21世紀高職、高專計算機類教材系列

電路與模擬電子技術教程（第三版）第九章正弦波振蕩器

左全生主編PublishingHouseofElectronicsIndustryPublishingHouseofElectronicsIndustry第9章

正弦波振蕩器本章要點振蕩的基本概念

RC振蕩器LC振蕩器

石英晶體振蕩器PublishingHouseofElectronicsIndustry第9章

正弦波振蕩器9.1振蕩的基本概念 振蕩電路是一種不需要外接輸入信號就能將直流能源轉換成具有一定頻率、一定幅度和一定波形的交流能量輸出的電路。振蕩波形分為正弦波振蕩電路和非正弦波振蕩電路。9.1.1產生振蕩的條件圖9.1.1自激振蕩電路方框圖

PublishingHouseofElectronicsIndustry第9章

正弦波振蕩器產生振蕩的條件起振與穩(wěn)幅過程起振的幅值條件要求，而相位平衡條件仍是正反饋。

PublishingHouseofElectronicsIndustry第9章

正弦波振蕩器9.1.2正弦波振蕩電路的組成和分析方法

1．正弦波振蕩電路的組成（1）放大電路：具有信號放大作用，并通過電源供給能量。（2）反饋網絡：作用是形成正反饋，滿足相位平衡條件。（3）選頻網絡：選擇某一個頻率滿足振蕩條件，形成單一頻率的正弦波振蕩。有的振蕩電路的選頻網絡與反饋網絡是同一個網絡。（4）穩(wěn)幅環(huán)節(jié)：使振幅穩(wěn)定，改善波形。有的振蕩電路的穩(wěn)幅是通過負反饋實現的。PublishingHouseofElectronicsIndustry第9章

正弦波振蕩器2．振蕩電路的分析判斷產生正弦波振蕩的步驟：（1）檢查電路的基本組成。（2）檢查放大電路是否工作在放大狀態(tài)。（3）檢查電路是否滿足振蕩產生的條件。

電路是否滿足相位平衡條件采用瞬時極性法，具體判斷步驟：（1）斷開反饋支路與放大電路輸入端的連接點。（2）在斷點處的放大電路輸入端加信號。（3）如果和在某一頻率下同相，電路滿足相位平衡條件。

PublishingHouseofElectronicsIndustry第9章

正弦波振蕩器3．正弦波振蕩電路的種類（1）RC振蕩電路 選頻網絡由R，C元件組成。（2）LC振蕩電路 選頻網絡由L，C元件組成。（3）石英晶體振蕩電路 選頻作用主要依靠石英晶體諧振器來完成。PublishingHouseofElectronicsIndustry第9章

正弦波振蕩器9.2RC振蕩器9.2.1電路組成RC文氏橋振蕩電路的原理圖圖9.2.1文氏橋振蕩器

PublishingHouseofElectronicsIndustry第9章

正弦波振蕩器9.2.2R，C串并聯網絡的頻率特性圖9.2.2R，C串并聯網絡及等效電路圖9.2.3R，C串并聯網絡的頻率特性PublishingHouseofElectronicsIndustry第9章

正弦波振蕩器9.2.3電路的振蕩頻率和起振條件

1．振蕩頻率2．起振條件RF>2R3PublishingHouseofElectronicsIndustry第9章

正弦波振蕩器9.2.4負反饋支路的作用圖9.2.1所示電路中，RF和R3構成電壓串聯負反饋支路。調整RF的值可以改變電路的放大倍數，使放大電路工作在線性區(qū)，減小波形失真。為了克服溫度和電源電壓等參數變化對振蕩幅度的影響，選用具有負溫度系數的熱敏電阻作RF。

［例8.1］

在圖9.2.1所示文氏橋正弦波振蕩電路中，若R1=R2=100，C1=C2=0.22F，R3=10k，求振蕩頻率以及滿足振蕩條件的RF的阻值。

RF>2R3=20k解：PublishingHouseofElectronicsIndustry第9章

正弦波振蕩器9.3LC振蕩器9.3.1L，C并聯網絡的選頻特性圖9.3.1L，C并聯網絡

1．定性分析2．諧振頻率f

0PublishingHouseofElectronicsIndustry第9章

正弦波振蕩器3．頻率特性圖9.3.2L，C并聯網絡頻率特性

（1）L，C并聯網絡具選頻特性，在諧振頻率f0處呈電阻性。f<f0時，呈電感性；f>f0時，呈電容性。諧振時，等效阻抗的幅值最大。（2）（3）值越大，幅頻特性曲線越尖銳，選頻特性越好，諧振時的阻抗值Z0也越大。PublishingHouseofElectronicsIndustry第9章

正弦波振蕩器9.3.2變壓器反饋式振蕩電路1．電路組成圖9.3.3變壓器反饋式振蕩電路

2．振蕩條件放大電路是一個選頻放大電路，它對頻率為f0的信號有很大的放大倍數；電路引入正反饋，滿足相位平衡條件。3．振蕩頻率PublishingHouseofElectronicsIndustry第9章

正弦波振蕩器9.3.3電感三點式振蕩電路1．電路組成圖9.3.4電感三點式振蕩電路

2．振蕩條件晶體管仍然工作于選頻放大狀態(tài)，如果反饋信號的極性為正，電路滿足相位平衡條件。PublishingHouseofElectronicsIndustry第9章

正弦波振蕩器3．振蕩頻率4．電路特點（1）由于線圈L1和L2之間耦合很緊，因此比較容易起振。改變電感抽頭的位置，可以獲得滿意的正弦波輸出，且振蕩幅度較大。根據經驗，通常可以選擇反饋線圈L2的匝數為整個線圈匝數的（2）調節(jié)頻率方便。采用可變電容，可獲得一個較寬的頻率調節(jié)范圍；工作頻率一般可達幾十千赫至幾十兆赫。（3）由于電感反饋支路對高次諧波呈現較大的阻抗，所以輸出波形中含有高次諧波的成分較多，波形較差，且頻率穩(wěn)定度也不高。PublishingHouseofElectronicsIndustry第9章

正弦波振蕩器9.3.4電容三點式振蕩電路1．電路組成及工作原理圖9.3.5電容三點式振蕩電路

PublishingHouseofElectronicsIndustry第9章

正弦波振蕩器電路的振蕩頻率基本等于LC回路的諧振頻率：2．電容三點式振蕩電路的特點（1）由于反饋電壓取自電容C2上的電壓，電容對于高次諧波阻抗很小，反饋電壓中的諧波分量很小，所以輸出波形較好。（2）振蕩頻率較高，一般可以達到100MHz以上。（3）這種電路適用于產生固定頻率的振蕩。PublishingHouseofElectronicsIndustry第9章

正弦波振蕩器9.4石英晶體振蕩器9.4.1石英晶體的基本特性圖9.4.1石英諧振器

PublishingHouseofElectronicsIndustry第9章

正弦波振蕩器9.4.2石英晶體振蕩電路1．并聯型石英晶體振蕩電路圖9.4.2并聯型石英晶體振蕩電路PublishingHouseofElectronicsIndustry第9章

正弦波振蕩器2．串聯型石英晶體振蕩電路圖9.4.3串聯型石英晶體振蕩器

當振蕩頻率等于晶體的串聯諧振頻率fS時，晶體的阻抗最小，正反饋最強，相位差為零，電路滿足自激振蕩的條件。PublishingHouseofElectronicsIndustry第9章

正弦波振蕩器小