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(hào)，輸出一定頻率一定幅值的正弦信號(hào)。 要求：引入正反饋，且振蕩頻率可控。在電擾動(dòng)下，對(duì)于某一特定頻率f0的信號(hào)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(dá)到動(dòng)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(shí)對(duì)于f= f0信號(hào)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(diǎn)，信號(hào)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(shí)極性法 斷開反饋，在斷開處給放大電路加 ff0的信號(hào)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(gè)頻率f0，F(xiàn)0。RC串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò)的頻率響應(yīng)當(dāng) f=f0時(shí)，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(jí)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(gè)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(fù)反饋，使電壓放大倍數(shù)大于3，且Ri大、Ro小，對(duì)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(yùn)算電路作放大電路。 因同相比例運(yùn)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(dòng)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(xiàng)式電路1) RC 移相電路有幾

5、級(jí)才可能產(chǎn)生正弦波振蕩？?jī)?yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)方便等。缺點(diǎn)：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(chǎng)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(shí)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(shí)的電流分配關(guān)系諧振時(shí)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(lì)就會(huì)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(jiǎn)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(dāng)f=f0時(shí)，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(diǎn)： 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(gè)線圈？反饋電壓的極性？ 電感的三個(gè)抽頭分別接晶體管的三個(gè)極，故稱之為電感三點(diǎn)式電路。3. 電感反饋式電路特點(diǎn)：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(duì)高頻信號(hào)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(diǎn)式）電路 若要振蕩頻率高，則L、C1、C2的取值就要小。當(dāng)電容減小到一定程度時(shí)，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(diǎn)：波形好，振蕩頻率調(diào)整范圍小，適于頻率固定的場(chǎng)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(diǎn)SiO2結(jié)晶體按一定方向切割的晶片。當(dāng)給石英晶片外加交變電壓時(shí)，石英晶片將按交變電壓的頻率發(fā)生機(jī)械振動(dòng)，同時(shí)機(jī)械振動(dòng)又會(huì)在兩個(gè)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(diǎn)當(dāng)外加交變電壓的頻率等于石英晶片的固有機(jī)械振動(dòng)頻率時(shí)，晶片發(fā)生共振，此時(shí)機(jī)械振動(dòng)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(dá)104106；前者f/f為10-5，后者可達(dá)10-1010-11。2. 電路 石英晶體工作在哪個(gè)區(qū)？ 是哪種典型的正弦波振蕩電路？ 石英晶體工作在哪個(gè)區(qū)？ 兩級(jí)放大電路分別為哪種基本接法？ C1的作用？（1）并聯(lián)