成谐振器是基于 它的压电
8、效应。,石英晶体的符号如图5-9a所示，,（2）石英晶体的符号和等效电路,图 5-9,由等效电路（b)可见，石英谐振器有两个谐振频率。当L、C、R支路发生串联谐振时，它的等效阻抗最小(等于R)，串联谐振频率为 当频率高于 时，L、C、R支路呈感性，可与电容发生并联谐振，并联谐振频率为 通常 ，比较以上两式可见，两个谐振频率非常接近，且 稍大于 。,图5-9c中 是石英晶体谐振器忽略R以后的电抗频率特性。,频率在 与 之间，石英晶体呈感抗性； 当 时，石英晶体呈纯电阻性；而在此之外则呈容性。,图5-9表明 在晶体振荡器中，常把石英谐振器当作一个电感器元件。 由于 ： Q值大 所以： 振荡器的频率
9、稳定性很高。,2.石英晶体振荡器 石英晶体振荡器简称晶振,电 路 有 两 种 类 型,并 联 型 晶 振,串 联 型 晶 振,（1）并联型晶振 电路如图 5-10所示,图5-10 并联型晶振电路,有上图可知 。当工作频率介于 和 之间时，晶片等效为一电感元件，它与电容 、 组成并联谐振回路。 它属于电容反馈式振荡器。电路的振荡频率为 其中 。谐振频率由于 ，谐振频率为 ，振荡器的频率取决于稳定的谐振频率,（2）串联型晶振 图5-11所示是 串联型晶体振 荡器,图5-11 串联型晶振电路,整个RC串并联网络构成正反馈网络,构成放大电路，,当 时，晶体振荡器产生串联谐 振。谐振时阻抗呈最小，反馈量
10、最大，且相移为零，该频率满足自激振荡条件。 当 时，晶体振荡器的阻抗呈最大，而且相移不为零，不能产生谐振，所以该电路的振荡频率只能是 。,5.5 实用的振荡电路 振荡电路的振荡频率高，输出功率大，因而应用十分广泛。 下面以非接触式晶体管接近开关为例来介绍振荡电路的应用。,非接触式晶体管接近开关是一种新型行程开关。 当它与运动的金属体接近到一定距离时，不需接触，开关就能发出动作信号 。,图5-12所示为一种晶体管接近开关的电路图。它由振荡电路、开关电路及射极输出器三部分组成。,上图中振荡电路是接近开关的主要部分。它是由管 构成的变压器反馈式LC振荡 电路。 线圈 、 及 绕在同一 磁芯上，组成感
11、应头。 反馈线圈 放在上层， 放在下层 输出线圈 绕在 的外层。如图所示,感应图结构,由于非接触式晶体管接近开关不需机件直接碰撞即可使继电器动作，所以它具有工作可靠、无噪声、寿命长等优点。目前已被广泛应用于行程控制、定位控制等方面。,本 章 小 结 本章是在介绍正弦波振荡电路的条件、组成及分析方法的基础上，讨论了几种典型振荡电路，包括振荡电路、振荡电路和石英振荡电路。 正弦波振荡电路一般由放大电路、反馈网络、选频网络和稳幅四部分组成。产生正弦波振荡的条件是： 幅值平衡条件： 相位平衡条件 （n为整数）,RC振荡器一般工作在低频范围，常用的有RC桥式振荡器和RC移相式振荡器。其振荡频率与R、C乘积成正比。 LC振荡器能产生几十兆赫以上的正弦波信号，本章介绍了变压器反馈式、电感反馈式和电容反馈式振荡电路，其振荡频率平均值和 成反比。,石英晶体振荡器利用晶体振荡器Q高的特性，获得高稳定度的正弦波振荡。,当石英晶体,工作 在串 联谐 振频 率 构成,工作 频率在串联谐 振频率 和 并联谐振频率 之间时 构成,串联谐振电路,并联型振荡电路,
