第六章正弦波振荡电路

对于图的谐振曲线，Q值大的曲线较陡较窄，图中
Q1＞Q2并联谐振电路的谐振阻抗
L Q L Z0 Q 0 L Q RC 0 C C
谐振时LC并联谐振电路相当一个电阻。

zo / z
+90
Q大
f
Q小
0
f
Q大 Q小
fo
0
fo
（a）幅频特性
（b）并联谐振曲线
Q为品质因数。Q值越大，R值越小，谐振时阻抗值


电路的电压增益应满足
A 3

Rf 对于文氏桥式振荡电路， A 1 同相比例放大电路的电压增益 R'
考虑到起振条件 A F > 1, 一般应选取 Rf 略大2R'。如果这个比值取得过大，会引起振荡波 形严重失真。


4. 负反馈支路的稳幅作用 热敏电阻具有负温度系数，利 用它的非线性可以自动稳幅。 稳幅过程：
f V F o V


Z
2 2
Z1 Z
=
R 2 /( 1 j R 2 C
2
)
2
R 1 ( 1 / j C 1 ) + [ R 2 /( 1 j R 2 C
)]
R2 [ R1 (1 / j C 1 ) ](1 j R 2 C 2 ) R 2

越大，相角随频率变化的程度越急剧，说明选频 效果越好。LC并联电路的频率特性如图（a）(b)
二 变压器反馈式振荡电路
选频电路
电路结构
+VCC
Rb1 C Re
振荡频率 即LC并联电 路的谐振频率
1 f0 2π LC
－
L
+ vf –－
RL
正 反 馈
C1
Rb2
反馈网络
Ce
放大电路
6.2正弦波振荡电路的组成分类和分析方法
一 正弦波振荡电路的组成和分类 (1) 放大电路: 放大信号 (2) 反馈网络: 必须是正反馈，反馈信号即是放 大电路的输入信号 (3) 选频网络: 保证输出为单一频率的正弦波 即使电路只在某一特定频率下满足自激振 荡 条件 (4) 稳幅环节: 使电路能从 A F >1 ，过渡到 A F =1，从而达到稳幅振荡。

R2 R1 (1 / j C1 ) + j R1 R2 C 2 R2 C 2 / C 1 R2 1 (1 R1 C 1 2 ) j( R 1 C 2 ) R2 C1 R 2C1
谐振频率为:
f0 =
1 2 π R1 R2 C 1C 2
当R1 = R2，C1 = C2时，谐振角频率和谐振频率分别 1 为: 1 f0 0 2 πRC RC

正弦波振荡电路用来产生一定频率和幅值的 正弦交流信号。它的频率范围很广，可以从一 赫以下到几百兆以上；输出功率可以从几毫瓦 到几十千瓦；输出的交流电能是从电源的直流 电能转换而来的。 常用的正弦波振荡器
LC振荡电路:输出功率大、频率高。 RC振荡电路:输出功率小、频率低。
石英晶体振荡电路：频率稳定度高。
频率特性
3. 电路的振荡频率和起振条件 (1) 振荡频率 振荡频率由相位平衡条件决定。 仅在f0处F=0满足相位平衡条件，所以振荡频率
f0=12RC。
改变R、C可改变振荡频率。
RC振荡电路的振荡频率一般在200KHz以下。
(2) 起振条件
起振条件 A F > 1 ，因为 | F max |=1/ 3，则
幅频特性:
F
.
1 R1 C 2 2 1 (1 ) ( R1 C 2 )2 R2 C 1 R2 C 1

1
o 2 3 ( ) o
2
相频特性: F
o 1 R1 C 2 o R 2 C 1 - arctg - arctg R1 C 2 3 1 R2 C 1
第六章正弦波振荡电路
正弦波振荡的基本原理
RC正弦波振荡电路 LC正弦波振荡电路
振荡电路：不需要外接输入信号就能将直流能 源转换成具有一定频率，一定幅度和一定波形的 交流能量输出的电路。
正弦波发生电路能产生正弦波输出，它是在放 大电路的基础上加上正反馈形成的，它是各类波 形发生器和信号源的核心电路。


Vf
(1)幅度条件：
AF 1


(2)相位条件： A F
2n
n 是正整数
相位条件意味着振荡电路必须是正反馈； 幅度条件表明反馈放大器要产生自激振荡，还必 须有足够的反馈量(可以通过调整放大倍数A 或反 馈系数F 达到) 。
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二 振荡电路的起振与稳定过程
设：Vo 是振荡电路输出电压的幅度， B 是要求达到的输出电压幅度。 起振时Vo 0，达到稳定振荡时Vo =B
正弦波发生电路也称为正弦波振荡电路或正弦 波振荡器。
一 正弦波振荡电路的基本原理
1.产生振荡的条件
●
自激振荡电路方框图 VS=0
● ●
由： Vi Vf


V f FV o



Vi
●
Vo
V o AV i


自激振荡的条件 A F 1
即： A A F F 1

R
半导体 热敏电阻
vo
Rf
t
Rf
Av
R
C C R'
–
∞ +
+
+ vO
–
6.4 LC振荡电路
LC 振荡电路的选频电路由电感和电容构成，可
以产生高频振荡(几百千赫以上)。由于高频运放
价格较高，所以一般用分离元件组成放大电路。
本节只对 LC振荡电路的结构和工作原理作简单介
绍。
一
LC并联谐振振荡电路的频率响应
6.3 RC振荡电路 RC振荡电路的选频网络由R、C元件组成，振
荡频率较低； RC振荡电路可分为文氏桥式（RC串并联网 络）、移相式和双T式；
一 文氏桥式振荡电路
1. 电路组成 选出单一频率的信号 RC选频网络 正反馈网络 用正反馈信号vf 作为输入信号
R C R C R'
Rf
– + +
∞
+ vO –
用R表示电感支路的损耗， 并联电路的等效阻抗为: 1 ──(R+j w L) jwC z=────── 1 ──+R+j w L jwC
（a）LC并联谐振电路
一般情况下，回路损耗很小，即R<<wL L/C z≈────── 1) R+j(wL-──
wC
（a）LC并联谐振电路
谐振时 谐振频率
1 0 L 0 0 C 1 f0 2 π LC
起振过程中 Vo < B，要求 A F > 1， 可使输出电压的幅度不断增大。 稳定振荡时 Vo = B，要求 A F = 1，


使输出电压的幅度得以稳定。
从AvF > 1 到AvF = 1，就是自激振荡建立 的过程。 起始信号的产生：在电源接通时，会在电路中激 起一个微小的扰动信号，它是个非正弦信号，含 有一系列频率不同的正弦分量。
应用：无线电通讯、广播电视，工业上的高频感 应炉、超声波发生器、正弦波信号发生器、半导 体接近开关等。
二 振荡电路的分析方法 （1）判断能否能产生正弦波振荡
①检查电路的组成； ②放大电路是否工作在放大状态； ③是否满足振荡产生的条件； （2）对于能振荡的电路，根据选频网络的选频 条件推算其振荡频率； 振荡频率由相位平衡条件决定，由 A+ F=2nл 求得满足相位平衡条件的振荡频率 f0,在该频率 下求得┃ A F ┃ 1即为振荡电路的起振条件；
同相比例电路
放大信号
2. RC串并联网络的频率特性
RC串并联网络的电路如图 所示。RC串联臂的阻抗
用Z1表示，RC并联臂的阻抗用Z2表示。其频率响
应如下:
Z 1 R1 ( 1 / jC 1 )
Z 2 R2 //( 1 / jC 2 ) R2 1 jR2 C 2
图 RC串并联网络