第一節(jié)正弦波振蕩電路

一、自激振蕩的概念電路不需要外加輸入信號，就能產(chǎn)生一定頻率和幅度的交流輸出信號，這種現(xiàn)象稱為電路的自激振蕩，該電路稱為自激振蕩電路。

振蕩電路實質(zhì)上是一個將反饋信號作為輸入信號來維持一定輸出的正反饋閉環(huán)系統(tǒng)。工作過程：振蕩電路內(nèi)部存在微弱的電攏動，可作為放大電路的初始信號，經(jīng)過放大－選頻－反饋－再放大……直至反饋信號達到一定幅度，電路進入平衡，輸出穩(wěn)定的振蕩信號。

二、正弦波振蕩電路的基本原理信號發(fā)生器:由于信號發(fā)生器是依靠電路本身的自激振蕩來產(chǎn)生輸出信號的，因此又稱為振蕩器。按產(chǎn)生的波形不同，振蕩器可分為正弦波振蕩器和非正弦波(如方波、三角波等)振蕩器。

1.振蕩電路的結(jié)構(gòu)：2.振蕩平衡條件：振蕩平衡條件為：設(shè)即（1）振幅平衡條件：|AF|＝1（2）相位平衡條件：（反饋電壓與輸入電壓同相）（n=0,1,2,……)正反饋3.振蕩起振條件振幅條件：|AF|＞1相位條件：（n=0,1,2,……)（反饋電壓與輸入電壓同相）正反饋振蕩電路的組成：由放大電路、選頻網(wǎng)絡(luò)、反饋網(wǎng)絡(luò)三部分組成。正弦波振蕩器的分類：RC振蕩器（幾HZ－－幾十KHZ）LC振蕩器（幾KHZ－－幾百KHZ）石英晶體振蕩器（兆HZ數(shù)量級）

①放大電路：由三極管、場效應(yīng)管、運放等構(gòu)成的各種基本放大電路。②選頻網(wǎng)絡(luò)：有LC選頻網(wǎng)絡(luò)、RC選頻網(wǎng)絡(luò)等，這部分決定了正弦波發(fā)生器的振蕩頻率。③反饋網(wǎng)絡(luò)：有變壓器反饋、LC反饋網(wǎng)絡(luò)、RC反饋網(wǎng)絡(luò)及其組合電路。第二節(jié)RC振蕩器RC振蕩器一般工作在低頻范圍內(nèi)，它的振蕩頻率約為20Hz~200kHz。常用的RC振蕩器有RC橋式和RC移相式振蕩器。一、

RC串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的頻率特性

Z1Z2從以上分析可知，當f=fo時并且與同相位如圖所示：

圖5.4RC橋式正弦波振蕩電路二、RC橋式振蕩電路分析Z1Z2ui=uf同相輸入比例運算電路RC串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò)和正反饋網(wǎng)絡(luò)正反饋1、電路結(jié)構(gòu)：Z1、Z2、Rf、正好形成四臂電橋，運算放大器的輸入端和輸出端分別接在電橋的兩條對角線之間，所以稱為RC橋式振蕩電路。2、起振條件和振蕩頻率：振蕩信號由同相端輸入，構(gòu)成同相放大器，與同相。同相輸入所以而選頻網(wǎng)絡(luò)在時發(fā)生諧振因此振蕩電路滿足起振的相位平衡條件：如果>3即就可同時滿足起振的振蕩條件電路就可產(chǎn)生自激振蕩。振蕩頻率為：第三節(jié)LC振蕩器

LC振蕩器是由LC并聯(lián)回路作為選頻網(wǎng)絡(luò)的一種高頻振蕩電路，它能產(chǎn)生幾十千赫茲到幾百兆赫茲以上的正弦波信號。本節(jié)主要介紹變壓器反饋式、電感三點式、電容三點式及石英晶體振蕩電路。

一、

LC并聯(lián)諧振的選頻特性

圖5.5所示為一

LC并聯(lián)回路，R為回路的等效損耗電阻。在電路中,

圖5.5LC并聯(lián)電路令令二、變壓器反饋式LC振蕩電路1.電路組成圖5.6所示為一變壓器反饋式LC振蕩電路。圖中，LC并聯(lián)回路作為三極管的集電極負載，是振蕩電路的選頻網(wǎng)絡(luò)。變壓器反饋式振蕩電路由放大電路、反饋網(wǎng)絡(luò)和選頻網(wǎng)絡(luò)三部分組成。電路中三個線圈作變壓器耦合。線圈L與電容C組成選頻電路，L2是反饋線圈，與負載相接的L3為輸出線圈。2.振蕩條件及振蕩頻率

圖5.6變壓反饋式振蕩電路

T

3.電路特點變壓器反饋式振蕩電路的特點是電路結(jié)構(gòu)簡單，容易起振，改變電容大小可方便地調(diào)節(jié)振蕩頻率。在應(yīng)用時要特別注意線圈L2的極性，否則沒有正反饋，無法振蕩。三、電感三點式LC振蕩器1.電路結(jié)構(gòu)圖5.7所示為電感三點式LC振蕩器。特點是電感線圈有中間抽頭，使LC回路有三個端點，并分別接到晶體管的三個電極上（交流電路），或接在運放的輸入、輸出端。2.振蕩條件及頻率

該電路的振蕩頻率基本上由LC并聯(lián)諧振回路決定。

式中，L=L1+L2+2M

圖5.7電感三點式LC振蕩器T

3.電路特點電感三點式LC振蕩電路，由于L1和L2是由一個線圈繞制而成的，耦合緊密，因而容易起振，并且振蕩幅度和調(diào)頻范圍大，使得高次諧波反饋較多，容易引起輸出波形的高次諧波含量增大，導致輸出波形質(zhì)量較差。四、電容三點式LC振蕩器

1.電路組成圖5.8所示為電容三點式LC振蕩電路。電容C1、C2與電感L組成選頻網(wǎng)絡(luò)，該網(wǎng)絡(luò)的端點分別與三極管的三個電極或與運放輸入、輸出端相連接。

2.振蕩條件和振蕩頻率

其振蕩頻率為式中，C=C1·C2/(C1+C2)。

圖5.8電容三點式LC振蕩器T五、石英晶體振蕩電路

有些電路要求振蕩頻率的穩(wěn)定性非常高（如無線電通信的發(fā)射機頻率）。其Δf/fo達10-8~10-10數(shù)量級，用前面所討論的電路很難實現(xiàn)這種要求。采用石英晶體振蕩器，則可以滿足這樣高的穩(wěn)定性。其外形及結(jié)構(gòu)如圖5.9所示。

圖5.9石英晶體外形及結(jié)構(gòu)圖（a）石英晶體外形圖；（b）石英晶體結(jié)構(gòu)圖

1.石英晶體的特性及等效電路

石英晶體之所以能做成諧振器是基于它的壓電效應(yīng)。若在晶片兩面施加機械力，則沿受力方向產(chǎn)生電場，晶片兩側(cè)產(chǎn)生異性電荷。若在晶片兩面加一交變電場，晶片就會產(chǎn)生機械振動。當外加電場的頻率等于晶體的固有頻率時，機械振動幅值明顯加大，這種現(xiàn)象稱為“壓電效應(yīng)”。由于石英晶體的這種特性，可以把它的內(nèi)部結(jié)構(gòu)等效成如圖5.10（a）所示的等效電路。

圖5.10石英晶體的等效電路、頻率特性及符號

(a)等效電路；(b)頻率特性；(c)符號

由等效電路可知，石英晶體振蕩器應(yīng)有兩個諧振頻率。在低頻時，可把靜態(tài)電容Co看作開路。若f=fs時，L、C、R串聯(lián)支路發(fā)生揩振，XL=XC，它的等效阻抗Zo=R，為最小值串聯(lián)諧振頻率為

當頻率高于fs時，XL>XC，L、C、R支路呈現(xiàn)感性，Co與LC構(gòu)成并聯(lián)諧振回路，其振蕩頻率為

式中，C′=C·Co/(C+Co)。通常Co>>C，所以fp與fs非常接近，fp略大于fs，也就是說感性區(qū)非常窄，其頻率特性如圖5.10（b）所示。由圖5.10(b)可知，低