本文格式為Word版，下載可任意編輯——正弦波發(fā)生電路11a91

正弦波發(fā)生電路能產(chǎn)生正弦波輸出，它是在放大電路的基礎(chǔ)上加上正反饋而形成的，它是各類波形發(fā)生器和信號源的核心電路。正弦波發(fā)生電路也稱為正弦波振蕩電路或正弦波振蕩器。

11.1產(chǎn)生正弦波的條件

11.1.1正弦波發(fā)生電路的組成

為了產(chǎn)生正弦波，必需在放大電路里參與正反饋，因此放大電路和正反饋網(wǎng)絡(luò)是振蕩電路的最主要部分。但是，這樣兩部分構(gòu)成的振蕩器一般得不到正弦波，這是由于很難控制正反饋的量。假使正反饋量大，則增幅，輸出幅度越來越大，最終由三極管的非線性限幅，這必然產(chǎn)生非線性失真。反之，假使正反饋量不足，則減幅，可能停振，為此振蕩電路要有一個穩(wěn)幅電路。為了獲得單一頻率的正弦波輸出，應(yīng)當(dāng)有選頻網(wǎng)絡(luò)，選頻網(wǎng)絡(luò)往往和正反饋網(wǎng)絡(luò)或放大電路合而為一。選頻網(wǎng)絡(luò)由R、C和L、C等電抗性元件組成。正弦波振蕩器的名稱一般由選頻網(wǎng)絡(luò)來命名。正弦波發(fā)生電路的組成放大電路正反饋網(wǎng)絡(luò)選頻網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)幅電路

11.1.2產(chǎn)生正弦波的條件

產(chǎn)生正弦波的條件與負(fù)反饋放大電路產(chǎn)生自激的條件十分類似。只不過負(fù)反饋放大電路中是由于信號頻率達(dá)到了通頻帶的兩端，產(chǎn)生了足夠的附加相移，從而使負(fù)反饋變成了正反饋。在振蕩電路中加的就是正反饋，振蕩建立后只是一種頻率的信號，無所謂附加相移。

(a)負(fù)反饋放大電路(b)正反饋振蕩電路

圖11.01振蕩器的方框圖

比較圖11.01(a)和(b)就可以明顯地看出負(fù)反饋放大電路和正反饋振蕩電路的區(qū)別

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??=X?。由于正、負(fù)號的改變，有反饋的放?=0，所以X了。由于振蕩電路的輸入信號Xiif大倍數(shù)為：

?Af?A?F?1?A振蕩條件是

..AF=1

..幅度平衡條件?AF?=1

相位平衡條件?AF=?A+?F=?2n?

（動畫11-1）

11.1.3起振條件和穩(wěn)幅原理

振蕩器在剛剛起振時，為了戰(zhàn)勝電路中的損耗，需要正反饋強(qiáng)一些，即要求

..?AF?＞1

..這稱為起振條件。既然?AF?＞1，起振后就要產(chǎn)生增幅振蕩，需要靠三極管大信號運用

時的非線性特性去限制幅度的增加，這樣電路必然產(chǎn)生失真。這就要靠選頻網(wǎng)絡(luò)的作用，選出失真波形的基波分量作為輸出信號，以獲得正弦波輸出。

也可以在反饋網(wǎng)絡(luò)中參與非線性穩(wěn)幅環(huán)節(jié)，用以調(diào)理放大電路的增益，從而達(dá)到穩(wěn)幅的目的。這在下面具體的振蕩電路中加以介紹。

11.2RC正弦波振蕩電路

11.2.1RC網(wǎng)絡(luò)的頻率響應(yīng)

RC串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的電路如圖11.02所示。RC串聯(lián)臂的阻抗用Z1表示，RC并聯(lián)臂的

圖11.02RC串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)

阻抗用Z2表示。其頻率響應(yīng)如下

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Z1?R1?(1/j?C1)..Z2?R2//1(/j?C2)?R21?j?R2C2

F?Vf.?Z2Z1?Z2?R2/(1?j?R2C2)R1?(1/j?C1)+[R2/(1?j?R2C2)]R2Vo?

??[R1?(1/j?C1)](1?j?R2C2)?R2R2R1?(1/j?C1)+j?R1R2C2?R2C2/C1?R21(1?R1R2?C2C1)?j(?R1C2?1

?R2C1)諧振頻率為f0=

12πR1R2C1C2

當(dāng)R1=R2，C1=C2時，諧振角頻率和諧振頻率分別為：?0?幅頻特性

.1RC，f0?12?RC

F?(1?1R1R2?C2C1)2?(?R1C2?1?)2132??R2C1(??0??0?)2相頻特性

?R1C2??F??arctg1?R1R2.1???arctg?R2C1?C2C113?0?3?0?

當(dāng)f=f0時的反饋系數(shù)F?，且與頻率f0的大小無關(guān)，此時的相角?F=0?。即

調(diào)理諧振頻率不會影響反饋系數(shù)和相角，在調(diào)理頻率的過程中，不會停振，也不會使輸出幅度改變。

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11.2.2RC文氏橋振蕩電路

(1)RC文氏橋振蕩電路的構(gòu)成

RC文氏橋振蕩器的電路如圖11.03所示，RC串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)是正反饋網(wǎng)絡(luò)，另外還增加了R3和R4負(fù)反饋網(wǎng)絡(luò)。

圖11.03RC文氏橋振蕩器

C1、R1和C2、R2正反饋支路與R3、R4負(fù)反饋支路正好構(gòu)成一個橋路，稱為文氏橋。當(dāng)C1=C2、R1=R2時

..F?Vf.?13

Vo?F=0?f0=

..12πRC

為滿足振蕩的幅度條件?AF?=1，所以Af≥3。參與R3R4支路，構(gòu)成串聯(lián)電壓負(fù)反饋Af?1?R3R4?3

(2)RC文氏橋振蕩電路的穩(wěn)幅過程

RC文氏橋振蕩電路的穩(wěn)幅作用是靠熱敏電阻R4實現(xiàn)的。R4是正溫度系數(shù)熱敏電阻，當(dāng)輸出電壓升高，R4上所加的電壓升高，即溫度升高，R4的阻值增加，負(fù)反饋加強(qiáng)，輸出幅度下降。若熱敏電阻是負(fù)溫度系數(shù)，應(yīng)放置在R3的位置，如圖11.03。

采用反并聯(lián)二極管的穩(wěn)幅電路如圖11.04所示。電路的電壓增益為

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Avf=1+R\p?R3R'p?R4

式中R〞p是電位器上半部的電阻值，R’p是電位器下半部的電阻值。R’3=R3//RD，RD是并聯(lián)二極管的等效平均電阻值。當(dāng)Vo大時，二極管支路的交流電流較大，RD較小，Avf較小，于是Vo下降。由圖(b)可看出，二極管工作在C、D點所對應(yīng)的等效電阻，小于工作在A、B點所對應(yīng)的等效電阻，所以輸出幅度小。二極管工作在A、B點，電路的增益較大，引起增幅過程。當(dāng)輸出幅度大到一定程度，增益下降，最終達(dá)到穩(wěn)定幅度的目的。

(a)穩(wěn)幅電路(b)穩(wěn)幅原理圖

圖11.04反并聯(lián)二極管的穩(wěn)幅電路（動畫11-2）

11.3LC正弦波振蕩電路

LC正弦波振蕩電路的構(gòu)成與RC正弦波振蕩電路相像，包括有放大電路、正反饋網(wǎng)絡(luò)、選頻網(wǎng)絡(luò)和穩(wěn)幅電路。這里的選頻網(wǎng)絡(luò)是由LC并聯(lián)諧振電路構(gòu)成，正反饋網(wǎng)絡(luò)因不同類型的LC正弦波振蕩電路而有所不同。

11.3.1LC并聯(lián)諧振電路的頻率響應(yīng)

LC并聯(lián)諧振電路如圖11.05(a)所示。顯然輸出電壓是頻率的函數(shù)

?.?Vo(?)?fVi(?)

????.輸入信號頻率過高，電容的旁路作用加強(qiáng)，輸出減??；反之頻率太低，電感將短路

輸出。并聯(lián)諧振曲線如圖11.05（b）所示。

(a)LC并聯(lián)諧振電路(b)并聯(lián)諧振曲線

圖11.05并聯(lián)諧振電路及其諧振曲線

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諧振時

?0L?諧振頻率f0?12πLC1?0

?0C

考慮電感支路的損耗，用R表示，如圖11.06所示。諧振時，電感支路電流或電容支路電流與總電流之比，稱為并聯(lián)諧振電路的品

質(zhì)因數(shù)圖11.06有損耗的諧振電路Q?IL/I?IC/I??0L/R?1/??0CR?

對于圖11.05（b）的諧振曲線，Q值大的曲線較陡較窄，圖中Q1＞Q2。并聯(lián)諧振電路的諧振阻抗Z0?LRC?Q?0L?Q?QLC?0C

諧振時，LC并聯(lián)諧振電路相當(dāng)一個電阻。

11.3.2變壓器反饋LC振蕩電路

變壓器反饋LC振蕩電路如圖11.07所示。LC并聯(lián)諧振電路作為三極管的負(fù)載，反饋線圈Ｌ2與電感線圈Ｌ相耦合，將反饋信號送入三極管的輸入回路。交換反饋線圈的兩個線頭，可改變反饋的極性。調(diào)整反饋線圈的匝數(shù)可以改變反饋信號的強(qiáng)度，以使正反饋的幅度條件得以滿足。有關(guān)同名端的極性請參閱圖11.08。

圖11.07變壓器反饋LC振蕩電路圖11.08同名端的極性

變壓器反饋LC振蕩電路的振蕩頻率與并聯(lián)LC諧振電路一致，為

f0?12πLC

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11.3.3電感三點式LC振蕩電路

圖11.09為電感三點式LC振蕩電路。電感線圈L1和L2是一個線圈，2點是中間抽頭。假使設(shè)某個瞬間集電極電流減小，線圈上的瞬時極性如下圖。反饋到發(fā)射極的極

性對地為正，圖中三極管是共基極接法，所以使發(fā)射結(jié)的凈輸入減小，集電極電流減小，符合正反饋的相位條件。圖11.10是另一個電感三點式LC振蕩電路。

圖11.09電感三點式LC振蕩電路（CB）圖11.10電感三點式LC振蕩電路（CE）

分析三點式LC振蕩電路常用如下方法，將諧振回路的阻抗折算到三極管的各個電極之間，有Zbe、Zce、Zcb，如圖11.11所示。對于圖11.09Zbe是L2、Zce是L1、Zcb是C?？梢宰C明，若滿足相位平衡條件，Zbe和Zce必須同性質(zhì)，即同為電容或同為電感，且與Zcb性質(zhì)相反。

圖11.11三點式振蕩電路11.3.4電容三點式LC振蕩電路

與電感三點式LC振蕩電路類似的有電容三點式LC振蕩電路，見圖11.12。

（a）CB組態(tài)（b）CE組態(tài)