1、2023-2-111项目项目3 3：简易信号发生器的设计与制作简易信号发生器的设计与制作模拟电子技术基础模拟电子技术基础主讲人：王潇贤主讲人：王潇贤2023-2-112任务任务3-2：正弦波振荡电路测试与分析：正弦波振荡电路测试与分析1工作任务工作任务 RC桥式正弦波振荡电路的测试桥式正弦波振荡电路的测试1学习目标学习目标 理解振荡电路结构组成及起振条件理解振荡电路结构组成及起振条件 理解理解RC桥式振荡电路的结构功能及各元器件的作用桥式振荡电路的结构功能及各元器件的作用 理解理解LC振荡电路的结构功能及各元器件的作用振荡电路的结构功能及各元器件的作用 掌握正弦波振荡电路振荡频率的估算方法掌握
2、正弦波振荡电路振荡频率的估算方法2023-2-113任务任务3-2：正弦波振荡电路测试与分析：正弦波振荡电路测试与分析 振荡电路振荡电路：在没有外加激励的条件下，能自动：在没有外加激励的条件下，能自动产生一定波形输出信号的装置或电路。产生一定波形输出信号的装置或电路。振荡电路振荡电路和和放大电路放大电路都是能量转换装置，它们都是能量转换装置，它们将电源中的能量转换为有一定要求的能量输出。将电源中的能量转换为有一定要求的能量输出。区别在于区别在于放大电路需要外加激励放大电路需要外加激励，而，而振荡电路振荡电路不需要外加激励不需要外加激励。振荡器产生的信号是。振荡器产生的信号是“自激自激”的。的。
3、按照产生信号的波形是否为正弦波，振荡器可按照产生信号的波形是否为正弦波，振荡器可分为分为正弦波振荡电路正弦波振荡电路和非正弦波振荡电路。和非正弦波振荡电路。2023-2-114任务任务3-2：正弦波振荡电路测试与分析：正弦波振荡电路测试与分析1.1.自激振荡的条件自激振荡的条件fidXXX-=改成正反馈改成正反馈只有只有正反馈正反馈电路才能产生自激振荡。电路才能产生自激振荡。+Xi f基本放大器基本放大器A反馈网络反馈网络FX+doXX2023-2-115任务任务3-2：正弦波振荡电路测试与分析：正弦波振荡电路测试与分析1.1.自激振荡的条件自激振荡的条件如果：如果：,ifXX=则去掉则去掉,
4、iX仍有信号输出。仍有信号输出。反馈信号代替了放大反馈信号代替了放大电路的输入信号。电路的输入信号。Xi+f基本放大器基本放大器A反馈网络反馈网络FX+doXXXdof基本放大器基本放大器A反馈网络反馈网络FXX2023-2-116任务任务3-2：正弦波振荡电路测试与分析：正弦波振荡电路测试与分析1.1.自激振荡的条件自激振荡的条件Xdof基本放大器基本放大器A反馈网络反馈网络FXX=dfXX=OfXFX自激振荡条件自激振荡条件OdXX=AAF1=【请看教材请看教材P143P143】2023-2-117任务任务3-2：正弦波振荡电路测试与分析：正弦波振荡电路测试与分析1.1.自激振荡的条件自激
5、振荡的条件自激振荡的正弦波频率必须一定，也就是说在放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，将不要的频率抑制。大、反馈回路中应该有选频作用，将不要的频率抑制。)(F)(A 、振幅条件：可以通过调整放大电路的放大倍数达到振幅条件：可以通过调整放大电路的放大倍数达到相位条件：意味着振荡电路是正反馈相位条件：意味着振荡电路是正反馈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：2023-2-118任务任务3-2：正弦波振荡电路测试与分析：正弦波振荡电路测试与分析1.2.起振与稳幅起振与稳幅 起振起振 起振幅值条件为：起振幅值条件为：稳幅稳幅 从从 过渡到过
6、渡到 使输出幅度稳定。使输出幅度稳定。，图图4-1 起振和稳幅波形起振和稳幅波形 被动：器件非线性被动：器件非线性 主动：在反馈网络中加入非线性稳幅环节，主动：在反馈网络中加入非线性稳幅环节，用以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2023-2-119任务任务3-2：正弦波振荡电路测试与分析：正弦波振荡电路测试与分析1.3.正弦波振荡器组成正弦波振荡器组成正弦波振荡器组成框图正弦波振荡器组成框图1 1、放大电路放大电路：满足振荡电路的振幅条件2 2、正反馈网络正反馈网络：引入正反馈，使放大电路满足自激振荡的相位条件3 3、选频网络选频网络：只对一个频率满足振荡条件，从而获
7、得单一频率的正弦波输出 常用的选频网络有 RCRC选频选频 和 LCLC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，波形失真小。【请看教材请看教材P144P144】2023-2-1110任务任务3-2：正弦波振荡电路测试与分析：正弦波振荡电路测试与分析1.4.正弦波振荡电路的分类正弦波振荡电路的分类按照选频网络所用元件来命名，分为：按照选频网络所用元件来命名，分为：RCRC振荡电路振荡电路：LCLC振荡电路振荡电路：用用R R、C C元件组成；元件组成；用于产生用于产生1Hz1Hz1 1MHzMHz的低频信号。的低频信号。用用L L、C C元件组成；元件组成；用于产生用于产
8、生1 1MHzMHz以上以上的高频信号。的高频信号。石英晶体振荡电路：石英晶体振荡电路：振荡频率稳定振荡频率稳定【请看教材请看教材P145P145】2023-2-1111任务任务3-2：正弦波振荡电路测试与分析：正弦波振荡电路测试与分析考题思Q1：振荡电路是单口网络，无须输入信号就能起振，起振的信号源来自何处？电路器件内部噪声。电路器件内部噪声。【答案】2023-2-1112任务任务3-2：正弦波振荡电路测试与分析：正弦波振荡电路测试与分析考题思Q2：电路器件的内部噪声不是单一频率噪声，而电路输出的是单一频率的正弦波，如何实现？【答案】率率 0 0 满足相位平衡条件，形成正反馈，成为振荡电满足
9、相位平衡条件，形成正反馈，成为振荡电路的输出信号；而其它频率的信号，则不满足相位路的输出信号；而其它频率的信号，则不满足相位平衡条件，逐渐被抑制掉。平衡条件，逐渐被抑制掉。振荡电路中的振荡电路中的选频网络选频网络，只使噪声中某一频，只使噪声中某一频2023-2-1113任务任务3-2：正弦波振荡电路测试与分析：正弦波振荡电路测试与分析考题思【答案】Q3：起振条件 是否意味着输出电压将越来越大，趋于无穷？1)()(FA振荡电路中的振荡电路中的稳幅环节稳幅环节，将限，将限制输出信号幅度无限增长，当输出信号达到一定值制输出信号幅度无限增长，当输出信号达到一定值后，将使其稳定。一是可以另加稳幅电路；二
10、是直后，将使其稳定。一是可以另加稳幅电路；二是直接依靠放大电路中晶体管的非线性作用实现。接依靠放大电路中晶体管的非线性作用实现。2023-2-1114任务任务3-2：正弦波振荡电路测试与分析：正弦波振荡电路测试与分析R1C1 串联阻抗：串联阻抗：1111jZRC=2222221/j 1jZRCRR C=R2C2 并联阻抗：并联阻抗：R1C1R2C2OUfU2f2222211211212212211j111(1)j()j1jORUZR CFRCRUZZRRCCR CCRR C=-2.RC串并联网络的频率特性串并联网络的频率特性2023-2-1115任务任务3-2：正弦波振荡电路测试与分析：正弦波
11、振荡电路测试与分析2.RC串并联网络的频率特性串并联网络的频率特性2f2222211211212212211j111(1)j()j1jORUZR CFRCRUZZRRCCR CCRR C=-通常，取通常，取R1R2R，C1C2C，则有：则有：113j()FRCRC=-令令则则幅频特性：幅频特性：相频特性：相频特性：Fmax=1/32023-2-1116任务任务3-2：正弦波振荡电路测试与分析：正弦波振荡电路测试与分析 当当=0时，时，=1/3，f=0；当当0时，时，0，f-90；RC串并联网络频率特性串并联网络频率特性a）幅频特性）幅频特性 b）相频特性）相频特性2.RC串并联网络的频率特性串
12、并联网络的频率特性RC10=RCf 210=【请看教材请看教材P146P146】2023-2-1117任务任务3-2：正弦波振荡电路测试与分析：正弦波振荡电路测试与分析_+RFuoRCRCR1RC选频网络选频网络同相比例运算电路同相比例运算电路其中选频网络往往与反馈网其中选频网络往往与反馈网络合二为一；振荡电路中的络合二为一；振荡电路中的稳幅环节，在分立元件放大稳幅环节，在分立元件放大电路中常依靠放大电路中三电路中常依靠放大电路中三极管的非线性作用实现，而极管的非线性作用实现，而不另加稳幅电路。不另加稳幅电路。运放是振荡电路的放大运放是振荡电路的放大部分，部分，R R1 1、R Rf f 引入
13、引入电电压串联负反馈压串联负反馈，具有较，具有较大的输入电阻和较小的大的输入电阻和较小的输出电阻，减小放大电输出电阻，减小放大电路对选频特性的影响，路对选频特性的影响，使振荡频率几乎决定于使振荡频率几乎决定于选频网络。选频网络。RC RC 串并联串并联网络在振荡器中既是网络在振荡器中既是选选频电路频电路又是又是正反馈电路正反馈电路。电路组成电路组成2.RC串并联正弦振荡电路串并联正弦振荡电路RCRC桥式正弦波振荡电路（文氏桥振荡器）桥式正弦波振荡电路（文氏桥振荡器）2023-2-1118任务任务3-2：正弦波振荡电路测试与分析：正弦波振荡电路测试与分析_+RFuoRCRCR12.RC串并联正弦
14、振荡电路串并联正弦振荡电路RCRC桥式正弦波振荡电路（文氏桥振荡器）桥式正弦波振荡电路（文氏桥振荡器）2023-2-1119任务任务3-2：正弦波振荡电路测试与分析：正弦波振荡电路测试与分析2.RC串并联正弦振荡电路串并联正弦振荡电路RCRC桥式正弦波振荡电路（文氏桥振荡器）桥式正弦波振荡电路（文氏桥振荡器）2023-2-1120任务任务3-2：正弦波振荡电路测试与分析：正弦波振荡电路测试与分析例题：合理连接电路，组成文氏桥振荡电路例题：合理连接电路，组成文氏桥振荡电路-【请看教材请看教材P155P155 题题5 5】2.RC串并联正弦振荡电路串并联正弦振荡电路RCRC桥式正弦波振荡电路（文氏
15、桥振荡器）桥式正弦波振荡电路（文氏桥振荡器）2023-2-1121任务任务3-2：正弦波振荡电路测试与分析：正弦波振荡电路测试与分析 振荡频率：振荡频率：特点：特点：用途：一般适用于产生较低频率用途：一般适用于产生较低频率 （f01MHZ）的场合。）的场合。频率调节方便。频率调节方便。电路结构简单，易起振。电路结构简单，易起振。稳幅措施：稳幅措施：A=3Rf 2R1 起振条件：起振条件：2.RC串并联正弦振荡电路串并联正弦振荡电路RCRC桥式正弦波振荡电路（文氏桥振荡器）桥式正弦波振荡电路（文氏桥振荡器）2023-2-1122任务任务3-2：正弦波振荡电路测试与分析：正弦波振荡电路测试与分析例
16、题例题:R R=1k=1k，C C=0.1=0.1 F F，R R1 1=10k=10k。R Rf f为多大时才为多大时才能起振？振荡频率能起振？振荡频率f f0 0=？AF=1，31=F11f=RRAA=3Rf=2R1=2 10=20k k RCf210=1592 Hz解：起振条件为解：起振条件为uRf1RRRCCufA+o2.RC串并联正弦振荡电路串并联正弦振荡电路RCRC桥式正弦波振荡电路（文氏桥振荡器）桥式正弦波振荡电路（文氏桥振荡器）2023-2-1123任务任务3-2：正弦波振荡电路测试与分析：正弦波振荡电路测试与分析_+RtuoRCRCR1t uotRtA半导体热敏电阻半导体热敏
17、电阻(负温度系数）负温度系数）能自动稳幅的振荡电路能自动稳幅的振荡电路 起振时起振时Rt较大较大 使使A3,易起振。易起振。当当uo幅度自激增长时，幅度自激增长时，Rt减小，减小，A减小。减小。当当uo幅度达某一值时，幅度达某一值时，A3。当当uo进一步增大时，进一步增大时，RT再减小再减小,使使A3。因此因此uo幅度自动稳定幅度自动稳定于某一幅值于某一幅值。2.RC串并联正弦振荡电路串并联正弦振荡电路2023-2-1124任务任务3-2：正弦波振荡电路测试与分析：正弦波振荡电路测试与分析 起振时起振时D1、D2不导通，不导通，Rf1+Rf2略大于略大于2R1。随着随着uo的增加，的增加，D1
18、、D2逐渐逐渐导通，导通，Rf2被短接，被短接，A自动自动下降，起到稳幅作用。下降，起到稳幅作用。将将Rf分为分为Rf1 和和Rf2，Rf2并联二极管并联二极管u12ARCo1RR+C.+D1D2Rf1f2R能自动稳幅的振荡电路能自动稳幅的振荡电路2.RC串并联正弦振荡电路串并联正弦振荡电路【请看教材请看教材P147P147】2023-2-1125任务任务3-2：正弦波振荡电路测试与分析：正弦波振荡电路测试与分析频率可调的文氏桥振荡器频率可调的文氏桥振荡器K1K1：开关，切换开关，切换R R，用于粗调振荡频率。用于粗调振荡频率。C C：可调电容，改变可调电容，改变C C，用于细调振荡频率。用于
19、细调振荡频率。振荡频率振荡频率RCf210=2.RC串并联正弦振荡电路串并联正弦振荡电路2023-2-1126任务任务3-2：正弦波振荡电路测试与分析：正弦波振荡电路测试与分析RC正弦波振荡电路的测试正弦波振荡电路的测试1、RC串并联选频网络振荡器按图组接线路(2)断开RC串并联网络，测量放大器静态工作点及电压放大倍数。(3)接通RC串并联网络，并使电路起振，用示波器观测输出电压uO波形，调节Rf使获得满意的正弦信号，记录波形及其参数。2023-2-1127任务任务3-2：正弦波振荡电路测试与分析：正弦波振荡电路测试与分析RC正弦波振荡电路的测试正弦波振荡电路的测试(4)测量振荡频率，并与计算
20、值进行比较。(5)改变R或C值，观察振荡频率变化情况。2023-2-1128任务任务3-2：正弦波振荡电路测试与分析：正弦波振荡电路测试与分析RC正弦波振荡电路的测试正弦波振荡电路的测试2RC1ff=(6)RC串并联网络幅频特性的观察将RC串并联网络与放大器断开，用函数信号发生器的正弦信号注入RC串并联网络，保持输入信号的幅度不变（约3V），频率由低到高变化，RC串并联网络输出幅值将随之变化，当信号源达某一频率时，RC串并联网络的输出将达最大值（约1V左右）。且输入、输出同相位，此时信号源频率为2023-2-1129任务任务3-2：正弦波振荡电路测试与分析：正弦波振荡电路测试与分析LCLC振荡
21、电路振荡电路的选频电路由的选频电路由电感电感和和电容电容构成，可构成，可以产生高频振荡。以产生高频振荡。由于由于高频运放高频运放价格较高，所以一般用价格较高，所以一般用分分立立元件元件组成放大电路。组成放大电路。2023-2-1130任务任务3-2：正弦波振荡电路测试与分析：正弦波振荡电路测试与分析3.1 LC并联回路的频率特性并联回路的频率特性R为电感和电容等效损耗电阻为电感和电容等效损耗电阻Z为实数，为实数，呈呈电电阻性阻性电压和电流同相电压和电流同相电路发生电路发生并联谐振并联谐振12121211(j)jjj/111(j)j()j()jLRLLZ ZCCCZZZZZRLRLRLCCC=-
22、1LC=当当 时，时，-+LCRiCiLiu2023-2-1131任务任务3-2：正弦波振荡电路测试与分析：正弦波振荡电路测试与分析01LC=LCf210电路发生电路发生并联谐振并联谐振RCLZ=0(电阻性电阻性)谐振时，电路呈阻性：谐振时，电路呈阻性：谐振角频率谐振角频率谐振频率谐振频率3.1 LC并联回路的频率特性并联回路的频率特性R为电感和电容等效损耗电阻为电感和电容等效损耗电阻-+LCRiCiLiu2023-2-1132任务任务3-2：正弦波振荡电路测试与分析：正弦波振荡电路测试与分析3.1 LC并联回路的频率特性并联回路的频率特性Q Q值越大，曲线越陡越值越大，曲线越陡越窄，选频特性
23、越好。窄，选频特性越好。Q Q值越大，值越大，LCLC回路谐回路谐振时能量损耗越小。振时能量损耗越小。CLQCQLQRCLZ=000 LC并联谐振回路的并联谐振回路的频率特性曲线频率特性曲线Q Q为谐振回路的品质因数为谐振回路的品质因数 f=f0时，时，Z=Z0，阻抗最大，阻抗角为，阻抗最大，阻抗角为0。f f0时，阻抗迅速衰减，且阻抗角增大。时，阻抗迅速衰减，且阻抗角增大。2023-2-1133任务任务3-2：正弦波振荡电路测试与分析：正弦波振荡电路测试与分析3.2 变压器反馈式变压器反馈式LC正弦振荡电路正弦振荡电路1234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
24、器中，反馈信号通过振荡器中，反馈信号通过互感线圈引出互感线圈引出互感线圈的极性判别互感线圈的极性判别初级线圈在某一个瞬间极性为正时，次级线圈也在同一初级线圈在某一个瞬间极性为正时，次级线圈也在同一个瞬间有一个极性为正的对应端，这时我们把这两个对个瞬间有一个极性为正的对应端，这时我们把这两个对应端叫做线圈的同极性端，或者叫应端叫做线圈的同极性端，或者叫同名端同名端。2023-2-1134任务任务3-2：正弦波振荡电路测试与分析：正弦波振荡电路测试与分析 工作原理：工作原理：三极管共射放大器：三极管共射放大器：利用互感线圈的同名端：利用互感线圈的同名端：180=A180=F 满足相位条件满足相位条
25、件360AF=+ccVRb1Rb2eRUfCbo1L2LCU3.2 变压器反馈式变压器反馈式LC正弦振荡电路正弦振荡电路2023-2-1135任务任务3-2：正弦波振荡电路测试与分析：正弦波振荡电路测试与分析+ccVRb1Rb2eRUfCbo1L2LCU判断是否是满足相位判断是否是满足相位条件条件正反馈正反馈断开反馈到放大器的断开反馈到放大器的输入端点，假设在输输入端点，假设在输入端加入一正极性的入端加入一正极性的信号，用信号，用瞬时极性法瞬时极性法判定反馈信号的极性。判定反馈信号的极性。若反馈信号与输入信若反馈信号与输入信号同相，则满足相位号同相，则满足相位条件；否则不满足。条件；否则不满足
26、。(+)(-)(+)(+)振荡频率振荡频率:LCf2103.2 变压器反馈式变压器反馈式LC正弦振荡电路正弦振荡电路2023-2-1136任务任务3-2：正弦波振荡电路测试与分析：正弦波振荡电路测试与分析(+)(+)(+)(+)举例举例1 1：满足相位平衡条件满足相位平衡条件Vb221eLCeccCbb1RRRLC特点：特点：易振，波形较好；易振，波形较好；耦合不紧密，耦合不紧密，损耗大，损耗大，频率稳定性不高。频率稳定性不高。变压器反馈式变压器反馈式LC正弦振荡电路一般正弦振荡电路一般适用于振荡频率不适用于振荡频率不太高的场合太高的场合。如如:中短波段中短波段。3.2 变压器反馈式变压器反馈
27、式LC正弦振荡电路正弦振荡电路2023-2-1137任务任务3-2：正弦波振荡电路测试与分析：正弦波振荡电路测试与分析(+)(+)()(+)振荡频率振荡频率:()LCf210举例举例2 2：满足相位平衡条件满足相位平衡条件VRReb1ccLCCeC2RcC1Rb23.2 变压器反馈式变压器反馈式LC正弦振荡电路正弦振荡电路2023-2-1138任务任务3-2：正弦波振荡电路测试与分析：正弦波振荡电路测试与分析仍然由仍然由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uf与与uo反相反相uuCLL12fouuo1LC2Lfuf与与uo同相同相3.3 电感三点式正弦振荡电路电感三点式正弦振荡
28、电路2023-2-1139任务任务3-2：正弦波振荡电路测试与分析：正弦波振荡电路测试与分析振荡频率：振荡频率：CMLLLCf)2(2121210 =VRccCbcRb1Rb2eLe2CRC1L（+）（+）（-）VCbRLb2b1ccL1eR2CeCR（+）（+）（+）特点：耦合紧密，特点：耦合紧密，易振，振幅大，易振，振幅大，C 用可调电容可获用可调电容可获得较宽范围的振得较宽范围的振荡频率。波形较荡频率。波形较差，常含有高次差，常含有高次谐波。谐波。满满足足相相位位平平衡衡条条件件3.3 电感三点式正弦振荡电路电感三点式正弦振荡电路【请看教材请看教材P158 P158 习题习题2(c)2(
29、c)】2023-2-1140任务任务3-2：正弦波振荡电路测试与分析：正弦波振荡电路测试与分析仍然由仍然由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uf与与uo反相反相uf与与uo同相同相uuf2o1CCLuuLCoC12f3.4 电容三点式正弦振荡电路电容三点式正弦振荡电路2023-2-1141任务任务3-2：正弦波振荡电路测试与分析：正弦波振荡电路测试与分析振荡频率：振荡频率：212102121CCCCLLCf =V2eRRRb1CCcceb2c1RbCCL（+）（+）（-）VRRReb21eCcc2CLbb1CC（+）（+）（+）特点：特点：波形好，波形好，振荡频率调整范围小，
30、振荡频率调整范围小，适于频率固定的场合。适于频率固定的场合。满满足足相相位位平平衡衡条条件件3.4 电容三点式正弦振荡电路电容三点式正弦振荡电路2023-2-1142任务任务3-2：正弦波振荡电路测试与分析：正弦波振荡电路测试与分析三点式振荡器的组成原则三点式振荡器的组成原则（补充）（补充）图图4-12 三点式振荡器三点式振荡器一般形式（交流通路）一般形式（交流通路）即若即若Xbe、Xce呈感性，则呈感性，则Xcb必须呈容性；必须呈容性；若若Xbe、Xce呈容性，则呈容性，则Xcb必须呈感性；必须呈感性；且且Xbe、Xce电抗性质不能相反。电抗性质不能相反。Xbe、Xce必须为同性电抗元件，必
31、须为同性电抗元件，且且Xcb必须与其性质相反。必须与其性质相反。3.4 电容三点式正弦振荡电路电容三点式正弦振荡电路2023-2-1143任务任务3-2：正弦波振荡电路测试与分析：正弦波振荡电路测试与分析【例例1】已知电路如图所示，试判断这些电路能否产生正弦波已知电路如图所示，试判断这些电路能否产生正弦波振荡？并说明理由。振荡？并说明理由。3.4 电容三点式正弦振荡电路电容三点式正弦振荡电路2023-2-1144任务任务3-2：正弦波振荡电路测试与分析：正弦波振荡电路测试与分析解：判断电路能否产生正弦波振荡应按能否满足解：判断电路能否产生正弦波振荡应按能否满足振幅平振幅平衡条件衡条件和和相位平
32、衡条件相位平衡条件。振幅平衡条件振幅平衡条件：主要看三极管放大电路能否正常工作，：主要看三极管放大电路能否正常工作，能否工作在能否工作在放大放大工作状态工作状态(静态工作点是否合适静态工作点是否合适)，若能工，若能工作在放大区，则一般认为能满足振幅平衡和起振条件。作在放大区，则一般认为能满足振幅平衡和起振条件。相位平衡条件相位平衡条件：主要看能否构成：主要看能否构成正反馈正反馈，一般用瞬时极，一般用瞬时极性法。性法。若为若为三点式正弦振荡电路三点式正弦振荡电路，则可先判断是否符合三点式振，则可先判断是否符合三点式振荡电路的组成原则，若符合，再按上述荡电路的组成原则，若符合，再按上述(1)、(2
33、)继续判断。继续判断。3.4 电容三点式正弦振荡电路电容三点式正弦振荡电路【例例1】已知电路如图所示，试判断这些电路能否产生正弦波已知电路如图所示，试判断这些电路能否产生正弦波振荡？并说明理由。振荡？并说明理由。2023-2-1145任务任务3-2：正弦波振荡电路测试与分析：正弦波振荡电路测试与分析（+）（+）（+）构成正反馈，满足相位平衡条件；构成正反馈，满足相位平衡条件；静态工作点不合适，发射极接线圈静态工作点不合适，发射极接线圈L后接地，直流电压为后接地，直流电压为0，不可以。，不可以。不满足振幅平衡条件；不满足振幅平衡条件；不能振荡。不能振荡。3.4 电容三点式正弦振荡电路电容三点式正
34、弦振荡电路【例例1】已知电路如图所示，试判断这些电路能否产生正弦波已知电路如图所示，试判断这些电路能否产生正弦波振荡？并说明理由。振荡？并说明理由。2023-2-1146任务任务3-2：正弦波振荡电路测试与分析：正弦波振荡电路测试与分析（-）（+）（-）（-）构成负反馈，不满足相位平衡条件，构成负反馈，不满足相位平衡条件，不能振荡。不能振荡。3.4 电容三点式正弦振荡电路电容三点式正弦振荡电路【例例1】已知电路如图所示，试判断这些电路能否产生正弦波已知电路如图所示，试判断这些电路能否产生正弦波振荡？并说明理由。振荡？并说明理由。2023-2-1147任务任务3-2：正弦波振荡电路测试与分析：正
35、弦波振荡电路测试与分析（-）（+）（+）（+）构成正反馈，构成正反馈，满足相位平衡条件；满足相位平衡条件；有合适的静态工作点，有合适的静态工作点，满足振幅平衡条件；满足振幅平衡条件；能振荡。能振荡。3.4 电容三点式正弦振荡电路电容三点式正弦振荡电路【例例1】已知电路如图所示，试判断这些电路能否产生正弦波已知电路如图所示，试判断这些电路能否产生正弦波振荡？并说明理由。振荡？并说明理由。2023-2-1148任务任务3-2：正弦波振荡电路测试与分析：正弦波振荡电路测试与分析例例(补充补充)：试判断下图所示三点式振荡电路是否满足相位平衡条件试判断下图所示三点式振荡电路是否满足相位平衡条件V21CC
36、L+A+RRuo1Rf（+）（+）（-）满足相位平衡条件满足相位平衡条件3.4 电容三点式正弦振荡电路电容三点式正弦振荡电路2023-2-1149任务任务3-2：正弦波振荡电路测试与分析：正弦波振荡电路测试与分析例例(补充补充)：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（+）（-）（+）（-）（-）不满足不满足（+）（+）（+）满足满足3.4 电容三点式正弦振荡电路电容三点式正弦振荡电路【请看教材请看教材P157 P157 习题习题1 1（b b）】2023-2-1150任务任务3-2：正弦波振荡电路测试与分析：正弦波振荡电路测试与分析（-）（+
37、）（-）（-）不满足不满足（+）（-）（-）（-）满足满足3.4 电容三点式正弦振荡电路电容三点式正弦振荡电路例例(补充补充)：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【请看教材请看教材P157 P157 习题习题1 1（e e）】2023-2-1151任务任务3-2：正弦波振荡电路测试与分析：正弦波振荡电路测试与分析Q Q 值越高，选频特性越好，频率越稳定。值越高，选频特性越好，频率越稳定。频率稳定问题频率稳定问题LC LC 振荡电路振荡电路 Q Q 数百数百石英晶体振荡电路石英晶体振荡电路 Q Q 10000 10000 1000000100
38、0000正弦波振荡电路是产生单一频率的振荡器，频率正弦波振荡电路是产生单一频率的振荡器，频率越纯，稳定度越高，正弦波形越好。越纯，稳定度越高，正弦波形越好。而频率稳定度与谐振回路的而频率稳定度与谐振回路的Q Q值有关。值有关。2023-2-1152任务任务3-2：正弦波振荡电路测试与分析：正弦波振荡电路测试与分析4.1 石英晶体基本特性石英晶体基本特性 石英晶体石英晶体主要成分是二氧化硅，具有稳定的物理化学性能。主要成分是二氧化硅，具有稳定的物理化学性能。石英晶体电路符石英晶体电路符号号2023-2-1153任务任务3-2：正弦波振荡电路测试与分析：正弦波振荡电路测试与分析极板间加电场极板间加
39、电场极板间加机械力极板间加机械力晶体机械变形振动晶体机械变形振动晶体产生交变电场晶体产生交变电场压电效应：压电效应：交变电压交变电压机械振动机械振动交变电压交变电压机械振动的固有频率与晶片尺寸有关，稳定性高。机械振动的固有频率与晶片尺寸有关，稳定性高。当交变电压频率当交变电压频率=固有频率时，振幅最大固有频率时，振幅最大 压电谐振压电谐振 基本特性基本特性4.1 石英晶体基本特性石英晶体基本特性2023-2-1154任务任务3-2：正弦波振荡电路测试与分析：正弦波振荡电路测试与分析4.1 石英晶体基本特性石英晶体基本特性当外加交变电压的频率与晶片固有振荡频率相等时，会当外加交变电压的频率与晶片
40、固有振荡频率相等时，会产生压电谐振。产生压电谐振。与与LC回路谐振十分相似。回路谐振十分相似。3.等效电路等效电路uu石英晶体uuLCCoR2023-2-1155任务任务3-2：正弦波振荡电路测试与分析：正弦波振荡电路测试与分析4.1 石英晶体基本特性石英晶体基本特性有两个谐振频率。有两个谐振频率。4.频率特性频率特性串联谐振频率：串联谐振频率：并联谐振频率：并联谐振频率：晶体等效纯阻且阻值晶体等效纯阻且阻值0通常通常0CC 所以所以很很接接近近与与 psffLCf 21s=2023-2-1156任务任务3-2：正弦波振荡电路测试与分析：正弦波振荡电路测试与分析4.2 石英晶体振荡电路石英晶体
41、振荡电路利用石英晶体的高品质因数的特点，构成利用石英晶体的高品质因数的特点，构成LC振荡电路。振荡电路。1.并联型石英晶体振荡器并联型石英晶体振荡器 石英晶体工作在石英晶体工作在fs s与与fp p之间，相当一个大之间，相当一个大电感电感，与，与C C1 1、C C2 2组成电容三点式振荡器。由于石英晶体的组成电容三点式振荡器。由于石英晶体的Q值很高，可达到几值很高，可达到几千以上，所以电路可以获得很高的振荡频率稳定性。千以上，所以电路可以获得很高的振荡频率稳定性。+A+CC12Cs石英晶体+A+CC12LCs2023-2-1157任务任务3-2：正弦波振荡电路测试与分析：正弦波振荡电路测试与
42、分析4.2 石英晶体振荡电路石英晶体振荡电路图图4-17 并联型石英晶体振荡电路并联型石英晶体振荡电路 a）电路）电路 b）等效电路）等效电路利用石英晶体的高品质因数的特点，构成利用石英晶体的高品质因数的特点，构成LC振荡电路。振荡电路。1.并联型石英晶体振荡器并联型石英晶体振荡器2023-2-1158任务任务3-2：正弦波振荡电路测试与分析：正弦波振荡电路测试与分析4.2 石英晶体振荡电路石英晶体振荡电路2.串联型石英晶体振荡器串联型石英晶体振荡器 石英晶体工作在石英晶体工作在fs s处，呈电阻性，而且阻抗最小，正反馈处，呈电阻性，而且阻抗最小，正反馈最强，相移为零最强，相移为零,满足振荡的
43、相位平衡条件。满足振荡的相位平衡条件。对于对于f fs s以外的频率，石英晶体阻抗增大以外的频率，石英晶体阻抗增大,且相移不为零，不且相移不为零，不满足振荡条件，电路不振荡。满足振荡条件，电路不振荡。U+VRRRRebbe122C(+)(+)石英晶体.oCC1(+)RRb1c(+)2023-2-1159任务任务3-2：正弦波振荡电路测试与分析：正弦波振荡电路测试与分析（1）检查电路是否具有）检查电路是否具有放大电路、反馈网络、放大电路、反馈网络、选频网络和稳幅环节选频网络和稳幅环节。（2）检查）检查放大电路的静态工作点放大电路的静态工作点是否能保证放是否能保证放大电路正常工作。大电路正常工作。
44、（3）分析电路）分析电路是否满足自激振荡条件是否满足自激振荡条件。正弦波振荡电路的分析正弦波振荡电路的分析2023-2-1160任务任务3-2：正弦波振荡电路测试与分析：正弦波振荡电路测试与分析 检查检查相位平衡条件相位平衡条件，采用，采用瞬时极性法瞬时极性法，具体步骤如下，具体步骤如下:在反馈网络与放大电路输入回路的连接处断开反馈，假设在反馈网络与放大电路输入回路的连接处断开反馈，假设在放大电路输入端加入信号电压在放大电路输入端加入信号电压xi，根据放大电路和反馈网络，根据放大电路和反馈网络的相频特性确定反馈信号的相位。如果在某一频率时，的相频特性确定反馈信号的相位。如果在某一频率时，相位相相位相同，即满足正反馈，则满足相位平衡条件。同，即满足正反馈，则满足相位平衡条件。而而振幅平衡条件振幅平衡条件一般比较容易满足，若不满足，在测试调一般比较容易满足，若不满足，在测试调整时可以改变放大电路的放大倍数整时可以改变放大电路的放大倍数|A|或反馈系数或反馈系数|F|，使电路，使电路满足满足|AF|1的幅度条件，即振荡开始时，的幅度条件，即振荡开始时，|AF|1，振荡稳定后，振荡稳定后满足满足|AF|=1。正弦波振荡电路的分析正弦波振荡电路的分析【请看教材请看教材P144P144】2023-2-1161
