第 18章 正弦波振荡器
18.1 自激振荡基本放大电路 Ao
dX
oX
反馈电路
F
fX
iX? +
–
fid XXX
改成正反馈正反馈电路才能产生自激振荡
18.1.1 产生自激振荡的条件如果,if XX
k闭合,去掉,X
i
仍有信号输出。
基本放大电路 Ao
dX
oX
反馈电路
F
fX
iX? +
+
k
基本放大电路 Ao
dX
oX
反馈电路
F
fX
反馈信号代替了放大电路的输入信号
df XX
Of XFX
0
0
d
A
X
X?
1FA 0
自激振荡条件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。
所以将放大倍数和反馈系数写成,)(F)(A,
自激振荡的条件：
1)(F)(A
AA)(A
FF)(F
自激振荡条件可以写成：
（ 1）振幅条件,1AF?
（ 2）相位条件, n2FA n是整数相位条件 意味着振荡电路是正反馈,振幅条件可以通过调整放大电路的放大倍数达到。
18.1.2起振条件和稳幅原理起振条件：
结果：产生增幅振荡
1||?FA （ 略大于）
稳幅过程：
起振时,1||?FA
稳定振荡时,1||?FA
1、被动：器件非线性
2、主动：在反馈网络中加入非线性稳幅环节，用以 调节放大电路的 增益稳幅措施：
起振过程
Xd o
f
基本放大器
A
反馈网络
F
X
X
1.放大电路
2.正反馈网络
3.选频网络 ——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。
常用的选频网络有 RC选频 和 LC选频
4.稳幅环节 ——使电路易于起振又能稳定振荡，波形失真小。
18.1.3正弦波振荡器的一般组成
_
+
+
RF
uoR
C
R C R
1
18.2 RC振荡电路
RC选频网络 同相比例运算电路
18.2.1 RC 串并联网络的选频特性 (文氏桥选频电路 )
R1C1 串联阻抗：
)j/1( 111 CRZ
22
2
222
j1
)j/1/ / (
CR
R
CRZ
R2C2 并联阻抗：
R1
C1
R2 C2
OU
fU
)
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 R1＝ R2＝ R,C1＝ C2＝ C，则有：
)j(3
1
0
0?
F
式中：
RC
1
0
可见：当 时,│F│最大，且 =0°
RC
1
0
F?
│F│max=1/3
RCff?2
1
0
只有当 时,uo和 ui同相且
3
1
U
U
U
UF
O
f
O
i
1
F
i
O
u R
R1
U
UA
当
1F 2RR?
时，
1FA u?3A u?
18.2.2RC桥式振荡器的工作原理输出正弦波频率,
RC
f
2
1
0?
0?A?
在 f0 处
,0?F?
满足相位条件：
0 FA
AF=1 31?F
A=3
振幅条件：
u
R f
1R
R
R C
C
u
f
－
A
+
+
∞
o
1
1
f
R
RA
1f 2RR?
引入负反馈：
_
+
+
RT
uoR
C
R C R
1
t?
uo t Rt A
半导体热敏电阻能自动稳幅的振荡电路起振时 Rt较大使 A>3,易起振。
当 uo幅度自激增长时,Rt减小,A减小。
当 uo幅度达某一值时,A→3 。
当 uo进一步增大时,RT再减小,使 A<3。
因此 uo幅度自动稳定于某一幅值。
输出频率的调整
_
+
+
RF
uoR
C
C R
K2
K1
R1
R1
R2
R2
R3
R3
K1：开关，切换 R，
用于粗调振荡频率。
C,可调电容，改变 C,用于细调振荡频率。
振荡频率
RC
f
2
1
0?
18.3 LC振荡电路
LC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。由于高频运放价格较高，所以一般用分 立 元件组成放大电路。
+UCC
C
C1
L RL
RB1
RB2
Li
RE
CEu
i
+
-
uf -+
ib
B
E
C
+UCC
Li
L
18.3.1 LC振荡电路一,LC并联谐振回路的 选频特性谐振时回路电流比总电流大的多,电感与电容的无功功率互相补偿，电路呈阻性。
R为电感和回路中的损耗电阻
LC
1
0
当 时，
并联谐振。
谐振时，电路呈阻性
-
+
L
C
R
i
Ci L
i
u
1 2 3 4
初级线圈 次级线圈同名端
1
2
3
4
+–
+
–
在 LC振荡器中，反馈信号通过 互感线圈引出 -
+
u
i
LC
f
u
二,互感线圈的极性判别判断是否是满足相位条件 ——正反馈
+
－
－
ccV
R
b1
R b2
e
R
U
f
C b
o
1
L
2
L
C
U
断开反馈到放大器的输入端点，假设在输入端加入一正极性的信号，用瞬时极性法判定反馈信号的极性。若反馈信号与输入信号同相，则满足相位条件；否则不满足。
(+)
(-)
(+)
(+)
F
Au
+UCC
C
C1
L RL
RB1
RB2
Li
RE
CEu
i
+
-
uf -+
ib
仍然由 LC并联谐振电路构成选频网络
18.3.2 三点式 LC振荡电路
uf与 uo反相
u
u
C
L
L 1
2
f
o
u
u
o
1
L
C
2
L
f
uf与 uo同相电感三点式：
电容三点式：
u
u
f
2
o
1C
C
L
uf与 uo反相
u
u L
C
o
C 1
2
f
uf与 uo同相
+UCC
C
C1
L1
L2
+
–
–
+
+
电感三点式振荡电路正反馈反相
2 M ) CL(L2 π
1f
21
0
+UCC
C1
C1
L
C2
+
– –
+
反相电容三点式振荡电路正反馈
21
21
0
CC
CC
L2 π
1
f
第 18章 结束
18.1 自激振荡基本放大电路 Ao
dX
oX
反馈电路
F
fX
iX? +
–
fid XXX
改成正反馈正反馈电路才能产生自激振荡
18.1.1 产生自激振荡的条件如果,if XX
k闭合,去掉,X
i
仍有信号输出。
基本放大电路 Ao
dX
oX
反馈电路
F
fX
iX? +
+
k
基本放大电路 Ao
dX
oX
反馈电路
F
fX
反馈信号代替了放大电路的输入信号
df XX
Of XFX
0
0
d
A
X
X?
1FA 0
自激振荡条件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。
所以将放大倍数和反馈系数写成,)(F)(A,
自激振荡的条件：
1)(F)(A
AA)(A
FF)(F
自激振荡条件可以写成：
（ 1）振幅条件,1AF?
（ 2）相位条件, n2FA n是整数相位条件 意味着振荡电路是正反馈,振幅条件可以通过调整放大电路的放大倍数达到。
18.1.2起振条件和稳幅原理起振条件：
结果：产生增幅振荡
1||?FA （ 略大于）
稳幅过程：
起振时,1||?FA
稳定振荡时,1||?FA
1、被动：器件非线性
2、主动：在反馈网络中加入非线性稳幅环节，用以 调节放大电路的 增益稳幅措施：
起振过程
Xd o
f
基本放大器
A
反馈网络
F
X
X
1.放大电路
2.正反馈网络
3.选频网络 ——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。
常用的选频网络有 RC选频 和 LC选频
4.稳幅环节 ——使电路易于起振又能稳定振荡，波形失真小。
18.1.3正弦波振荡器的一般组成
_
+
+
RF
uoR
C
R C R
1
18.2 RC振荡电路
RC选频网络 同相比例运算电路
18.2.1 RC 串并联网络的选频特性 (文氏桥选频电路 )
R1C1 串联阻抗：
)j/1( 111 CRZ
22
2
222
j1
)j/1/ / (
CR
R
CRZ
R2C2 并联阻抗：
R1
C1
R2 C2
OU
fU
)
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 R1＝ R2＝ R,C1＝ C2＝ C，则有：
)j(3
1
0
0?
F
式中：
RC
1
0
可见：当 时,│F│最大，且 =0°
RC
1
0
F?
│F│max=1/3
RCff?2
1
0
只有当 时,uo和 ui同相且
3
1
U
U
U
UF
O
f
O
i
1
F
i
O
u R
R1
U
UA
当
1F 2RR?
时，
1FA u?3A u?
18.2.2RC桥式振荡器的工作原理输出正弦波频率,
RC
f
2
1
0?
0?A?
在 f0 处
,0?F?
满足相位条件：
0 FA
AF=1 31?F
A=3
振幅条件：
u
R f
1R
R
R C
C
u
f
－
A
+
+
∞
o
1
1
f
R
RA
1f 2RR?
引入负反馈：
_
+
+
RT
uoR
C
R C R
1
t?
uo t Rt A
半导体热敏电阻能自动稳幅的振荡电路起振时 Rt较大使 A>3,易起振。
当 uo幅度自激增长时,Rt减小,A减小。
当 uo幅度达某一值时,A→3 。
当 uo进一步增大时,RT再减小,使 A<3。
因此 uo幅度自动稳定于某一幅值。
输出频率的调整
_
+
+
RF
uoR
C
C R
K2
K1
R1
R1
R2
R2
R3
R3
K1：开关，切换 R，
用于粗调振荡频率。
C,可调电容，改变 C,用于细调振荡频率。
振荡频率
RC
f
2
1
0?
18.3 LC振荡电路
LC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。由于高频运放价格较高，所以一般用分 立 元件组成放大电路。
+UCC
C
C1
L RL
RB1
RB2
Li
RE
CEu
i
+
-
uf -+
ib
B
E
C
+UCC
Li
L
18.3.1 LC振荡电路一,LC并联谐振回路的 选频特性谐振时回路电流比总电流大的多,电感与电容的无功功率互相补偿，电路呈阻性。
R为电感和回路中的损耗电阻
LC
1
0
当 时，
并联谐振。
谐振时，电路呈阻性
-
+
L
C
R
i
Ci L
i
u
1 2 3 4
初级线圈 次级线圈同名端
1
2
3
4
+–
+
–
在 LC振荡器中，反馈信号通过 互感线圈引出 -
+
u
i
LC
f
u
二,互感线圈的极性判别判断是否是满足相位条件 ——正反馈
+
－
－
ccV
R
b1
R b2
e
R
U
f
C b
o
1
L
2
L
C
U
断开反馈到放大器的输入端点，假设在输入端加入一正极性的信号，用瞬时极性法判定反馈信号的极性。若反馈信号与输入信号同相，则满足相位条件；否则不满足。
(+)
(-)
(+)
(+)
F
Au
+UCC
C
C1
L RL
RB1
RB2
Li
RE
CEu
i
+
-
uf -+
ib
仍然由 LC并联谐振电路构成选频网络
18.3.2 三点式 LC振荡电路
uf与 uo反相
u
u
C
L
L 1
2
f
o
u
u
o
1
L
C
2
L
f
uf与 uo同相电感三点式：
电容三点式：
u
u
f
2
o
1C
C
L
uf与 uo反相
u
u L
C
o
C 1
2
f
uf与 uo同相
+UCC
C
C1
L1
L2
+
–
–
+
+
电感三点式振荡电路正反馈反相
2 M ) CL(L2 π
1f
21
0
+UCC
C1
C1
L
C2
+
– –
+
反相电容三点式振荡电路正反馈
21
21
0
CC
CC
L2 π
1
f
第 18章 结束
