1、第六章信号产生电路正弦波振荡电路正弦波振荡电路自激振荡自激振荡RCRC振荡振荡LCLC振荡振荡石英晶体振荡石英晶体振荡选频特性选频特性稳幅措施稳幅措施变压器反馈式变压器反馈式LCLC振荡振荡LCLC并联谐振回路并联谐振回路三点式三点式LCLC振荡振荡自激振荡自激振荡基本放大基本放大电路电路AodX oX 反馈电路反馈电路FfX iX+fidXXX 改成正反馈改成正反馈正反馈电路才能正反馈电路才能产生自激振荡产生自激振荡产生自激振荡的条件产生自激振荡的条件如果：如果：ifXXk闭合闭合,去掉去掉,Xi仍有信号输出。仍有信号输出。基本放大基本放大电路电路AodX oX 反馈电路反馈电路FfX iX
2、+k基本放大基本放大电路电路AodX oX 反馈电路反馈电路FfX 反馈信号代替了放大电路的输入信号反馈信号代替了放大电路的输入信号dfXXOfXFX00dAXX1FA0自激振荡条件自激振荡条件自激振荡的正弦波频率必须一定，也就自激振荡的正弦波频率必须一定，也就是说在放大、反馈回路中应该有选频作用，是说在放大、反馈回路中应该有选频作用，将不要的频率抑制。将不要的频率抑制。所以将放大倍数和反馈系数写成：所以将放大倍数和反馈系数写成：)(F)(A 、自激振荡的条件：自激振荡的条件：1)(F)(A AA)(A FF)(F 自激振荡条件可以写成：自激振荡条件可以写成：（1）振幅条件：）振幅条件：1AF
3、 （2）相位条件：）相位条件：n2FAn是整数是整数相位条件相位条件意味着振荡电路是正反馈，意味着振荡电路是正反馈，振幅条件振幅条件可以通过调整放大电路的放大倍数达到。可以通过调整放大电路的放大倍数达到。起振条件和稳幅原理起振条件和稳幅原理起振条件：起振条件：结果：产生增幅振荡结果：产生增幅振荡1|FA（略大于）略大于）稳幅过程稳幅过程：起振时，起振时，1|FA稳定振荡时，稳定振荡时，1|FA1 1、被动：器件非线性、被动：器件非线性2 2、主动：在反馈网络中加入非线性稳幅环节，用以、主动：在反馈网络中加入非线性稳幅环节，用以调节调节放大电路的放大电路的增益增益稳幅措施稳幅措施：起振过程起振过
4、程Xdof基本放大器基本放大器A反馈网络反馈网络FXX1.1.放大电路放大电路2.2.正反馈网络正反馈网络3.3.选频网络选频网络只对一个频率满足振荡条件，从而只对一个频率满足振荡条件，从而获得单一频率的正弦波输出。获得单一频率的正弦波输出。常用的选频网络有常用的选频网络有RC选频选频和和LC选频选频4.4.稳幅环节稳幅环节使电路易于起振又能稳定振荡，波使电路易于起振又能稳定振荡，波形失真小。形失真小。正弦波振荡器的一般组成正弦波振荡器的一般组成_+RFuoRCRCR1RCRC振荡电路振荡电路RC选频网络选频网络同相比例运算电路同相比例运算电路2.RC振荡电路振荡电路用用RC 电路构成选频网络
5、的振荡电路即所谓的电路构成选频网络的振荡电路即所谓的 RC振荡电路，可选用的振荡电路，可选用的 RC 选频网络有多种，这里选频网络有多种，这里只介绍只介绍文氏桥选频电路文氏桥选频电路。R1C1R2C2iUoU文氏桥选频电路文氏桥选频电路)1()1(112211221CRCRjCCRRUUioR1C1R2C2iUoU时，相移为时，相移为0 0。12211CRCR当当如果：如果：R1=R2=R，C1=C2=C，则：，则：RCf21012211CRCR21211CCRR01CR0)1()1(112211221CRCRjCCRRUUio13文氏桥选频电路文氏桥选频电路)1(31CRCRjo时文氏桥选频
6、电路文氏桥选频电路)(3100ffffjUUio传递函数：传递函数：2002)(31ffffUUio幅频特性：幅频特性：)(3100ffffarctg相频特性：相频特性：如果：如果：R1=R2=R，C1=C2=CfioUU31+90 90 ff00UUio)1(31CRCRjRCf210用运放组成的用运放组成的RC振荡器：振荡器：0A只有在只有在 f0 处处,0F才满足相位条件：才满足相位条件：因为：因为：AF=131F1fFRRAfF2RR uo_+RFRCRCRfA=3uouo3A=3同相放大器同相放大器文氏桥选频电路文氏桥选频电路输出正弦波频率：输出正弦波频率：RCf210例题例题:R=
7、1kR=1k，C=0.1C=0.1 F F，R Rf f=10k=10k。R RF F为多大时才为多大时才能起振？振荡频率能起振？振荡频率f f0 0=？Hz Hz uo_+RFRCRCRfAF=1，31F1fFRRAA=3=2 10=20k k RCf210=1592 Hz起振条件：起振条件：fF2RR 采用非线性元件采用非线性元件4负温系数热敏元件负温系数热敏元件热敏电阻热敏电阻起振时，起振时，311f RRAV即即1 VVFA热敏电阻的作用热敏电阻的作用 oV oI 功功耗耗 fR 温温度度 fR 阻阻值值 fR3 VA1 VVFA稳幅稳幅 VARCRC振荡电路振荡电路正弦波振荡电路正弦
8、波振荡电路2.稳幅措施稳幅措施_+RTRCRCRfT uo能自行启动的电路能自行启动的电路2RF1+RF2略大于略大于2Rf,随随着着uo的增加，的增加，RF2逐逐渐被短接，渐被短接，A自动下自动下降，输出自动被稳定降，输出自动被稳定于某一幅值。于某一幅值。将将RF分为二个：分为二个：RF1 和和RF2，RF2并联二极管并联二极管_+RF1RCCRfRF2D1D2RK：双联波段开关，：双联波段开关，切换切换R，用于，用于粗调振荡频率。粗调振荡频率。C：双联可调电容，改变：双联可调电容，改变C，用于细调振荡频率。，用于细调振荡频率。振荡频率的调节：振荡频率的调节：_+RFuoRCCRfKKR1R
9、1R2R2R3R3振荡振荡频率：频率：RCf210电子琴的振荡电路：电子琴的振荡电路：_+RF1uoR1CCRfD1D1RF2R28R27R26R25R24R23R22R21R22112CRR0f2121RRF12345176功率放功率放大器大器使使R2R121F1fF2RRAF1R2AF 1可调可调A 2RF1+RF2 Rf RC振荡电路适用于低频 LC振荡电路适用于高频LC振荡电路振荡电路LC振荡电路的选频电路由电感和电容构振荡电路的选频电路由电感和电容构成，可以产生高频振荡。由于高频运放价格成，可以产生高频振荡。由于高频运放价格较高，所以一般用分立元件组成放大电路。较高，所以一般用分立元
10、件组成放大电路。本节只对本节只对 LC振荡电路做一简单介绍，重点掌握相位条件的判别振荡电路做一简单介绍，重点掌握相位条件的判别。一一.LCLC并联谐振回路的并联谐振回路的选频特性选频特性谐振时回路电流比总电流大的多，谐振时回路电流比总电流大的多，电感与电容的电感与电容的无功功率互相补偿，电路呈阻性。无功功率互相补偿，电路呈阻性。R为电感和回路中的损耗电阻为电感和回路中的损耗电阻LC10当当 时，时，并联谐振。并联谐振。谐振时，电路呈阻性谐振时，电路呈阻性-+LCRiCiLiu Q Q为谐振回路的品质因数，为谐振回路的品质因数，Q Q值越大，值越大，曲线越陡越窄，选频特性越好。曲线越陡越窄，选频
11、特性越好。CLQCQLQRCLZ000 谐振时谐振时LC并联谐振电路并联谐振电路相当一个电阻。相当一个电阻。幅频特性曲线幅频特性曲线LC LC 振荡电路振荡电路1.1.LCLC并联谐振回路并联谐振回路正弦波振荡电路正弦波振荡电路Z0为并联谐为并联谐振阻抗振阻抗Exit1234初级线圈初级线圈次级线圈次级线圈同名端同名端1234+在在LC振荡器中，反馈信号通振荡器中，反馈信号通过过互感线圈引出互感线圈引出-+uiLCfu二二.互感线圈的极性判别互感线圈的极性判别判断是否是满足判断是否是满足相位条件相位条件正正反馈反馈+ccVRb1Rb2eRUfCbo1L2LCU 断开反馈到放大断开反馈到放大器的
12、输入端点，假设器的输入端点，假设在输入端加入一正极在输入端加入一正极性的信号，用瞬时极性的信号，用瞬时极性法判定反馈信号的性法判定反馈信号的极性。若反馈信号与极性。若反馈信号与输入信号同相，则满输入信号同相，则满足相位条件；否则不足相位条件；否则不满足。满足。(+)(-)(+)(+)FAu+UCCCC1LRLRB1RB2LiRECEui+-uf-+ib 返回返回+正反馈正反馈振荡频率振荡频率:+UCCCC1LLCf210uo满足相位平衡条件满足相位平衡条件 LC正弦波振荡器举例正弦波振荡器举例2.2.变压器反馈式变压器反馈式LCLC振荡电路振荡电路LC LC 振荡电路振荡电路正弦波振荡电路正弦
13、波振荡电路Exit返回返回 LC并联谐振电路构成选频网络并联谐振电路构成选频网络A.若中间点交流接地，则首端与若中间点交流接地，则首端与尾端相位相反。尾端相位相反。原理：原理：C1C2首端首端尾端尾端中间端中间端L电容三点式电容三点式C首端首端尾端尾端中间端中间端L1L2电感三点式电感三点式 中间端的瞬时电位一定在首、中间端的瞬时电位一定在首、尾端电位之间。尾端电位之间。三点的相位关系三点的相位关系B.若首端或尾端交流接地，则其若首端或尾端交流接地，则其他两他两 端相位相同。端相位相同。3.3.三点式三点式LCLC振荡电路振荡电路LC LC 振荡电路振荡电路正弦波振荡电路正弦波振荡电路Exit
14、返回返回3.3.三点式三点式LCLC振荡器振荡器(1)电感三点式电感三点式LC振荡电路振荡电路振荡频率：振荡频率：CMLLLCf)2(2121210LC LC 振荡电路振荡电路正弦波振荡电路正弦波振荡电路Exit返回返回(2)电容三点式电容三点式LC振荡电路振荡电路振荡频率：振荡频率：212102121CCCCLLCf3.3.三点式三点式LCLC振荡器振荡器LC LC 振荡电路振荡电路正弦波振荡电路正弦波振荡电路Exit返回返回 例例：试判断下图所示三点式振荡电路是否满足：试判断下图所示三点式振荡电路是否满足相位平衡条件。相位平衡条件。(a)(b)3.3.三点式三点式LCLC振荡器振荡器LC
15、LC 振荡电路振荡电路正弦波振荡电路正弦波振荡电路Exit+UCCC1C2+ubeube增加增加正反馈正反馈+3 3正弦波振荡电路主要有正弦波振荡电路主要有RCRC振荡电路和振荡电路和LCLC振荡电路两种。振荡电路两种。RCRC振荡电路主要用于中低频场合，振荡电路主要用于中低频场合，LCLC振荡电路主要用于高振荡电路主要用于高频场合。频场合。1 1正弦波振荡的条件：正弦波振荡的条件：AF=1 AF=1 （振幅条件）（振幅条件）（相位条件）（相位条件）n2FA2.2.正弦波振荡电路由放大器、反馈网络、选频网络和稳幅正弦波振荡电路由放大器、反馈网络、选频网络和稳幅环节构成。环节构成。1.1.内容小结内容小结不满足不满足满足满足试判断以下各图所示是否满足自激振荡的相位条件试判断以下各图所示是否满足自激振荡的相位条件（+）（+）（）（+）（）VRReb1ccLCCeC2RcC1Rb2满足满足V21CCL+A+RRuo1Rf（+）（+）（-）满足满足例例2:2:R R=1k=1k，C C=0.1=0.1 F F，R R1 1=10k=10k。R Rf f为多大时才能为多大时才能起振？振荡频率起振？振荡频率f f0 0=？AF=1，31F11fRRAA=3Rf=2R1=2 10=20k k RCf210=1592 Hz解解:起振条件起振条件uRf1RRRCCufA+o
