模拟电子技术第七讲模拟电子技术第七讲(1) 正弦波振荡电路正弦波振荡电路 应用电路之一应用电路之一 1 正弦波振荡电路的基本原理正弦波振荡电路的基本原理 1 1 正弦波振荡电路的基本原理正弦波振荡电路的基本原理正弦波振荡电路的基本原理正弦波振荡电路的基本原理 2 RC正弦波振荡电路正弦波振荡电路 2 2 RCRC正弦波振荡电路正弦波振荡电路正弦波振荡电路正弦波振荡电路 3 LC正弦波振荡电路正弦波振荡电路 3 3 LCLC正弦波振荡电路正弦波振荡电路正弦波振荡电路正弦波振荡电路 4 石英晶体振荡电路石英晶体振荡电路 4 4 石英晶体振荡电路石英晶体振荡电路石英晶体振荡电路石英晶体振荡电路 内容纲要内容纲要 模拟电子技术第七讲模拟电子技术第七讲(1) ?正弦波振荡电路能产生正弦波输出，它是在放大 电路的基础上加上正反馈而形成的。 正弦波振荡电路能产生正弦波输出，它是在放大 电路的基础上加上正反馈而形成的。 ? 它是各类波形发生器和信号源的核心电路。它是各类波形发生器和信号源的核心电路。 ? 正弦波振荡电路也称为正弦波产生电路或正弦波 振荡器。 正弦波振荡电路也称为正弦波产生电路或正弦波 振荡器。 1 正弦波振荡电路的基本原理正弦波振荡电路的基本原理 1.1 正弦波振荡电路的组成正弦波振荡电路的组成 1.2 产生正弦波的条件产生正弦波的条件 1.3 起振条件和稳幅原理起振条件和稳幅原理 模拟电子技术第七讲模拟电子技术第七讲(1) 1.1 正弦波振荡电路的组成正弦波振荡电路的组成 为了产生正弦波，必须在放大电路里加入正反馈。因 此， 为了产生正弦波，必须在放大电路里加入正反馈。因 此，放大电路和正反馈网络放大电路和正反馈网络是振荡电路最主要的部分。 但是，这两部分构成的振荡器一般得不到正弦波，因为 正反馈的量很难控制。 如果正反馈量大，则增幅、输出幅度会越来越大，最后 由于三极管的非线性限幅，必然会产生非线性失真。反 之，如果正反馈量不足，则减幅，其后果是可能停振， 导致没有信号产生。 为此，振荡电路要有一个 是振荡电路最主要的部分。 但是，这两部分构成的振荡器一般得不到正弦波，因为 正反馈的量很难控制。 如果正反馈量大，则增幅、输出幅度会越来越大，最后 由于三极管的非线性限幅，必然会产生非线性失真。反 之，如果正反馈量不足，则减幅，其后果是可能停振， 导致没有信号产生。 为此，振荡电路要有一个稳幅电路稳幅电路。 模拟电子技术第七讲模拟电子技术第七讲(1) 为了获得单一频率的正弦波输出，还应该有为了获得单一频率的正弦波输出，还应该有选频网络选频网络。 ? 选频网络往往和正反馈网络或放大电路合而为一。选频网络往往和正反馈网络或放大电路合而为一。 ? 选频网络由选频网络由R、C和和L、C等电抗性元件组成。等电抗性元件组成。 ? 正弦波振荡器的名称一般由选频网络来命名。 综上，正弦波振荡电路由以下四个部分组成： 正弦波振荡器的名称一般由选频网络来命名。 综上，正弦波振荡电路由以下四个部分组成： ? 放大电路放大电路 ? 正反馈网络正反馈网络 ? 选频网络选频网络 ? 稳幅电路稳幅电路 模拟电子技术第七讲模拟电子技术第七讲(1) fid XXX= 改成改成+ 只有正反馈电路才能产生自激振荡。只有正反馈电路才能产生自激振荡。 1.2 产生正弦波的条件产生正弦波的条件 + X i f + 基本放大器基本放大器 A 反馈网络反馈网络 F X + doX X 模拟电子技术第七讲模拟电子技术第七讲(1) 如果：如果： , if XX= 则去掉则去掉 i X后仍有信号输出。 反馈信号代替了放大 电路的输入信号。 后仍有信号输出。 反馈信号代替了放大 电路的输入信号。 Xdo f 基本放大器基本放大器 A 反馈网络反馈网络 F X X X i + f + 基本放大器基本放大器 A 反馈网络反馈网络 F X + doX X 模拟电子技术第七讲模拟电子技术第七讲(1) 所以，产生振荡的条件也可以写成： 产生振荡的条件： 所以，产生振荡的条件也可以写成： 产生振荡的条件： 1、振幅条件：、振幅条件：1|= =AF 2、相位条件：、相位条件：n FA 2=+ n是整数是整数 1 = =FA A AA = =|因为：因为： F FF = =| Xdo f 基本放大器基本放大器 A 反馈网络反馈网络 F X XdX X A = 0 0 = X X F f dfXX =1 = =FA 模拟电子技术第七讲模拟电子技术第七讲(1) 1.3 起振条件和稳幅原理1.3 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|=FA ? Xdo f 基本放大器基本放大器 A 反馈网络反馈网络 F X X 模拟电子技术第七讲模拟电子技术第七讲(1) 既然，起振后就要产生增幅振荡，需要靠 三极管大信号运用时的非线性特性去限制幅度的增 加，这样电路必然产生失真。这就要靠选频网络的 作用，选出失真波形的基波分量作为输出信号，以 获得正弦波输出。 既然，起振后就要产生增幅振荡，需要靠 三极管大信号运用时的非线性特性去限制幅度的增 加，这样电路必然产生失真。这就要靠选频网络的 作用，选出失真波形的基波分量作为输出信号，以 获得正弦波输出。 1 . | . |FA 1、被动稳幅：器件非线性1、被动稳幅：器件非线性 稳幅措施：稳幅措施： 2、主动稳幅：2、主动稳幅： 在反馈网络中加入非线性稳幅环节，用以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。 模拟电子技术第七讲模拟电子技术第七讲(1) 2 RC正弦波振荡电路正弦波振荡电路 2.1 RC 串并联网络的选频特性串并联网络的选频特性 R1C1串联阻抗：串联阻抗： )j/1 ( 111 CRZ+= 22 2 222 j1 )j/1/( CR R CRZ + = = R2C2并联阻抗：并联阻抗： 选频特性：选频特性： + R v + - o - f v + 1 2 R C1 2 C 21 2 o f ZZ Z V V F + = ? 模拟电子技术第七讲模拟电子技术第七讲(1) 一、定性分析一、定性分析 （1）当信号的频率很低时）当信号的频率很低时 R1 1 1 C R2 2 1 C 其低频等效电路为：其低频等效电路为： 其频率特性为：其频率特性为： 当当=0时，时， vf=0，F=0 +90F 当时，当时， vf=，F F 0 |F| 0 F 90 + + + + f o - + R2 1 v - v C + 模拟电子技术第七讲模拟电子技术第七讲(1) （2）当信号的频率很高时）当信号的频率很高时 R1 1 1 C R2 2 1 C 其高频等效电路为：其高频等效电路为： 其频率特性为：其频率特性为： 当当=时，时， vf=0，F=0 -90F 当时，当时， vf=，F F 0 |F| 0 F -90 + + + o v - f- v + 2 C + 1 R 模拟电子技术第七讲模拟电子技术第七讲(1) 0=？ ？ Fmax=？ 由以上分析知：可能有一个频率由以上分析知：可能有一个频率0存在，存在， 当当=0时，时，F最大，且最大，且=0 F 0 |F| 0 F 90 0 |F| 0 F -90 频率很低频率很低频率很高频率很高 模拟电子技术第七讲模拟电子技术第七讲(1) 二、定量分析二、定量分析 )j/1( 111 CRZ +=+= 22 2 222 j1 )j/1/( CR R CRZ + = = + = = R1C1串联阻抗：串联阻抗： R2C2并联阻抗：并联阻抗： 21 2 o f ZZ Z V V F + = ? ) 1 j()1( 1 j1j 1 j1 12 21 2 1 1 2 22 2 1 1 22 2 CR CR R R C C CR R C R CR R F + = + + + = + = + + + = + + + R v + - o - f v + 1 2 R C1 2 C 模拟电子技术第七讲模拟电子技术第七讲(1) ) 1 j()1( 1 j1j 1 j1 12 21 2 1 1 2 22 2 1 1 22 2 CR CR R R C C CR R C R CR R F + = + + + = + = + + + = 通常，取通常，取R1R2R，C1C2C，则有：，则有： )j(3 1 0 0 + = + = F 式中：式中： RC 1 0 = = 可见：当时， 可见：当时， F最大，且最大，且=0 RC 1 0 = F Fmax=1/3 模拟电子技术第七讲模拟电子技术第七讲(1) RC串并联网络完整的频率特性曲线：串并联网络完整的频率特性曲线： RC 1 0 = = 当时， 当时， F= Fmax=1/3 0 F = RC 1 0 = RC f 2 1 0 = = F o +90 o |F| 1/3 模拟电子技术第七讲模拟电子技术第七讲(1) 2.2 RC桥式振荡器的工作原理桥式振荡器的工作原理 0= A 在在 f0 处处,0= F 满足相位条件： 因为： 满足相位条件： 因为： AF=1 3 1 =F 1 1 f += R R A 1f2R R = 只需：只需：A=3 输出正弦波频率：输出正弦波频率： RC f 2 1 0 = = 0=+ FA 振幅条件：振幅条件： 引入负反馈： 选： 引入负反馈： 选： v Rf 1R R RC C vf _ A + + o 模拟电子技术第七讲模拟电子技术第七讲(1) RC桥式正弦波振荡电路桥式正弦波振荡电路 模拟电子技术第七讲模拟电子技术第七讲(1) K：双联波段开关， 切换 ：双联波段开关， 切换R，用于 粗调振荡频率。 ，用于 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： _ + + Rf vo R C C R1 1 K K R1 R1 R2 R2 R3 R3 振荡频率：振荡频率： RC f 2 1 0 = = 模拟电子技术第七讲模拟电子技术第七讲(1) 2.3 RC桥式振荡器的稳幅桥式振荡器的稳幅 一、采用热敏电阻一、采用热敏电阻 模拟电子技术第七讲模拟电子技术第七讲(1) 2.3 RC桥式振荡器的稳幅桥式振荡器的稳幅 + + - R1 Rf D2 D1 R2 RC C R vo RC串并联网络： 正反馈、选频网络 集成运放A： 放大网络 稳幅环节 A 二、利用二极管的非线性实现自动稳幅二、利用二极管的非线性实现自动稳幅 模拟电子技术第七讲模拟电子技术第七讲(1) 3.1 LC并联谐振回路的选频特性并联谐振回路的选频特性 RC L Z = 0 (阻性阻性) LC并联谐振特点：谐振时，总路电流很小，支路 电流很大，电感与电容的无功功率互相补偿，电 路呈阻性。 并联谐振特点：谐振时，总路电流很小，支路 电流很大，