正弦波振蕩電路(電工學(xué))課件

第18章正弦波振蕩電路18.1自激振蕩18.2

RC振蕩電路18.3

LC振蕩電路

第18章正弦波振蕩電路本章要求：1.了解正弦波振蕩電路自激振蕩的條件。2.了解LC振蕩電路和RC振蕩電路的工作原理。

正弦波振蕩電路用來(lái)產(chǎn)生一定頻率和幅值的正弦交流信號(hào)。它的頻率范圍很廣，可以從一赫以下到幾百兆以上；輸出功率可以從幾毫瓦到幾十千瓦；輸出的交流電能是從電源的直流電能轉(zhuǎn)換而來(lái)的。18.1自激振蕩常用的正弦波振蕩器LC振蕩電路:輸出功率大、頻率高。RC振蕩電路:輸出功率小、頻率低。石英晶體振蕩電路：頻率穩(wěn)定度高。

應(yīng)用：無(wú)線電通訊、廣播電視，工業(yè)上的高頻感應(yīng)爐、超聲波發(fā)生器、正弦波信號(hào)發(fā)生器、半導(dǎo)體接近開(kāi)關(guān)等。2.自激振蕩的條件(1)幅度條件：(2)相位條件：n是整數(shù)

相位條件意味著振蕩電路必須是正反饋；

幅度條件表明反饋放大器要產(chǎn)生自激振蕩，還必須有足夠的反饋量(可以通過(guò)調(diào)整放大倍數(shù)A或反饋系數(shù)F達(dá)到)。自激振蕩的條件3.起振及穩(wěn)幅振蕩的過(guò)程設(shè)：Uo

是振蕩電路輸出電壓的幅度，B是要求達(dá)到的輸出電壓幅度。起振時(shí)Uo

0，達(dá)到穩(wěn)定振蕩時(shí)Uo

=B。起振過(guò)程中Uo

<B，要求AuF

>

1，穩(wěn)定振蕩時(shí)Uo

=B，要求AuF

=

1，從AuF

>

1到AuF

=

1，就是自激振蕩建立的過(guò)程?？墒馆敵鲭妷旱姆炔粩嘣龃蟆Ｊ馆敵鲭妷旱姆鹊靡苑€(wěn)定。起始信號(hào)的產(chǎn)生：在電源接通時(shí)，會(huì)在電路中激起一個(gè)微小的擾動(dòng)信號(hào)，它是個(gè)非正弦信號(hào)，含有一系列頻率不同的正弦分量。4.正弦波振蕩電路的組成(1)放大電路:放大信號(hào)(2)反饋網(wǎng)絡(luò):必須是正反饋，反饋信號(hào)即是

放大電路的輸入信號(hào)(3)選頻網(wǎng)絡(luò):保證輸出為單一頻率的正弦波

即使電路只在某一特定頻率下滿

足自激振蕩條件(4)穩(wěn)幅環(huán)節(jié):使電路能從AuF

>1，過(guò)渡到

AuF

=1，從而達(dá)到穩(wěn)幅振蕩。2.RC串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò)的選頻特性傳輸系數(shù)：。。RCRC。+–+–。式中

：

分析上式可知：僅當(dāng)=o時(shí)，達(dá)最大值，且u2與u1同相，即網(wǎng)絡(luò)具有選頻特性，fo決定于RC。u1u2u2與u1波形相頻特性（f）fo幅頻特性ffo133.工作原理輸出電壓uo經(jīng)正反饋（兼選頻）網(wǎng)絡(luò)分壓后，取uf

作為同相比例電路的輸入信號(hào)ui。(1)起振過(guò)程振蕩頻率的調(diào)整++∞RFRCC–uO–+SSR1R2R3R3R2R1改變開(kāi)關(guān)K的位置可改變選頻網(wǎng)絡(luò)的電阻，實(shí)現(xiàn)頻率粗調(diào)；改變電容C的大小可實(shí)現(xiàn)頻率的細(xì)調(diào)。振蕩頻率（4）起振及穩(wěn)定振蕩的條件穩(wěn)定振蕩條件AuF

=1，|F|=1/3，則起振條件AuF

>1，因?yàn)閨F|=1/3，則考慮到起振條件AuF

>1,一般應(yīng)選取RF

略大2R1。如果這個(gè)比值取得過(guò)大，會(huì)引起振蕩波形嚴(yán)重失真。由運(yùn)放構(gòu)成的RC串并聯(lián)正弦波振蕩電路不是靠運(yùn)放內(nèi)部的晶體管進(jìn)入非線性區(qū)穩(wěn)幅，而是通過(guò)在外部引入負(fù)反饋來(lái)達(dá)到穩(wěn)幅的目的。帶穩(wěn)幅環(huán)節(jié)的電路(1)熱敏電阻具有負(fù)溫度系數(shù)，利用它的非線性可以自動(dòng)穩(wěn)幅。在起振時(shí)，由于uO

很小，流過(guò)RF的電流也很小，于是發(fā)熱少，阻值高，使RF>2R1；即AuF>1。隨著振蕩幅度的不斷加強(qiáng)，uO增大，流過(guò)RF

的電流也增大，RF受熱而降低其阻值，使得Au下降，直到RF=2R1時(shí)，穩(wěn)定于AuF=1，

振蕩穩(wěn)定。半導(dǎo)體熱敏電阻R++∞RFR1CRC–uO–+帶穩(wěn)幅環(huán)節(jié)的電路(2)IDUD振蕩幅度較小時(shí)正向電阻大振蕩幅度較大時(shí)正向電阻小利用二極管的正向伏安特性的非線性自動(dòng)穩(wěn)幅。R++∞RF2R1CRC–uO–+D1D2RF1穩(wěn)幅環(huán)節(jié)帶穩(wěn)幅環(huán)節(jié)的電路（2）R++∞RF2R1CRC–uO–+D1D2RF1圖示電路中，RF分為兩部分。在RF1上正反并聯(lián)兩個(gè)二極管，它們?cè)谳敵鲭妷簎O的正負(fù)半周內(nèi)分別導(dǎo)通。在起振之初，由于uo幅值很小，尚不足以使二極管導(dǎo)通，正向二極管近于開(kāi)路此時(shí)，RF>2R1。而后，隨著振蕩幅度的增大，正向二極管導(dǎo)通，其正向電阻逐漸減小，直到RF=2R1，振蕩穩(wěn)定。18.3LC振蕩電路

LC振蕩電路的選頻電路由電感和電容構(gòu)成，可以產(chǎn)生高頻振蕩(幾百千赫以上)。由于高頻運(yùn)放價(jià)格較高，所以一般用分離元件組成放大電路。本節(jié)只對(duì)

LC振蕩電路的結(jié)構(gòu)和工作原理作簡(jiǎn)單介紹。

在調(diào)節(jié)變壓器反饋式振蕩電路中，試解釋下列現(xiàn)象：

（1）對(duì)調(diào)反饋線圈的兩個(gè)接頭后就能起振；

（2）調(diào)RB1、RB2或RE的阻值后即可起振；

（3）改用β較大的晶體管后就能起振；

（4）適當(dāng)增加反饋線圈的圈數(shù)后就能起振；

（5）適當(dāng)增加L值或減小C值后就能起振；

（6）反饋太強(qiáng)，波形變壞；

（7）調(diào)整RB1、RB2或RE的阻值后可使波形變好；

（8）負(fù)載太大不僅影響輸出波形，有時(shí)甚至不能

起振。例1：解:(2)調(diào)RB1、RB2或RE的阻值后即可起振；原反饋線圈接反，對(duì)調(diào)兩個(gè)接頭后滿足相位條件；(1)對(duì)調(diào)反饋線圈的兩個(gè)接

頭后就能起振；調(diào)阻值后使靜態(tài)工作點(diǎn)合適，以滿足幅度條件；(3)改用β較大的晶體管后就能起振；改用β較大的晶體管，以滿足幅度條件；LC+UCCRLC1RB1RB2RECE解:(5)適當(dāng)增加L值或減小

C值后就能起振；增加反饋線圈的圈數(shù)，即增大反饋量，以滿足幅度條件；(4)適當(dāng)增加反饋線圈的圈數(shù)后就能起振；當(dāng)適當(dāng)增加L值或減小C值后,等效阻抗|Zo|增大，因而就增大了反饋量，容易起振；

LC并聯(lián)電路在諧振時(shí)的等效阻抗LC+UCCRLC1RB1RB2RECE例2：正反饋?zhàn)⒁猓河盟矔r(shí)極性法判斷反饋的極性時(shí)，耦合電容、旁路電容兩端的極性相同，屬于選頻網(wǎng)絡(luò)的電容，其兩端的極性相反。+UCCC1RB1RB2RECELC試用相位平衡條件判斷下圖電路能否產(chǎn)生自激振蕩－－－18.3.2三點(diǎn)式LC振蕩電路1.電感三點(diǎn)式振蕩電路正反饋放大電路選頻電路反饋網(wǎng)絡(luò)+UCCC1RB1RB2RECEL1CL2RC－－振蕩頻率

通常改變電容C來(lái)調(diào)節(jié)振蕩頻率。反饋電壓取自L2振蕩頻率一般在幾十MHz以下。2.電容三點(diǎn)式振蕩電路正反饋放大電路反饋網(wǎng)絡(luò)－－振蕩頻率

通常再與線圈串聯(lián)一個(gè)較小的可變電容來(lái)調(diào)節(jié)振蕩頻率。反饋電壓取自C2+UCCC1RB1RB2RECEC1LC2RC反相振蕩頻率可達(dá)100MHz以上。選頻電路例4：半導(dǎo)體接近開(kāi)關(guān)L2C2–UCCRE2T1RP1R2RE1CE1C1L1RP2L3T2T3KADR3RC2R4LC振蕩器開(kāi)關(guān)電路射極輸出器繼電器半導(dǎo)體接近開(kāi)關(guān)是一種無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)，具有反映速度快、定位準(zhǔn)確、壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。它在行程控制、定位控制、自動(dòng)計(jì)數(shù)以及各種報(bào)警電路中得到了廣泛應(yīng)用。L2C2–UCCRE2T1RP1R2RE1CE1C1L1RP2L3T2T3KADR3RC2R4LC振蕩器開(kāi)關(guān)電路射極輸出器繼電器例4：半導(dǎo)體接近開(kāi)關(guān)變壓器反饋式振蕩器是接近開(kāi)關(guān)的核心部分，L1、L2及L3繞在右圖所示的的磁芯上（又稱感應(yīng)頭）L2L3L1移動(dòng)的金屬體感應(yīng)頭L2C2–UCCRE2T1RP1R2RE1CE1C1L1RP2L3T2T3KADR3RC2R4例4：半導(dǎo)體接近開(kāi)關(guān)當(dāng)某金屬被測(cè)物體移近感應(yīng)頭時(shí)，金屬體內(nèi)感應(yīng)出渦流，由于渦流的消磁作用，破壞了線圈之間的磁耦合，使L1上的反饋電壓顯著降低，破壞了自激振蕩的幅值條件，振蕩器停振，使L3上輸出交流電壓為零。L2L3L1移動(dòng)的金屬體感應(yīng)頭L2C2–UCCRE2T1RP1R2RE1CE1C1L1RP2L3T2T3KADR3RC2R4例4：半導(dǎo)體接近開(kāi)關(guān)當(dāng)L3上輸出交流電壓為零時(shí)，二極管的整流輸出電壓也為零，因此T2截止，T3飽和導(dǎo)通，繼電器KA通電。繼電器KA的常閉觸點(diǎn)接在電動(dòng)機(jī)的控制回路內(nèi)，可在被測(cè)金屬體接近危險(xiǎn)位置時(shí)，立即斷電使電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)；也可將KA的常開(kāi)觸點(diǎn)接在報(bào)警電路上，同時(shí)發(fā)出聲光報(bào)警。L2C2–UCCRE2T1RP