正弦波振蕩器-振蕩器基本原理（模擬電子技術(shù)課件）

第二講：RC串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)和LC諧振回路的選頻特性一、RC串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò)的選頻特性二、LC并聯(lián)諧振電路的頻率特性Uo.C1R1R2C2.UfZ1Z21、RC串并聯(lián)回路結(jié)構(gòu)R2、C2為并聯(lián)回路通常使R1=R2=R,C1=C2=C,Z1為RC串聯(lián)回路的等效阻抗Z2為RC并聯(lián)回路的等效阻抗·R1、C1為串聯(lián)回路···一、RC串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò)的選頻特性RC串并選頻網(wǎng)絡(luò)：因?yàn)樵谡袷庪娐分屑葹檫x頻網(wǎng)絡(luò)，又為正反饋網(wǎng)絡(luò)，所以輸入電壓為電路的u0，輸出電壓為反饋電壓uf。2、RC串并聯(lián)回路的特性RC串聯(lián)回路的阻抗為:RC并聯(lián)回路的阻抗為:Uo.C1R1R2C2.UfZ1Z2Z1Z2取R1=R2=R，C1=C2=C，令

則：輸出電壓與輸入電壓之比定義RC串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的傳輸系數(shù)為:模值.諧振時(shí)即是相角為零的時(shí)候,令為零,則可得到:令此時(shí)的角頻率為:則可以得到諧振頻率為:同時(shí)可以得到,此時(shí)也是最大值:..結(jié)論:當(dāng)輸入頻率為的信號(hào)時(shí)諧振,此時(shí)相角為零，傳輸系數(shù)也最大。因此，RC串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)有明顯的選頻特性。.相角(2)RC串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的頻率特性圖1表示RC串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的幅頻特性，圖2表示相頻特性。φf(shuō)+90.|F|圖1圖2°在頻率f等于

處，達(dá)到峰值，f偏離

時(shí)，值迅速下降，最終趨近于零。相頻特性:在頻率f等于f0處，相移Φ為零。偏離f0時(shí)，相移Φ不為零，最終趨近于±９０°。

1、LC并聯(lián)諧振回路結(jié)構(gòu)·LC為并聯(lián)回路

R為電感線圈和回路其他損耗總的等效電阻·ciLi為流過(guò)電感的電流為流過(guò)電容的電流，·i為輸入電流，-+LCRiCiLiu二、LC并聯(lián)諧振電路的頻率特性-+LCRiCiLiu

頻率較低時(shí)，容抗很大，感抗很小。LC并聯(lián)電路的阻抗很小并呈感性。

頻率很高時(shí)，感抗很大，容抗很小，LC并聯(lián)電路的阻抗也很小，但呈容性。顯然LC并聯(lián)回路的總阻抗是角頻率ω的函數(shù)，并且存在一個(gè)最大值。根據(jù)電工學(xué)的有關(guān)電路的特性可知，電感L和電容C構(gòu)成的電路中阻抗大小與外加電壓的角頻率ω（ω＝２πf）有關(guān)。感抗ωＬ隨頻率的增高而增大，容抗1/ωＣ隨頻率的增高而減小。而且L、C上的電壓和電流的相位也不同。LC并聯(lián)回路的等效阻抗：2.諧振時(shí),回路等效阻抗：稱Q值為品值因數(shù)，是用來(lái)評(píng)價(jià)回路損耗大小的指標(biāo)，Q值在幾十到幾百。1.回路的諧振頻率:不同Q值時(shí),幅頻特性：Z02Q1

>Q2Q1Q2相頻特性：

F+90o-90oQ1Q2Q1

>Q2感性純阻容性結(jié)論：1.當(dāng)f=f0時(shí)，電路為純電阻性，等效阻抗最大；當(dāng)f

<

f0時(shí)，電路為感性；當(dāng)f

>

f0時(shí)，電路為容性。所以LC并聯(lián)電路具有選頻特性。2.電路的品質(zhì)因數(shù)Q愈大，選頻特性愈好。表示Q值越大，回路阻抗越大.Q值越大，LC并聯(lián)電路阻抗的相角隨頻率變化越急劇，選頻效果越好.諧振時(shí)LC回路中的電流電容支路的電流：并聯(lián)回路的輸入電流：所以：當(dāng)Q>>1時(shí)，

結(jié)論：諧振時(shí)，電容支路的電流與電感支路的電流大小近似相等，而諧振回路的輸入電流極小。第四章正弦波振蕩器各種類型的放大器，都可通過(guò)正反饋網(wǎng)絡(luò)形成振蕩器。振蕩器是一類應(yīng)用廣泛的電子電路，本章要介紹的正弦波振蕩器主要應(yīng)用于廣播、通訊、電視等信號(hào)傳輸系統(tǒng)中。如通訊系統(tǒng)中的載波信號(hào)，收音機(jī)中的本機(jī)振蕩器等。它能利用選頻電路產(chǎn)生一個(gè)單一頻率的標(biāo)準(zhǔn)正弦波形的交流信號(hào)。

第一講：正弦波振蕩器的結(jié)構(gòu)及自激振蕩的條件

一、自激振蕩的條件二、正弦波振蕩電路的組成三、振蕩的建立和穩(wěn)定

四、振蕩電路的分析方法波形發(fā)生器按輸出信號(hào)波形分：

正弦波發(fā)生器RC振蕩器LC振蕩器石英晶體振蕩器

非正弦波振蕩器（集成運(yùn)放）矩形波三角波鋸齒波

振蕩電路--是一種不需要外加信號(hào)激勵(lì)，而是通過(guò)正反饋使電路產(chǎn)生自激振蕩形成交流信號(hào)，從而將直流電能量轉(zhuǎn)換為具有一定頻率、一定波形和一定幅值的交流電能的電路。假設(shè)：放大器輸入端的正弦電壓為

放大輸出端產(chǎn)生正弦電壓為

反饋網(wǎng)絡(luò)輸出的反饋電壓為

表明反饋電壓和輸入電壓同相，同幅度，即使沒(méi)有外加輸入信號(hào)，電路仍可以持續(xù)的輸出一個(gè)正弦波，即形成正弦波振蕩。i’u放大器

A反饋網(wǎng)絡(luò)

FΣfuoufii’uuu+=如果：則ifuu=i=0ufu

放大輸出端產(chǎn)生正弦電壓為

反饋網(wǎng)絡(luò)輸出的反饋電壓為

oufufii’uuu+=i=0u

表明反饋電壓和輸入電壓同相，同幅度，即使沒(méi)有外加輸入信號(hào)，電路仍可以持續(xù)的輸出一個(gè)正弦波，即形成正弦波振蕩。fii’uuu+=如果：i’fuu=i=0u一、自激振蕩的條件放大器的開(kāi)環(huán)放大倍數(shù)為：反饋網(wǎng)絡(luò)的反饋系數(shù)為：產(chǎn)生振蕩時(shí)，輸入信號(hào)等于反饋信號(hào)，即：則可以得到產(chǎn)生振蕩的條件為放大器

A反饋網(wǎng)絡(luò)

FΣ’,ifuu=兩個(gè)條件，一是相位平衡條件，二是幅度平衡條件：1.幅度平衡條件：幅度平衡條件是指放大器的放大倍數(shù)

與反饋網(wǎng)絡(luò)的反饋系數(shù)的乘積的模等于１。

相位平衡條件是指放大器的相移ΦA(chǔ)與反饋網(wǎng)絡(luò)的相移ΦF之和為π的偶數(shù)倍。

2.幅度平衡條件:ΦA(chǔ)＋ΦF＝2nπ（n=0、1、2、3、…）

1.放大電路:電路起振后通過(guò)放大電路使幅值增大，得到一定頻率、幅值的信號(hào)。2.正反饋網(wǎng)絡(luò):引入正反饋，使放大電路的輸入信號(hào)等于反饋信號(hào)。3.選頻網(wǎng)絡(luò):確定電路的振蕩頻率，使電路產(chǎn)生單一頻率的正弦波振蕩。常用的選頻網(wǎng)絡(luò)有RC選頻和LC選頻4.穩(wěn)幅環(huán)節(jié):也就是非線性環(huán)節(jié),作用是使輸出信號(hào)幅值穩(wěn)定。正弦波振蕩器放大電路正反饋網(wǎng)絡(luò) 選頻網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)幅環(huán)節(jié)二、正弦波振蕩電路的組成在很多實(shí)用電路中，常將選頻網(wǎng)絡(luò)和正反饋網(wǎng)絡(luò)“合二為一”，而且對(duì)于分立元件放大電路，也不再另加穩(wěn)幅環(huán)節(jié)，而依靠晶體管的非線性來(lái)起穩(wěn)幅作用。放大器

A反饋網(wǎng)絡(luò)

FΣ三、振蕩的建立和穩(wěn)定

1、初始激勵(lì)源：電源開(kāi)關(guān)閉合瞬間,電路中各點(diǎn)的電位和電流都從零跳到某個(gè)值，這個(gè)跳變的信號(hào)（包含豐富的頻率成分）。

2、選頻放大過(guò)程：其中必有一個(gè)頻率與振蕩器選頻電路的諧振頻率ｆO相同，則選頻電路對(duì)這個(gè)頻率信號(hào)產(chǎn)生最強(qiáng)的反應(yīng)，即輸出幅度最大。而其它頻率的信號(hào)都被選頻電路衰減下去。

“放大→選頻→正反饋→再放大“等多次循環(huán)，使自激振蕩由弱到強(qiáng)地建立起來(lái)。

3、穩(wěn)幅:由于電路內(nèi)部晶體管的非線性,當(dāng)輸出的幅值增大到一定程度后,三極管進(jìn)入非線性區(qū)時(shí)，放大倍數(shù)下降，最終達(dá)到一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的穩(wěn)幅振蕩。通常:振蕩電路一般還要加穩(wěn)幅電路，即外接非線性元件構(gòu)成穩(wěn)幅電路，保證振蕩器輸出的幅度穩(wěn)定，波形不失真。電路的起振條件為