肥西金桥职高电工与电子技术第第1页页安徽省肥西金桥高级职业中学安徽省肥西金桥高级职业中学肥西金桥职高电工与电子技术第第2页页1了解振荡器的类型；了解振荡器的类型；2了解了解LC振荡器、振荡器、RC振荡器、石英晶体振振荡器、石英晶体振荡器的基本结构和工作原理；荡器的基本结构和工作原理；3理解振荡的基本结构和工作原理。理解振荡的基本结构和工作原理。肥西金桥职高电工与电子技术7.8 正弦波振荡器正弦波振荡器一、一、正弦波振荡器的基本原理正弦波振荡器的基本原理电路中无外加输入信号，而在输出端有一定频率电路中无外加输入信号，而在输出端有一定频率和幅度的信号输出，这种现象称为电路的和幅度的信号输出，这种现象称为电路的自激振荡自激振荡。uf当当 S 合于合于 1 时时ui =ui输出电压为输出电压为 uo；当当 S 合于合于 2 时，时，ui =uf如果如果 uf =ui，输出电压输出电压 uo 不变。即产生自激振荡。不变。即产生自激振荡。1.自激振荡的概念自激振荡的概念2uo1ui 基本放大电路基本放大电路(A)Sui+_正反馈电路正反馈电路(F)第第3页页肥西金桥职高电工与电子技术2.自激振荡的平衡条件自激振荡的平衡条件uf2uo1ui 基本放大电路基本放大电路(A)Sui+_正反馈电路正反馈电路(F)当当 uf=ui 时时，电路能维持振荡。，电路能维持振荡。uo=Auiuf =FuoA 基本放大电路的电压放大倍数；基本放大电路的电压放大倍数；F 反馈电路的反馈系数。反馈电路的反馈系数。得自激得自激振荡器平衡条件：振荡器平衡条件：AF =1。第第4页页肥西金桥职高电工与电子技术(2)相位平衡条件相位平衡条件:即：反馈电压与输入电压即：反馈电压与输入电压同相同相,为正反馈；为正反馈；(1)振幅平衡条件：振幅平衡条件：即：反馈电压即：反馈电压与输入电压的大小相等；与输入电压的大小相等；Uf =Ui自激自激振荡器平衡条件：振荡器平衡条件：AF=1 A 输入信号经放大电路的相移量；输入信号经放大电路的相移量；F 输出信号经反馈网络产生的相移量。输出信号经反馈网络产生的相移量。结论结论：自激振荡电路是一个具有足够强正反：自激振荡电路是一个具有足够强正反馈的放大电路。馈的放大电路。(n=1,2,)第第5页页肥西金桥职高电工与电子技术3.自激振荡的建立自激振荡的建立振荡电路利用外界微弱的干扰信号振荡电路利用外界微弱的干扰信号(如刚接通电如刚接通电源时各极电压、电流的扰动源时各极电压、电流的扰动)作为初始信号作为初始信号，该信号，该信号包含各种频率成分，经放大器放大后，由选频网络包含各种频率成分，经放大器放大后，由选频网络选出某一频率的信号，经正反馈电路送回到输入端、选出某一频率的信号，经正反馈电路送回到输入端、再放大、再选频、再反馈再放大、再选频、再反馈，使输出信号从无到，使输出信号从无到有，从小到大，从而建立起振荡。有，从小到大，从而建立起振荡。由于晶体管的非线性及直流电源供给的能量有由于晶体管的非线性及直流电源供给的能量有限，输出信号不会无限制地增大。限，输出信号不会无限制地增大。可见，可见，产生自激振荡的条件是：产生自激振荡的条件是：AF 1。第第6页页肥西金桥职高电工与电子技术4.正弦波振荡器的基本组成正弦波振荡器的基本组成放大电路：放大电路：为满足振幅平衡条件必不可少的电路。为满足振幅平衡条件必不可少的电路。正反馈电路：正反馈电路：为满足相位平衡条件必不可少的为满足相位平衡条件必不可少的电路。电路。选选频频电路图：电路图：为输出单一频率正弦波信号所必须为输出单一频率正弦波信号所必须的电路。的电路。正弦波振荡器的类型：正弦波振荡器的类型：RC 正弦波振荡器：选频电路由正弦波振荡器：选频电路由 R、C 元件组成。元件组成。LC 正弦波振荡器：选频电路由正弦波振荡器：选频电路由 L、C 元件组成。元件组成。第第7页页肥西金桥职高电工与电子技术二、二、RC 正弦波振荡器正弦波振荡器1.电路组成：电路组成：同同相相比例运放构成比例运放构成的放大器；的放大器；RC 串并联网络构成串并联网络构成的正反馈选频电路。的正反馈选频电路。2.振荡频率：振荡频率：由振荡条件知：由振荡条件知：当当 RF 2R1 时，时，振荡频率为振荡频率为正正反馈选频电路反馈选频电路同相同相比例运放比例运放uou+CCRR+RFR1ui适用于产生频率小于一千赫的低频信号。适用于产生频率小于一千赫的低频信号。第第8页页肥西金桥职高电工与电子技术三、三、LC 正弦波振荡器正弦波振荡器 LC 正弦波振荡器的类型：正弦波振荡器的类型：变压器反馈式：变压器反馈式：选频电路由变压器原绕组与电选频电路由变压器原绕组与电容组成；正反馈电压取自变压器副绕组。容组成；正反馈电压取自变压器副绕组。利用电感利用电感 L 和电容和电容 C 组成选频电路，由组成选频电路，由 LC 并并联谐振电路确定振荡频率。联谐振电路确定振荡频率。电感三点式：电感三点式：选频电路由电感与电容组成；正选频电路由电感与电容组成；正反馈电压取自部分电感线圈。反馈电压取自部分电感线圈。电容三点式：电容三点式：选频电路由电感与电容组成；正选频电路由电感与电容组成；正反馈电压取自电容。反馈电压取自电容。第第9页页肥西金桥职高电工与电子技术1.变压器反馈式变压器反馈式 选择合适的匝数比，可满足振幅平衡条件。选择合适的匝数比，可满足振幅平衡条件。组成：组成：用用瞬时瞬时极性法判断满足极性法判断满足自激振荡的相位平衡条件。自激振荡的相位平衡条件。振荡频率：振荡频率：适用于产生频率在几十千赫到几兆的低信号。适用于产生频率在几十千赫到几兆的低信号。集成运放组成放大电集成运放组成放大电路；路；L1 和和 C2 并联谐振电路并联谐振电路组成选频电路；组成选频电路；L2 为反馈为反馈绕组。绕组。C1+RFR1R2RFR1-L2C2L1第第10页页肥西金桥职高电工与电子技术 2.电感三点式电感三点式电感线圈的三个端钮电感线圈的三个端钮 a、b、c，对于交流分别与集成运放的两对于交流分别与集成运放的两个输入端和输出端连接。个输入端和输出端连接。正正反馈信号取自反馈信号取自 L1 两端。两端。振荡频率：振荡频率：优点：振荡频率很高，一般可做到几十兆赫；优点：振荡频率很高，一般可做到几十兆赫；缺点：波形失真较大。缺点：波形失真较大。第第11页页肥西金桥职高电工与电子技术 3.电容三点式电容三点式电容的三个端钮电容的三个端钮 a、b、c，对于交流分别与集成运放的对于交流分别与集成运放的两个输入端和输出端连接，正两个输入端和输出端连接，正反馈信号取自反馈信号取自 C2 两端。两端。振荡频率：振荡频率：电路特点：频率较高，可达电路特点：频率较高，可达 100 100 MHz 以上。以上。优点：输出波形好。缺点：调节频率不方便。优点：输出波形好。缺点：调节频率不方便。第第12页页第第12页页肥西金桥职高电工与电子技术四、四、石英晶体振荡器石英晶体振荡器1.石英晶体的结构和特性石英晶体的结构和特性结构：结构：将天然石英按一定方位角切成薄片，称将天然石英按一定方位角切成薄片，称为石英晶体。在晶片的两个特定的对应表面各引出为石英晶体。在晶片的两个特定的对应表面各引出一个电极，再加上外壳封装即制成石英晶体振荡器。一个电极，再加上外壳封装即制成石英晶体振荡器。外形外形符号符号第第13页页肥西金桥职高电工与电子技术石英晶体在电路中可等效为一损耗很小的谐振石英晶体在电路中可等效为一损耗很小的谐振回路。它有两个很接近的谐振频率：串联谐振频率回路。它有两个很接近的谐振频率：串联谐振频率fs、并联谐振频率并联谐振频率 fp。特性：特性：石英晶体具有压电效应。石英晶体具有压电效应。若在石英晶体两电极加上电压，晶片将产生若在石英晶体两电极加上电压，晶片将产生机械形变；反之，如在晶片上施加机械压力使其机械形变；反之，如在晶片上施加机械压力使其发生形变，则将在相应方向上产生电压。发生形变，则将在相应方向上产生电压。石英谐振器在石英谐振器在 fs 和和 fp 之间之间呈感性；在呈感性；在 fs 上呈纯电阻性，上呈纯电阻性，相当于一个小电阻；相当于一个小电阻；在其它区在其它区域呈容性。域呈容性。电抗频率特性电抗频率特性第第14页页肥西金桥职高电工与电子技术2.石英晶体振荡器石英晶体振荡器特点：特点：石英晶体与石英晶体与 RP组成正反馈选频电路。组成正反馈选频电路。对于频率为对于频率为 fs 的信号，石英晶体阻抗最小，且的信号，石英晶体阻抗最小，且呈纯电阻性，为正反馈，电路满足自激振荡条件，呈纯电阻性，为正反馈，电路满足自激振荡条件，能产生振荡；能产生振荡；对对于于其其它它频频率率，石石英英晶晶体体既既不不为为纯纯电电阻阻，且且阻阻抗增大，不满足自激振荡条件，不能振荡。抗增大，不满足自激振荡条件，不能振荡。振荡频率近似为振荡频率近似为 fs。(1)串联型石英晶体振荡器串联型石英晶体振荡器第第15页页肥西金桥职高电工与电子技术(2)并联型石英晶体振荡器并联型石英晶体振荡器电路特点：电路特点：石英晶体在电路中相石英晶体在电路中相当于一个电感，因此，其当于一个电感，因此，其工作原理同电容三点式工作原理同电容三点式LC 振荡器。振荡器。振荡频率近似为振荡频率近似为 fs。石英晶体振荡器的优点是：振荡频率稳定，石英晶体振荡器的优点是：振荡频率稳定，适宜制作标准频率信号源。适宜制作标准频率信号源。第第16页页肥西金桥职高电工与电子技术小小 结结第第17页页1正弦波振荡器是一种不需外加输入信号也能产生一正弦波振荡器是一种不需外加输入信号也能产生一定频率和一定幅度正弦信号的正反馈放大电路，通常定频率和一定幅度正弦信号的正反馈放大电路，通常作为信号源广泛应用于电子测量、无线电通信、广播作为信号源广泛应用于电子测量、无线电通信、广播电视等电子技术设备。电视等电子技术设备。2、理解正弦波振荡器的组成，解正弦波振荡器的组成，3、学会根据相关特性，判别和选用正弦波振荡器。学会根据相关特性，判别和选用正弦波振荡器。肥西金桥职高电工与电子技术第第18页页1.正弦波振荡器电路的频率由()决定。A.基本放大电路 B.选频网络 C.稳幅电路 D.反馈网络 2.正弦波振荡器的基本组成：_、_、_、和_，其各自的作用是_、_、_和_。3石英晶体在电路中可以等效为：_，石英晶体振荡器有_和_两种，石英晶体最大的优点是_适宜制作_，多用在_场合。作业布置 P217 一、是非题：22-26；二、选择题：23-25；三、填空题：12。A 放大电路 正反馈电路 选频电路 稳幅电路 满足幅值平衡 满足相位平衡 使振荡器输出所需的单一频率正弦波信号 稳定振荡器输出信号的振幅一个损耗很小的谐振回路 串联型 并联型频率稳定度很高标准频率信号源 对频率稳定性要求高的肥西金桥职高电工与电子技术第第19页页谢谢！谢谢！