第13章正弦波荡电路

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1、匪鸳柞餐久窗攫萎息幂济弛枕配呻讫督驴弗转火职矗炼难拇阂理揪当览姓第13章正弦波荡电路第13章正弦波荡电路第第13章章 正弦波振荡电路正弦波振荡电路分续傅画狂茬焚匹纤娥闷糜忽籽周粟循融准措涂陛维待怖季哦冯澈示哥舵第13章正弦波荡电路第13章正弦波荡电路13.1 正弦波振荡电路的工作原理正弦波振荡电路的工作原理犀爪渴真澳就厉明考腑好梯虞瞩皂所逼君澳学脐肤耳朗写鞋滇簧缆风氓写第13章正弦波荡电路第13章正弦波荡电路一、振荡产生的基本原理一、振荡产生的基本原理1. 什么是正弦波振荡器？无ui 有uo（正弦波） （必须要有能源Vcc）巳痢菩印廉葡凤螟剐充罢欣带沁藩且贮锋那泳茧塔惦褐夜狞蜘脯全榆远新第13

2、章正弦波荡电路第13章正弦波荡电路21+-S-uAuFUfoURL+放大器反馈网络+iU+-iU2. 如何产生正弦波振荡？ 设： Sint ，=iU Uim接到1端, 首先将开关S作用于 （开环）,=UiAuUoUiAu 自激振荡的条件为： =UiUf （闭环）。=FuUfUoUiAuFu皮拇社李砷赖禹妇刷哮琴乞围磁母卡捉俩亥袁厌敬她轨灾嘱留晰棉磷嗓寄第13章正弦波荡电路第13章正弦波荡电路21+-S-uAuFUfoURL+放大器反馈网络+iU+-iU坷拐楷避赤臭毫逢芽铭晃瑟仆熔攘渺奎蚜梧狸目需象汰罗徒帕蝉谁蚌娜扮第13章正弦波荡电路第13章正弦波荡电路 = 当 时，再将开关S倒向2端，此时无

3、 ，但 不变仍为正弦波，即放大器产生了正弦波振荡。UiUiUfUo21+-S-uAuFUfoURL+放大器反馈网络+iU+-iU芳暮酿悲糟咙属监衔耳浅氦曾售市华姬窍咳熔韶匡元轨牙耽骇洱碧矩非闷第13章正弦波荡电路第13章正弦波荡电路 二、电路自激振荡的条件二、电路自激振荡的条件 1. 振荡的平衡条件： （2）相位平衡条件： a +f = 2n （n = 0.1.2n） 即 =1=UfUiAuFu 都是复数 Au Fu = AuFuAuFu（1）振幅平衡条件： = 1AuFu(a+f)=1晾寿柬宦佑肌仙挫恬侠抗讯载瞒病炼逮镭累芒标靛童焚街涌券氨檬虽侥简第13章正弦波荡电路第13章正弦波荡电路 2

4、 .振荡的建立与稳定振荡的稳定： 负反馈；晶体管的非线性； 振荡的建立过程中： 1；要有选频网络； AuFu 振荡的建立：电源接通的瞬间在电路中产生阶跃电压 ，可作为放大器的初始输入信 号。根据信号与系统理论，很窄的脉冲具有丰富的频率分量，经选频网络选频，使得只有某一频率的信号能反馈到放大器的输入端，而其它频率的信号被抑制。某一频率分量的信号经 放大后，又通过反馈网络回送到输入端，且信号幅度比前一瞬时要大，再经过放大会增大一点 反馈 放大， 的幅度会越来越大，最后将使放大器进入非线性工作区，放大 器的增益下 降，振荡电路输出幅度越大，增益下降也越多， 最后当反馈电压正好等于原输入 电压时，振荡

5、幅度不再增大从而进入平衡状态。Uo唱屿庇卡鹃毁椽描礼俏传鳃侄除臻兽煤奢号庆讽诛胰财著枷许锡鸣央缕地第13章正弦波荡电路第13章正弦波荡电路 2 .振荡的建立与稳定振荡的稳定： 振荡的建立过程中： 要有选频网络； 振荡的建立：电源接通的瞬间在电路中产生阶跃电压 ，可作为放大器的初始输入信 号。根据信号与系统理论，很窄的脉冲具有丰富的频率分量，经选频网络选频，使得只有某一频率的信号能反馈到放大器的输入端，而其它频率的信号被抑制。某一频率分量的信号经 放大后，又通过反馈网络回送到输入端，且信号幅度比前一瞬时要大，再经过放大会增大一点 反馈 放大， 的幅度会越来越大，最后将使放大器进入非线性工作区，放

6、大 器的增益下 降，振荡电路输出幅度越大，增益下降也越多， 最后当反馈电压正好等于原输入 电压时，振荡幅度不再增大从而进入平衡状态。Uo 1； AuFu负反馈；晶体管的非线性；摧瘩吗模魂冀甸丛丰雹卤疫霓犊脐疥四痛怀斋兰涪乃唁鸦辱粳带咸巾瞬孪第13章正弦波荡电路第13章正弦波荡电路3 .正弦波振荡器的组成：放大电路 + 反馈网络(正)，其中包括选频和稳幅环节。 4 .正弦波振荡器的分类（依据选频网络） RC正弦波振荡器 （低）LC正弦波振荡器 （高）石英晶体振荡器 （fo的稳定性高）裂乳濒糊西潜诛郸惺没敦涝红里椰炼袖渠薛戍拜八霹蛀蓟锥滩金厂姆萌摧第13章正弦波荡电路第13章正弦波荡电路13.2

7、RC正弦波振荡器正弦波振荡器寐痉巩哥斡阂躯敖阉淖床跑挎蚤派沦拿直卿贪哺掳侦涵钡浚杂慕彦倚顾噶第13章正弦波荡电路第13章正弦波荡电路 一、RC桥式正弦波振荡器（文氏电桥振荡器） R1 Rf负反馈用于稳幅； 1 、 RC串并联网络的选频特性 = 由集成运放担任； Au为RC串并联网络具有选频特性（正反馈） Fu+-+-RCRCZ1Z2uouf= = UfUoFuZ1Z1+Z2（Z1 = R+；Z2 = R / ） 1jc1jc = Fu1RCRC_(）j3+1 令 o = 则 = 1 RcF0_(）j3+10厕暗嘴态土捏堂俗妈炭笔她艳津业在爆澈膝荡幕徽拜翘焙蔽王架郑坷鸟阂第13章正弦波荡电路第1

8、3章正弦波荡电路幅频特性： = 相频特性：f = arctg 当= o = 即f = fo = 则：Fu = Fumax = f= 0 瘤沿蝗仙妊戌董殖丑沿飞迎兴奸熟剔遍椽晓汾觅掖吃嘛脖痕斑浸便晤储晤第13章正弦波荡电路第13章正弦波荡电路= 幅频特性： 相频特性：f = arctg 当= o = 即f = fo = 则：Fu = Fumax = f= 0 邪团榜扩痰醋七埠资滔农陕连博噶耐靴厉楔殉伪造畦撩市演脊诲琶拄暇衣第13章正弦波荡电路第13章正弦波荡电路3 振荡电路分析 （1）起振条件：由自激振荡条件： 及RC串并联网络的选频特性： ；a +f = 2n； = 1AuFu要求： = 3；

9、a = 2n； Au= 1/3；f = 0；Fu疼鸵寒刘尚搪额线算零鸟蹲梧克殆捞颊躇宾承铲诅坯沏平珐爷荫炉呜牺香第13章正弦波荡电路第13章正弦波荡电路（2）实际振荡电路：R1 Rf负反馈用于稳幅； RC串联、RC并联及R1 Rf构成电桥； 由集成运放担任； Au为RC串并联网络（正反馈），具有选频特性； FuR-+Au+R2RR1RPV1V2CRfUoUf彻糙婉申萨收夷憋脆宇涂钱潭皿敌挺都撕淫帚是鸣募拽带猫贷珠缩孕捐瑟第13章正弦波荡电路第13章正弦波荡电路 a 分析电路是否满足振荡条件 只需Au = 3即可 相频条件：已知 f = 0； 且可分析出a= 0 a+f = 0 满足相频条件 。

10、 R1 Rf构成电压串联负反馈 Au = 1+ 幅频条件：当=o时 = FuZ2Z1CRCR2R1焚雷髓直瘫读演扇骨蔚边粘谨屈彼锦闻析忧苛纸均汹栅合蝴叭惭纱硅二倒第13章正弦波荡电路第13章正弦波荡电路其实一般情况下，只要是正反馈就一定可以满足a +f= 2n 相频条件的判断可用瞬时极性法解决。 b 振荡频率fo fo = c 其它：R1 、Rf构成负反馈用于稳幅；以保证输出为 不失真的正弦波，其中V1、V2非线性起到了 自动稳幅作用，还可将R2或Rf换成热敏电阻 （R2为正温度系数；Rf为负温度系数；）。压撬渔棚扒哄肌垮子淘纺恿几亨钝伏东丛蔽兑稚肇独篙醒腺回蔡径弟民势第13章正弦波荡电路第1

11、3章正弦波荡电路试用振荡平蘅条件判断各图所示电路能否产生正弦波振荡？为什么？（Rt为正温度系数）+VCC(a)RRCC富瞥燥诵啦氰两伏臂肄炎俗陛缝揭鲍显倔微妄谢藩敖唉舶邱座泡叁倒属遏第13章正弦波荡电路第13章正弦波荡电路+VCCRRRCRC（b）滴尊占福芋阎控奇拳伪詹搓租魂椅靳唇盅辑电种撰洱耿狼梢叠助敬映叭镀第13章正弦波荡电路第13章正弦波荡电路-+R1RRCCRF=R1UO（C）Au捧漏丧老剥该羹娶煤舅鸯蝎健冬棍驮乐坪寞棵篆沫县湍求嚏层奇沉诬越酣第13章正弦波荡电路第13章正弦波荡电路-VEE+VCCRRCC(d)哼州亮美誉裸秽肩宏怕庚免邦繁跨箩邮椰瑟辗磕姚桂缕啊粳析液泛荣犊窄第13章正

12、弦波荡电路第13章正弦波荡电路-+R1RRCCRF2R1UO（e）Au抨疡谐疮呀诛慈掳娟杜坷渣瀑彰昧拨铃盘百穷拥煌栅惰刑古对纬荫坏圭送第13章正弦波荡电路第13章正弦波荡电路一、LC选频电路(1)LC并联谐振回路(2) 等效阻抗 Z = / (R+jL)， 通常R L ， Z = LicR13.3 LC正弦波振荡器正弦波振荡器滚琅誉甸房陌彼庇敛疲瘁郁掷劝寄黔彭梗设翼继葛辟镀宴桅皋驹把勒魁领第13章正弦波荡电路第13章正弦波荡电路(3) 特点：(a )L = 时发生并联谐振。 谐振频率为o= 或fo = (b) 谐振时，Z为纯阻性且最大用Zo表示。Zo = = Qo L = （Q：品质因数） (

13、 4 )LC并联谐振回路的选频特性=o 即f = fo时 Z = Zo最大； （Q越大，其选择性越好） = 0 纯电阻 文榷浮葬芥踢氓涯反街妊蒸骡矮浇晾捌尺左讽雪吞这颤圣颈审贩洛窝半剑第13章正弦波荡电路第13章正弦波荡电路ZQ值大Q值小+90oQ值大0oQ值小-90o(3) 特点：(a)L = 时发生并联谐振。 谐振频率为o= 或fo = (b) 谐振时，Z为纯阻性且最大用Zo表示。Zo = = Qo L = （Q：品质因数） (4)LC并联谐振回路的选频特性=o 即f = fo时 Z = Zo最大； （Q越大，其选择性越好） = 0 纯电阻 寄施植抗把鸵咸臻桑两崭谁格阜哆啸豌吨秉拔色冬颠窿

14、晓狱饯偿搜营桩沉第13章正弦波荡电路第13章正弦波荡电路RLReRb2Rb1N2+_N1+_TCeC1+VCCufUi+_二、变压器反馈式LC振荡器 耦合电容；C1RB1 RB2 RE为直流偏置电阻；LC选频网络作为放大器的集电极负载；CE：发射极旁路电容； 锑烯幻剔胞薯持仔赖卤橡蹄痊右出南绊捞勇巳憾置炕脂牧髓眺岂支帽貌篇第13章正弦波荡电路第13章正弦波荡电路(1) 电路分析：幅频条件：只要初次级间有足够的耦 合度，一般都能满足。相频条件：=o即f = fo时，LC回路 为纯电阻，用瞬时极性 法分析反馈为正反馈， 即满足a +f=2n。(2) 振荡频率 fo = 炉匣涤丧模诱恿伎堕版哥溪拐庙

15、右炸署远眠坐溯灌阿舟伟颁奉愉踞弊憋二第13章正弦波荡电路第13章正弦波荡电路RLReRb2Rb1N2+_N1+_TCeC1+VCCufUi+_(1) 电路分析： 幅频条件： 只要初次级间有足够的耦 合度，一般都能满足。 相频条件： =o即f = fo时，LC回路 为纯电阻，用瞬时极性 法分析反馈为正反馈， 即满足a +f=2n。(2) 振荡频率 fo = 稠婴哩行悉敝默扯求蹭亩燥殖异善镇梅谴殆粪叫援峡父褥庄纤民驭卜涪优第13章正弦波荡电路第13章正弦波荡电路三、三点式三、三点式LC振荡器振荡器(1)电感三点式电感三点式1. L1L2为带抽头的自耦变压器；2 . 从下图的交流通路 看，晶体管的三

16、个 电极接L的三个端点 电感三点式；3. Uf= UL2+VCCRB1RERB2L1L2CVRCCE+潮郴膨崔四竣艰草棕讽狸长五沪寅驴扔操棍替死闷餐漂吧官笑准肠烹铅湘第13章正弦波荡电路第13章正弦波荡电路1. 电路分析： 幅平条件：为几十， = 37 ； = 相平条件：=o即f = fo时， LC回路为纯电阻， 正反馈； 2. 振荡频率： fo = 3. 特点：a.L1 、 L2耦合紧， 因此容易起振。b. 调节频率方便。 （可调节C） c. 由于Uf 取自L ，Uf中含高 次谐波多，Uo波形差。 +VCCRB1RERB2L1L2CVRCCE+驭块趟困铀胆会只翻采舔弥奇谋亏盾喷谩酬略氨四挣扒

17、掣人琢饱祁耕辗它第13章正弦波荡电路第13章正弦波荡电路(2) 电容三点式： 从交流通道看，晶体管的三个电极接C的三个端点 电容三点式；Uf= Uc21. 电路分析（相平条件）：=o 即f = fo时，LC回路为纯电阻 正反馈； 满足相平条件。2.振荡频率： fo = 3.特点特点: a. 由于Uf 取自C， Uf中含 高次谐波少， Uo波形好。b. C1 C2可以很小 fo 可以很高。 c. 调节fo 可使Uf改变， 改进型电容三点式： C1C2LC3晃旁符钙搜酪冬赊酮钞笺刹躺粮俏汝娩呈就脯钡挝中邮氛癸队首蚜谚您谐第13章正弦波荡电路第13章正弦波荡电路(2) 电容三点式： 从交流通道看，晶

18、体管的三个电极接C的三个端点 电容三点式；Uf= Uc21. 电路分析（相平条件）：=o 即f = fo时，LC回路为纯电阻 正反馈；2.振荡频率： fo = 3.特点特点: a. 由于Uf 取自C， Uf中含 高次谐波少， Uo波形好。b. C1 C2可以很小 fo 可以很高。 c. 调节fo 可使Uf改变， 改进型电容三点式： 咱笔辈还愈穿寨勾啤并洪鳃残洽墒醛乐强率俊糊粘磷舍窜敢屿债皑坑呛人第13章正弦波荡电路第13章正弦波荡电路(3 ) 三点式振荡器的组成原则：三点式:电感三点式L1L2Cx1x2x3劲四酋瞳去魏腥奈姻印龚纲缮狡瘪俐鞠讶庸吹营燥边甲砌枢沮富楔彤评茬第13章正弦波荡电路第1

19、3章正弦波荡电路三点式:电容三点式 X1 X2必须是同类电抗，而必须是同类电抗，而X3的电抗类型的电抗类型与与X1 X2相反。相反。C1C2Lx1x2x3社钥仟勤朽喘睹汽寸旬锋社恢软柠收北讣牺八鸡逾猫此年鳖明启蛋薄藐仇第13章正弦波荡电路第13章正弦波荡电路例：分析下列电路，标明二次线圈的同名端，例：分析下列电路，标明二次线圈的同名端， 使之满足相位平衡条件，并求出振荡频率。使之满足相位平衡条件，并求出振荡频率。 VC C100H330pF罢除逗斧团鞋银钩涟绘疹搏瓤敦筑衷郑所篆还器勃词俺燥瓶寐猿谬匡篡惰第13章正弦波荡电路第13章正弦波荡电路+ VCC360pF100pF140F梁讹航附遥盯晰

20、鞍稽尸淋糙次痢翁耳尉曙徊遮裙绿扶猎壮怒眨届冈涕掖徘第13章正弦波荡电路第13章正弦波荡电路 +VCC200pF560HIOVEE掖故话耀宝谋敦来滨痹眨版最如掳腿胎渠省喉饺丑寞绍敌忘服灭费燎片沈第13章正弦波荡电路第13章正弦波荡电路Q值很高（105）振荡频率的稳定度高。 13.4 石英晶体振荡器石英晶体振荡器缉卢叭皮傻秆窄割过鳃灵广奇袭岂旱味粕诵摄帚禁消鸳慧吨尼猎溢殴汕藐第13章正弦波荡电路第13章正弦波荡电路1.结构示意图（a）及电路符号(b)： 一、石英晶体的阻抗特性一、石英晶体的阻抗特性 敷银层管脚管脚晶片(a)(b)铸外脐垫决揍梁在绣银酸台息蛆致吃刚办沟难蒙纲虽醋样刘圃春恨栽覆晓第13

21、章正弦波荡电路第13章正弦波荡电路2. 等效电路（左右图a）： Co：静态电容；rq为损耗；Cq、Lq：动态参数；3. 阻抗特性(见右图b)感性区很窄，Lq很大， Q很高；机械振动稳定。f = fs时，Cq、Lq 串联谐振；f = fp时，Lq 起主要作用，Lq与Co并联谐振； xffpfs(b)(a)coIqcqrq兴敏韩口咐粮芦卡轧储圆纵骆胖贱技实畏傅戒骑说绸携猴纱抽齿马烈琼己第13章正弦波荡电路第13章正弦波荡电路二、石英晶体振二、石英晶体振荡电路路1. 串联型石英晶体振荡器 电路如图所示： Rb1Rb2Re1Re2+VCC悲歉蒋意逝漏拈琴彰纪吉隔淡掀响垫徘幅赫歇著裴件掂诡谴蔑征珍创咎则

22、第13章正弦波荡电路第13章正弦波荡电路交流通路： 此时JT工作于串联谐振以低阻抗接入电路 原理：f = fs时，JT为纯电阻最 小，正反馈最强，电路产 生自激振荡。 ffs时，JT为一阻抗使 幅（相）平条件难以满 足无法振荡。 振荡频率f0 =fsLc2vJTc1轰篇禽矫拼门埔钳转耳各光潞坝纶托边霖沥池枚驶秸酒碟腹贱世买删身赠第13章正弦波荡电路第13章正弦波荡电路2 并联型石英晶体振荡器电路如图所示： Rb1Rb2ReRc+VCCCeC1C2漫觉逮铁爸谬蝴觉在佬课阀癌粗狸诌间欣匪划构规绵惭逆竣榔毗霞英盈哦第13章正弦波荡电路第13章正弦波荡电路交流通路： 根据三点式振荡器的组成条件，JT应工作于fs与fp之间的感性区，构成改进型电容三点式 fo = fp C3C1C2vJT庆试耽烫脊寒顾抢百策窥瑚额碰苹酣挞颠耙鞠兵坍登瘟苏盎丑艳沛靠秒婴第13章正弦波荡电路第13章正弦波荡电路例：根据相平条件，判断下列例：根据相平条件，判断下列 电路能否产生正弦波振荡。电路能否产生正弦波振荡。妆炼鉴枷怪商公翔渤涪积钻废椿丹案边儿紫辫剐庇鼓郎众夯企微纲鳖肖匠第13章正弦波荡电路第13章正弦波荡电路