第9章正弦波振荡器课件.ppt

1、 9.1 振荡的基本概念振荡的基本概念 振荡电路是一种不需要外接输入信号就能将直流能源转换成具有一定频率、一定幅度和一定波形的交流能量输出的电路。振荡波形分为正弦波振荡电路和非正弦波振荡电路。9.1.1 产生振荡的条件产生振荡的条件图图9.1.1 自激振荡电路方框图自激振荡电路方框图 1AF 1AFn2fa起振的幅值条件要求起振的幅值条件要求1AF，而相位平衡条件仍是正反馈。，而相位平衡条件仍是正反馈。9.1.2 正弦波振荡电路的组成和分析方法正弦波振荡电路的组成和分析方法 1正弦波振荡电路的组成正弦波振荡电路的组成（1）：具有信号放大作用，并通过电源供给能量。：具有信号放大作用，并通过电源供

2、给能量。（2）：作用是形成正反馈，满足相位平衡条件。：作用是形成正反馈，满足相位平衡条件。（3）：选择某一个频率满足振荡条件，形成单一频率的：选择某一个频率满足振荡条件，形成单一频率的正弦波振荡。有的振荡电路的选频网络与反馈网络是同一个网络。正弦波振荡。有的振荡电路的选频网络与反馈网络是同一个网络。（4）：使振幅稳定，改善波形。有的振荡电路的稳幅是：使振幅稳定，改善波形。有的振荡电路的稳幅是通过负反馈实现的。通过负反馈实现的。判断判断（1）检查电路的基本组成。）检查电路的基本组成。（2）检查放大电路是否工作在放大状态。）检查放大电路是否工作在放大状态。（3）检查电路是否满足振荡产生的条件。）检

3、查电路是否满足振荡产生的条件。（1）断开反馈支路与放大电路输入端的连接点。）断开反馈支路与放大电路输入端的连接点。iUiUfU（2）在断点处的放大电路输入端加信号）在断点处的放大电路输入端加信号 。（3）如果）如果 和和在某一频率下同相，电路满足相位平衡条件。在某一频率下同相，电路满足相位平衡条件。3正弦波振荡电路的种类正弦波振荡电路的种类（1）RC振荡电路 选频网络由R，C元件组成。（2）LC振荡电路 选频网络由L，C元件组成。（3）石英晶体振荡电路 选频作用主要依靠石英晶体谐振器来完成。9.2.1 电路组成电路组成 RC RC文氏桥振荡电路的原理图文氏桥振荡电路的原理图图图9.2.1 文氏

4、桥振荡器文氏桥振荡器 图图9.2.2 R9.2.2 R，C C串并联网络及等效电路串并联网络及等效电路图图9.2.3 R9.2.3 R，C C串并联网络的频率特性串并联网络的频率特性9.2.3 电路的振荡频率和起振条件电路的振荡频率和起振条件 1振荡频率振荡频率RCf2102起振条件起振条件3ARF 2R39.2.4 负反馈支路的作用负反馈支路的作用 图图9.2.1所示电路中，所示电路中，RF和和R3构成电压串联负反馈支路。调整构成电压串联负反馈支路。调整RF的的值可以改变电路的放大倍数，使放大电路工作在线性区，减小波形失值可以改变电路的放大倍数，使放大电路工作在线性区，减小波形失真。为了克服

5、温度和电源电压等参数变化对振荡幅度的影响，选用具真。为了克服温度和电源电压等参数变化对振荡幅度的影响，选用具有负温度系数的热敏电阻作有负温度系数的热敏电阻作RF。例例8.1 在图在图9.2.1所示文氏桥正弦波振荡电路中，若所示文氏桥正弦波振荡电路中，若R1=R2=100，C1=C2=0.22 F，R3=10k，求振荡频率以及满足振荡条件的，求振荡频率以及满足振荡条件的RF的阻值。的阻值。Hz 1023.71022.010014.32121360RCfRF 2R3=20 k解：解：9.3 LC振荡器振荡器9.3.1 L，C并联网络的选频特性并联网络的选频特性图图9.3.1 L，C并联网络并联网络

6、 1定性分析定性分析2谐振频率谐振频率f 0)j(j1)j(j1LRCLRCZLCf210CRRLQ001CQLQRCLZ0003频率特性频率特性图图9.3.2 L，C并联网络频率特性并联网络频率特性（1 1）L L，C C并联网络具选频特性，在谐振频率并联网络具选频特性，在谐振频率f f0 0 处呈电阻性。处呈电阻性。ffffff0 0时，呈电容性。谐振时，等效阻抗的幅值最大。时，呈电容性。谐振时，等效阻抗的幅值最大。（2 2）LCf210RLQ0（3 3）值越大，幅频特性曲线越尖锐，选频特性越好，谐振时值越大，幅频特性曲线越尖锐，选频特性越好，谐振时的阻抗值的阻抗值Z Z0 0也越大。也越

7、大。1电路组成电路组成图图9.3.3 变压器反馈式振荡电路变压器反馈式振荡电路 2振荡条件振荡条件放大电路是一个选频放大电路，它对频率为f 0的信号有很大的放大倍数；电路引入正反馈，满足相位平衡条件。3振荡频率振荡频率LCf2109.3.3 电感三点式振荡电路电感三点式振荡电路1电路组成电路组成图图9.3.4 电感三点式振荡电路电感三点式振荡电路 2振荡条件振荡条件晶体管仍然工作于选频放大状态，如果反馈信号的极性为正，电路满足相位平衡条件。3 3振荡频率振荡频率LCf2104 4电路特点电路特点（1）由于线圈）由于线圈L1和和L2之间耦合很紧，因此比较容易起振。改变电感抽之间耦合很紧，因此比较

8、容易起振。改变电感抽头的位置，可以获得满意的正弦波输出，且振荡幅度较大。根据经验，头的位置，可以获得满意的正弦波输出，且振荡幅度较大。根据经验，通常可以选择反馈线圈通常可以选择反馈线圈L2的匝数为整个线圈匝数的的匝数为整个线圈匝数的（2）调节频率方便。采用可变电容，可获得一个较宽的频率调节范）调节频率方便。采用可变电容，可获得一个较宽的频率调节范围；工作频率一般可达几十千赫至几十兆赫。围；工作频率一般可达几十千赫至几十兆赫。（3）由于电感反馈支路对高次谐波呈现较大的阻抗，所以输出波形）由于电感反馈支路对高次谐波呈现较大的阻抗，所以输出波形中含有高次谐波的成分较多，波形较差，且频率稳定度也不高。

9、中含有高次谐波的成分较多，波形较差，且频率稳定度也不高。9.3.4 电容三点式振荡电路电容三点式振荡电路1 1电路组成及工作原理电路组成及工作原理图图9.3.5 电容三点式振荡电路电容三点式振荡电路 212102121CCCCLLCf 电路的振荡频率基本等于电路的振荡频率基本等于LC回路的谐振频率：回路的谐振频率：2电容三点式振荡电路的特点电容三点式振荡电路的特点（1）由于反馈电压取自电容C2上的电压，电容对于高次谐波阻抗很小，反馈电压中的谐波分量很小，所以输出波形较好。（2）振荡频率较高，一般可以达到100MHz以上。（3）这种电路适用于产生固定频率的振荡。9.4 石英晶体振荡器石英晶体振荡

10、器9.4.1 石英晶体的基本特性石英晶体的基本特性图图9.4.1 石英谐振器石英谐振器 LCf21S0S00p121CCfCCCCLf9.4.2 石英晶体振荡电路石英晶体振荡电路1并联型石英晶体振荡电路并联型石英晶体振荡电路图图9.4.2 9.4.2 并联型石英晶体振荡电路并联型石英晶体振荡电路CCCCCCLf000)(212121CCCCC2串联型石英晶体振荡电路串联型石英晶体振荡电路图图9.4.3 串联型石英晶体振荡器串联型石英晶体振荡器 当振荡频率等于晶体的串联谐振频率当振荡频率等于晶体的串联谐振频率fS时，晶体的阻抗最小，正反馈时，晶体的阻抗最小，正反馈最强，相位差为零，电路满足自激振荡的条件。最强，相位差为零，电路满足自激振荡的条件。小小 结结 正弦波振荡器是一种不需要外接输入信号而能给出一定频率、一定幅度的正弦交流信号电路，它由放大电路、反馈网络、选频网络和稳幅环节组成。RC振荡器能产生几赫兹至几百千赫兹的低频信号，LC振荡器能产生几百千赫兹至几十兆赫兹的高频信号。石英晶体振荡器极稳定的谐振特性，其频率稳定度很容易做到高于10-6，必须满足幅度平衡：，相位平衡：1AF1AFn2fa