*第五章 正弦波振蕩電路教學(xué)重點(diǎn).掌握正弦波振蕩條件、電路組成。.掌握LC振蕩電路振蕩頻率計(jì)算、起振條件。.掌握RC橋式振蕩電路組成和振蕩條件。.搭建、調(diào)試RC橋式正弦波振蕩器功能電路。教學(xué)難點(diǎn).正弦波振蕩可能性的判斷。理解各種振蕩電路組成。學(xué)時(shí)分配序號內(nèi)容學(xué)時(shí)15.1自激振蕩225.2常用振蕩電路23技能實(shí)訓(xùn)：RC橋式正弦波振蕩電路的制作44本章總學(xué)時(shí)85.1自激振蕩振蕩器產(chǎn)生的信號是“自激”的，通常稱為自激振蕩器。5.1.1自激振蕩的形成自激振蕩的現(xiàn)象通過擴(kuò)音系統(tǒng)中的自激現(xiàn)象，感受放大器自激的效果。擴(kuò)音機(jī)正弦波振蕩電路的組成正弦波振蕩電路由放大器、反饋電路、選頻網(wǎng)絡(luò)和穩(wěn)幅電路等部分組成。當(dāng)u的幅值增大到一定程度時(shí)，放大o放大電路 當(dāng)u的幅值增大到一定程度時(shí)，放大o反饋網(wǎng)絡(luò) u.=1選頻網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)幅電路由于電路通電的瞬間，電路將產(chǎn)生微小的噪聲或擾動信號一電路對頻率為fQ的正弦波產(chǎn)生正反饋過程，則輸出信號u」一uff(u"f)一u」f。于是uo越來越大，由于管子的非線性特性，倍數(shù)將減小(穩(wěn)幅)一電路達(dá)到動態(tài)平衡。5.1.2自激振蕩產(chǎn)生的條件相位平衡條件要維持振蕩，電路必須是正反饋，其條件是：中=0或甲TA+中F=2nn(n=0，1，2,3...)。其中甲A為放大器的相移，甲f為反饋電路的相移，甲為相位差。即，反饋電壓的相位與凈輸入電壓的相位必須相同，即反饋回路必須是正反饋。振幅平衡條件自激振蕩的振幅平衡條件是：AFN1。即，要維持等幅振蕩，反饋電壓的大小必須等于凈輸入電壓的大小，即uf=u"。5.2常用振蕩電路正弦波振蕩電路按反饋網(wǎng)絡(luò)性質(zhì)分類可分為兩大類：RC振蕩電路由電阻、電容元件和放大電路組成的振蕩電路LC振蕩電路(含石英晶體振蕩電路)是由電感、電容元件和放大電路組成的振蕩電路5.2.1RC橋式振蕩電路做一做：用示波器觀察RC振蕩電路產(chǎn)生的正弦波形RC網(wǎng)絡(luò)的選頻特性

將電阻鳥與電容q串聯(lián)、電阻r2與電容。2并聯(lián)所組成的網(wǎng)絡(luò)稱為氏。串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò)，如圖所示。通常選取R1=R2=R，C1=C2=C。1諧振頻雙取決于選頻網(wǎng)絡(luò)R、。元件的數(shù)值，計(jì)算公式為：0 02tRC(b)幅頻特性和相頻特性(b)幅頻特性和相頻特性u—i當(dāng)輸入信號的頻率=f0時(shí)，輸出電壓uo幅度最大為3。其輸出信號與輸入信號之間的相移件=0。在氣，輸出電壓幅度很快衰減，其存在一定的相移。所MC串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)具有選頻特性。RC橋式正弦波振蕩電路電路組成同相放大器同相放大器由R]q和R2C2構(gòu)成具有選頻作用的正反饋支路。由同相輸入運(yùn)放構(gòu)成的放大器，二者構(gòu)成了正反饋放大器。振蕩原理相位條件同相放大器的輸入與輸出信號相位差為0°，RC串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò)的移相也為0°，滿足正弦波振蕩的相位平衡條件。幅度條件且時(shí),RC選頻網(wǎng)絡(luò)反饋系數(shù)F=1/3。同相放大器的放大倍數(shù)4=1+R,3只要％和人4的取值滿足R4N2R3時(shí)，4巳3,振蕩電路就滿足振蕩的幅度平衡條件4尸巳1。振蕩頻率。通常情況下選取R]=R2=R，C「C2=C,則振蕩頻率為：f0=2rcRC振蕩電路的穩(wěn)幅如圖所示是利用二極管的非線性特性自動完成穩(wěn)幅的。當(dāng)振蕩電路輸出幅值增大時(shí)，流過二極管的電流增大使二極管的動態(tài)電阻減小、同相放大器的負(fù)反饋得到加強(qiáng)，放大器的增益下降，從而使輸出電壓穩(wěn)定。VD】w1N41R46.8kQ電阻r4選用負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻，當(dāng)輸出電壓升高時(shí)，通過負(fù)反饋電阻用的電流增大，即溫度升高，R阻值減小，負(fù)反饋增強(qiáng)，輸出幅度下降，從而實(shí)現(xiàn)穩(wěn)幅。44電阻R3選用正溫度系數(shù)的熱敏電阻，同樣可以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)幅。電路評價(jià):RC橋式振蕩電路的頻率調(diào)節(jié)方便，波形失真度小，頻率調(diào)節(jié)范圍寬，適用于所需正弦波振蕩頻率較低的場合。當(dāng)振蕩頻率較高時(shí)，應(yīng)選用LC正弦波振蕩電路。5.2.2LC正弦波振蕩電路做一做：用示波器觀察LC正弦波振蕩電路產(chǎn)生的正弦波形LC正弦波振蕩電路是一種高頻振蕩電路。常用的LC正弦波振蕩電路有變壓器反饋式、電感三點(diǎn)式和電容三點(diǎn)式三種。LC并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的選頻特性LC振蕩電路采用LC并聯(lián)諧振電路作為選頻網(wǎng)絡(luò)，如圖所示，其中R表示電感和電容的等效損耗電阻。

LC并聯(lián)諧振回路信號頻率f較低時(shí)，電容的容抗很大，網(wǎng)絡(luò)呈感性；在信號頻率f較高時(shí)，網(wǎng)絡(luò)呈容性；只有當(dāng)f=f時(shí)，網(wǎng)絡(luò)才呈阻性，其阻抗無窮大，相移眩=0°。LC并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的諧振頻率為：f=K變壓器反饋式振蕩電路電路組成采用分壓式偏置的共射放大電路；L1C并聯(lián)回路為選頻振蕩回路；變壓器二次繞組l2作為反饋繞組，將輸出電壓的一部分反饋到輸入端;L3作為振蕩信號輸出。振蕩原理幅度條件只要三極管的電流放大倍數(shù)P及L1和L2的匝數(shù)比合適，一般情況下，幅度平衡條件容易滿足。相位條件必須正確連接反饋繞組L2的極性，使之符合正反饋的要求，滿足相位平衡條件。判斷電路是否滿足相位平衡條件通常采用瞬時(shí)極性法，具體判斷步驟如下：斷開反饋支路與放大電路輸入端的連接點(diǎn)。在斷點(diǎn)處的放大電路輸入端引入信號u，并設(shè)其極性對地為正，然后按照先放大支路，后反饋支路的順序，逐次推斷有關(guān)電路各點(diǎn)的電位極性，從而確定u.和七的相位關(guān)系。1f如果U1和uf同相，則電路滿足相位平衡條件。否則，不滿足相位平衡條件。振蕩頻率振蕩頻率為：f0忒例：判斷如圖所示電路能否產(chǎn)生自激振蕩。(a)(b)(a)(b)解：（1）圖3）所示電路中，三極管VT基極偏置電阻X2被反饋繞組L2短路接地，使VT處于截止?fàn)顟B(tài)，不能進(jìn)行放大，所以電路不能產(chǎn)生自激振蕩。（2）圖（b）所示電路中，經(jīng)檢查，放大電路、反饋和選頻電路都能正常工作。用瞬時(shí)極性法判斷電路是否滿足相位平衡條件，具體做法是：斷開P點(diǎn)，在斷開處引入信號U，給定極性對地為正（用十表示），根據(jù)共射電路的倒相作用，可知集電極電位為負(fù)（用一表示），于是L1同名端為正，根據(jù)同名端的定義可知，L2同名端也為正，反饋電壓uf極性為正，顯然uf和U同相，所以電路能產(chǎn)生自激振蕩。電路評價(jià)：變壓器反饋式振蕩電路易于產(chǎn)生振蕩，波形失真度小，應(yīng)用范圍廣泛，振蕩頻率通常在幾兆赫至幾十兆赫之間，但振蕩頻率的穩(wěn)定性較差，適用于固定頻率的振蕩電路。電感三點(diǎn)式振蕩電路（1）電路組成Rb1、Rb2和Re為偏置電阻。A、L2和C組成了選頻網(wǎng)絡(luò)，反饋電壓取自L2兩端。cb為耦合電容，ce為旁路電容。由于電感的三個(gè)引出端分別與三極管的三個(gè)電極相連，所以稱為電感三點(diǎn)式振蕩電路。（2）振蕩原理1） 相位平衡條件采用瞬時(shí)極性法判斷，從三極管基極引入一個(gè)ui其瞬時(shí)極性為十的信號，如圖（a）所示。 12） 幅度條件改變繞組的抽頭，可以調(diào)節(jié)反饋量的強(qiáng)度，使電路滿足振幅平衡條件，就能振蕩并產(chǎn)生一定頻率的正弦信號。（3）振蕩頻率電路的振蕩頻率等于LC并聯(lián)電路的諧振頻率，即, 1f2nic式中，L=L]+L2+2M，其中M是L1與L2之間的互感系數(shù)。電路評價(jià)：電感三點(diǎn)式振蕩電路結(jié)構(gòu)簡單，容易起振，改變繞組抽頭的位置，可調(diào)節(jié)振蕩電路的輸出幅度。采用可變電容C可獲得較寬的頻率調(diào)節(jié)范圍，工作頻率一般可達(dá)幾十千赫至幾十兆赫。但波形較差，其頻率穩(wěn)定性也不高，通常用于對波形要求不高的設(shè)備中，如接收機(jī)的本機(jī)振蕩電路等。電容三點(diǎn)式振蕩電路（1）電路組成選頻網(wǎng)絡(luò)由電感L、電容q、C2組成，選頻網(wǎng)絡(luò)中的“1”端通過輸出耦合電容Cc接集電極，“2”端通過旁路電容Ce接發(fā)射極，“3”端通過耦合電容Cb接基極。 °由于電容的三個(gè)端子分別與三極管VT的三個(gè)電極相連，故稱為電容三點(diǎn)式振蕩電路。Tc叫Rc也C叫Rc也C十Ct ,「十/".T1—ixVT1P＞〔uf十（a）電路原理圖（2） 振蕩原理用瞬時(shí)極性法判斷：各點(diǎn)瞬時(shí)極性變化如圖（b）所示。uf與氣同相，即電路為正反饋，滿足相位平衡條件。 石英晶體的壓電效應(yīng)如果在石英晶片兩個(gè)極板間加一個(gè)交變電壓（電場），晶片就會產(chǎn)生與該交變電壓頻率相似的機(jī)械振動。而晶片的機(jī)械振動，又會在其兩個(gè)電極之間產(chǎn)生一個(gè)交變電場，這種現(xiàn)象稱為壓電效應(yīng)。 石英晶體的壓電效應(yīng)如果在石英晶片兩個(gè)極板間加一個(gè)交變電壓（電場），晶片就會產(chǎn)生與該交變電壓頻率相似的機(jī)械振動。而晶片的機(jī)械振動，又會在其兩個(gè)電極之間產(chǎn)生一個(gè)交變電場，這種現(xiàn)象稱為壓電效應(yīng)。 石英晶體的等效電路石英晶體的壓電諧振等效電路如圖（a）所示，圖（b）是其電抗-頻率特性曲線。fS——晶體串聯(lián)諧振頻率f——晶體并聯(lián)諧振頻率適當(dāng)選擇C1和C2的數(shù)值，就能滿足幅度平衡條件，電路起振。（3） 振蕩頻率f0振蕩頻率由LC回路諧振頻率確定，電路的振蕩頻率為式中，C=C1C2/（C]+C2）電路評價(jià)：電容三點(diǎn)式振蕩電路的結(jié)構(gòu)簡單，輸出波形較好，振蕩頻率較高，可達(dá)100MHz以上。調(diào)節(jié)C1或C2可以改變振蕩頻率，但同時(shí)會影響起振條件，因此，這種電路適用于產(chǎn)生固定頻率的振蕩。實(shí)用中改變頻率的辦法是在電感L兩端并聯(lián)一個(gè)可變電容，用來微調(diào)頻率。做一做：電容三點(diǎn)式振蕩電路的測試5.2.3石英晶體振蕩電路通過實(shí)物認(rèn)識石英諧振器X圖形符號5.2.3石英晶體振蕩電路通過實(shí)物認(rèn)識石英諧振器X圖形符號產(chǎn)生諧振時(shí)的振蕩頻率稱為晶體諧振器的振蕩頻率（a）等效電路（a）等效電路（b）電抗-頻率特性石英晶體振蕩電路2）串聯(lián)型石英晶體振蕩電路+%c1）并聯(lián)型石英晶體振蕩電路2）串聯(lián)型石英晶體振蕩電路+%c技能實(shí)訓(xùn)：RC橋式正弦波振蕩電路的制作作業(yè)任務(wù)書一、 任務(wù)目標(biāo).會根據(jù)原理圖繪制裝接圖和布線圖。.會在通用印制電路板上搭建RC橋式正弦波振蕩電路。.能說明電路中各元器件的作用，并能檢測元器件。學(xué)會對電路參數(shù)的調(diào)試和測量。加深對振蕩電路的理解。二、 器材與工具1.通用印制電路板、直流穩(wěn)壓電源、萬用表、信號發(fā)生器、示波器和毫伏表。.常用裝聯(lián)和焊接工具。.RC橋式振蕩電路元器件套件。三、 實(shí)施步驟識讀電路原理圖一繪制安裝布線圖一清點(diǎn)元器件一元器件檢測一插裝和焊接一通電前檢查一通電調(diào)試與測量一數(shù)據(jù)紀(jì)錄。四、 調(diào)試與測量檢查元器件安裝正確無誤后，才可以接通電源。測量時(shí)，先連線后接電源(或打開電源開關(guān))，拆線、改線或維修時(shí)一定要先關(guān)斷電源；電源線不能接錯(cuò)，否則將可能損壞元器件。1.測量RC選頻網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)(1)電路連接。按電路原理圖連接RC串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，把函數(shù)信號發(fā)生器調(diào)至正弦波輸出。輸出端接至網(wǎng)絡(luò)，作為輸入電壓/，把網(wǎng)絡(luò)的輸出端接至示波器。先估算選頻網(wǎng)絡(luò)的諧振頻率yoi，然后將信號發(fā)生器調(diào)至估算頻率的附近