模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)：第23講 正弦波振蕩電路

1、第二十三講 正弦波振蕩電路一、正弦波振蕩的條件和電路的組成二、RC正弦波振蕩電路三、LC正弦波振蕩電路四、石英晶體正弦波振蕩電路一、正弦波振蕩的條件和電路的組成1. 正弦波振蕩的條件 無外加信號，輸出一定頻率一定幅值的正弦信號。 要求：引入正反饋，且振蕩頻率可控。在電擾動下，對于某一特定頻率f0的信號形成正反饋： 由于半導(dǎo)體器件的非線性特性及供電電源的限制，最終達到動態(tài)平衡，穩(wěn)定在一定的幅值。1. 正弦波振蕩的條件 一旦產(chǎn)生穩(wěn)定的振蕩，則電路的輸出量自維持，即幅值平衡條件相位平衡條件起振條件： 要產(chǎn)生正弦波振蕩，必須有滿足相位條件的f0，且在合閘通電時對于f= f0信號有從小到大直至穩(wěn)幅的過程

2、，即滿足起振條件。2. 起振與穩(wěn)幅電路如何從起振到穩(wěn)幅？穩(wěn)定的振幅非線性環(huán)節(jié)的必要性！3. 基本組成部分1) 放大電路：放大作用2) 正反饋網(wǎng)絡(luò)：滿足相位條件3) 選頻網(wǎng)絡(luò)：確定f0，保證電路產(chǎn)生正弦波振蕩4) 非線性環(huán)節(jié)（穩(wěn)幅環(huán)節(jié)）：穩(wěn)幅1) 是否存在主要組成部分；2) 放大電路能否正常工作，即是否有合適的Q點，信號是 否可能正常傳遞，沒有被短路或斷路；3) 是否滿足相位條件，即是否存在 f0，是否可能振蕩 ；4) 是否滿足幅值條件，即是否一定振蕩。常合二為一4.分析方法相位條件的判斷方法：瞬時極性法 斷開反饋，在斷開處給放大電路加 ff0的信號Ui，且規(guī)定其極性，然后根據(jù) Ui的極性 Uo

3、的極性 Uf的極性若Uf與Ui極性相同，則電路可能產(chǎn)生自激振蕩；否則電路不可能產(chǎn)生自激振蕩。 在多數(shù)正弦波振蕩電路中，輸出量、凈輸入量和反饋量均為電壓量。極性？5. 分類常用選頻網(wǎng)絡(luò)所用元件分類。1) RC正弦波振蕩電路：幾百千赫以下2) LC正弦波振蕩電路：幾百千赫幾百兆赫3) 石英晶體正弦波振蕩電路：振蕩頻率穩(wěn)定二、RC 正弦波振蕩電路1. RC串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò)低頻段高頻段 在頻率從0中必有一個頻率f0，F(xiàn)0。RC串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò)的頻率響應(yīng)當 f=f0時，不但=0，且 最大，為1/3。1)是否可用共射放大電路？2)是否可用共集放大電路？3)是否可用共基放大電路？4)是否可用兩級共射放大電路？2

4、. 電路組成 應(yīng)為RC 串并聯(lián)網(wǎng)路配一個電壓放大倍數(shù)略大于3、輸入電阻趨于無窮大、輸出電阻趨于0的放大電路。不符合相位條件不符合幅值條件輸入電阻小、輸出電阻大，影響f0 可引入電壓串聯(lián)負反饋，使電壓放大倍數(shù)大于3，且Ri大、Ro小，對f0影響小3. RC橋式正弦波振蕩電路（文氏橋振蕩器）用同相比例運算電路作放大電路。 因同相比例運算電路有非常好的線性度，故R或Rf可用熱敏電阻，或加二極管作為非線性環(huán)節(jié)。頻率可調(diào)的文氏橋振蕩器 改變電容以粗調(diào)，改變電位器滑動端以微調(diào)。 加穩(wěn)壓管可以限制輸出電壓的峰-峰值。同軸電位器討論：判斷圖示電路有可能產(chǎn)生正弦波振蕩嗎？RC 移項式電路1) RC 移相電路有幾

5、級才可能產(chǎn)生正弦波振蕩？優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單、經(jīng)濟方便等。缺點：選頻性能較差，頻率調(diào)節(jié)不方便。由于輸出幅度不夠穩(wěn)定，輸出波形較差，一般只用于振蕩頻率固定，穩(wěn)定性要求不高的場合。 三、LC 正弦波振蕩電路 1. LC并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的選頻特性 理想LC并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)在諧振時呈純阻性，且阻抗無窮大。諧振頻率為損耗若RL，則諧振頻率諧振電抗電抗的頻率特性諧振時的電流分配關(guān)系諧振時LC回路的電流比輸入電流大得多，I 的影響可以忽略，外界只加很小的激勵就會在諧振電路中產(chǎn)生很大響應(yīng)。 構(gòu)成正弦波振蕩電路最簡單的做法是通過變壓器引入反饋。附加相移LC選頻放大電路正弦波振蕩電路 當f=f0時，電壓放大倍數(shù)的數(shù)值最大，且附加相移為

6、0。2. 變壓器反饋式電路C1是必要的嗎？特點： 易振，波形較好；耦合不緊密，損耗大，頻率穩(wěn)定性不高。分析電路是否可能產(chǎn)生正弦波振蕩的步驟：1) 是否存在組成部分2) 放大電路是否能正常工作3) 是否滿足相位條件 為使N1、N2耦合緊密，將它們合二為一，組成電感反饋式電路。必須有合適的同名端！3. 電感反饋式電路反饋電壓取自哪個線圈？反饋電壓的極性？ 電感的三個抽頭分別接晶體管的三個極，故稱之為電感三點式電路。3. 電感反饋式電路特點：耦合緊密，易振，振幅大，C 用可調(diào)電容可獲得較寬范圍的振蕩頻率。波形較差，常含有高次諧波。 由于電感對高頻信號呈現(xiàn)較大的電抗，故波形中含高次諧波，為使振蕩波形好

7、，采用電容反饋式電路。4. 電容反饋式（電容三點式）電路 若要振蕩頻率高，則L、C1、C2的取值就要小。當電容減小到一定程度時，晶體管的極間電容將并聯(lián)在C1和C2上，影響振蕩頻率。特點：波形好，振蕩頻率調(diào)整范圍小，適于頻率固定的場合。與放大電路參數(shù)無關(guān)作用？四、石英晶體正弦波振蕩電路 1. 石英晶體的特點SiO2結(jié)晶體按一定方向切割的晶片。當給石英晶片外加交變電壓時，石英晶片將按交變電壓的頻率發(fā)生機械振動，同時機械振動又會在兩個電極上產(chǎn)生交變電荷，結(jié)果在外電路中形成交變電流。 四、石英晶體正弦波振蕩電路 1. 石英晶體的特點當外加交變電壓的頻率等于石英晶片的固有機械振動頻率時，晶片發(fā)生共振，此時機械振動幅度最大. 固有頻率只決定于其幾何尺寸，故非常穩(wěn)定。容性感性阻性 一般LC選頻網(wǎng)絡(luò)的Q為幾百，石英晶體的Q可達104106；前者f/f為10-5，后者可達10-1010-11。2. 電路 石英晶體工作在哪個區(qū)？ 是哪種典型的正弦波振蕩電路？ 石英晶體工作在哪個區(qū)？ 兩級放大電路分別為哪種基本接法？ C1的作用？（1）并聯(lián)