第 4章机械工业出版社同名教材配套电子教案
⒈ 自激振荡的条件振幅平衡条件：
相位平衡条件：
第 4章 正弦波振荡电路
4.1 正弦波振荡器的基本概念
⒉ 起振与稳幅过程
⑴ 起振起振幅值条件为：
⑵ 稳幅从 过渡到使输出幅度稳定。
,图 4-1 起振和稳幅波形
⒊ 正弦波振荡器组成图 4-2 正弦波振荡器组成框图⒋ 正弦波振荡器的分类
RC正弦波振荡器
LC正弦波振荡器石英晶体振荡器
4.2 RC正弦波振荡器
⒈ RC串并联网络的频率特性幅频特性：
相频特性：
① 当 ω=ω0时,=1/3,φf =0；
② 当 ω<<ω0时,→0,φf→+90 ° ；
③ 当 ω>>ω0时,→0,φf→ -90° ；
图 4-4 RC串并联网络频率特性
a）幅频特性 b）相频特性
⒉ RC串并联正弦振荡电路
⑴ 电路组成图 4-5 RC串并联正弦振荡电路
a）一般画法 b）桥式画法
⑵ 振荡频率：
⑶ 起振条件,Rf ＞ 2R1
⑷ 稳幅措施,A=3
⑸ 特点：
⑹ 用途：一般适用于产生较低频率（ f0＜ 1MHZ）的场合。
② 频率调节方便。
① 电路结构简单，易起振。
4.3.1 LC并联回路的频率特性
4.3 LC正弦振荡电路
⒈ 谐振频率图 4-6 LC并联谐振回路谐振角频率：
谐振频率：
LC并联谐振回路具有选频作用。
⒉ 频率特性
① f = f0时,Z=Z0，阻抗最大，阻抗角为 0。
② f << f0和 f >>f0时，阻抗迅速衰减，且阻抗角增大。
⒊ LC并联谐振回路的作用图 4-7 LC并联网络频率特性
a）幅频特性 b）相频特性
4.3.2 变压器反馈式 LC正弦振荡电路
⒈ 电路组成图 4-8 变压器反馈式
LC正弦振荡电路
⒉ 谐振频率
⒊ 起振参数选择增大三极管 β值；增大三极管静态工作电流（ rbe小）；
增大并联谐振回路 Q值（增大 L，减小 C，减小变压器线圈损耗电阻 R）；适当选取 L、
L1的耦合程度（互感系数 M
不能太大，也不能太小）；
有利于电路起振。
变压器反馈式正弦振荡电路一般 适用于振荡频率不太高的场合，如中短波段 。
⒋ 特点
① 电路结构简单；
② 易起振（容易满足起振条件）；
③ 输出幅度大（并联谐振 Z0大，增益高；无 RC，动态范围大）；
④ 频率调节方便（一般调 L磁芯）；
⑤ 调节频率时输出幅度变化不大（不影响电路增益和静态工作点）；
⑥ 频率稳定性较差。
图 4-10 电感三点式正弦振荡电路
4.3.3 电感三点式正弦振荡电路
⒉ 振荡频率
⒈ 电路组成适当选取 L1,L2比值；有利于电路起振。
⒊ 起振参数选择增大三极管 β；
增大三极管静态工作电流
（ rbe小）；
⑷ 波形较差（反馈线圈 L2对高次谐波感抗大，反馈电压中含有幅度较大的高次谐波分量）。
⒋ 特点
⑴ 容易起振；
⑵ 频率调节方便且范围较宽（采用可调电容）；
⑶ 调节频率不影响反馈系数；
电感三点式正弦振荡电路 适用于振荡频率几十 MHZ以下，对波形要求不高的场合 。
4.3.4 电容三点式正弦振荡电路
⒈ 电路组成图 4-11 电容三点式正弦振荡电路
⒉ 振荡频率有利于电路起振。
⒊ 起振参数选择增大三极管 β；
增大三极管静态工作电流；
适当选取 C1,C2比值；
③ 频率调节不便（若通过调节电容来调节频率，反馈系数随之变化，将影响振荡器工作状态）。
⒋ 特点
① 输出波形好（反馈电压取自 C2,C2对高次谐波容抗小，反馈电压中含有高次谐波分量小）；
② 振荡频率可做到 100MHZ以上（ C1,C2容量可选得很小）；
电容三点式正弦振荡电路 适用于频率固定的高频振荡器 。
⒌ 三点式振荡器的组成原则图 4-12 三点式振荡器一般形式（交流通路）即若 Xbe,Xce呈感性，则 Xcb必须呈容性；若 X
be,Xce呈容性，
则 Xcb必须呈感性；且 Xbe,Xce电抗性质不能相反。
Xbe,Xce必须为同性电抗元件，
且 Xcb必须与其性质相反。
【 例 4-2】 已知电路如图 4-13所示，试判断这些电路能否产生正弦波振荡？并说明理由。
图 4-13 例 4-2电路
⑶ 若为三点式正弦振荡电路，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（ 1）、（ 2）
继续判断。
图 4-13a：不能。
图 4-13b：不能。
图 4-13c：能。
解：判断电路能否产生正弦波振荡应按能否满足振幅平衡条件和相位平衡条件。
⑴ 振幅平衡条件,主要看三极管放大电路能否正常工作，
能否工作在放大工作状态（静态工作点是否合适），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。
⑵ 相位平衡条件,主要看能否构成正反馈，一般用瞬时极性法。
【 例 4-3】 图 4-15是由三个 LC谐振电路组成的振荡器的交流通路，试分析电路能否起振？若能起振,L1C1,L2C2,L3C3应满足什么条件？并确定振荡频率范围。
图 4-15 例 4-3电路解：设三个 LC并联网络的谐振角频率分别为：
并设其满足振荡条件时的振荡角频率为 ωo,对信号频率为
ωo的电抗分别为 X1,X2,X3。
⑴ 当 ω1＞ ωo,ω2＞ ωo,ωo＞ ω3时,X1,X2呈感性,X3
呈容性，电路组成电感三点式振荡器，振荡频率范围,Min
[ω1,ω2 ]＞ ωo ＞ ω3 。
⑵ 当 ω1＜ ωo,ω2＜ ωo,ωo＜ ω3 时,X1,X2呈容性,X3
呈感性，电路组成电容三点式振荡器，振荡频率范围,Max
[ω1,ω2 ]＜ ωo ＜ ω3 。
4.4 石英晶体振荡电路当外加交变电压的频率与晶片固有振荡频率相等时，
会产生压电谐振。与 LC回路谐振十分相似。
4.4.1 石英晶体基本特性
⒈ 石英晶体主要成分是二氧化硅，具有稳定的物理化学性能。
⒉ 等效电路图 4-16 石英晶体
a）电路符号 b）等效电路 c）电抗特性有两个谐振频率。
⒊ 电抗特性串联谐振频率：
并联谐振频率：
4.4.2 石英晶体正弦振荡电路
⒈ 并联型晶体振荡电路图 4-17 并联型石英晶体振荡电路
a）电路 b）等效电路
⒉ 串联型晶体振荡电路图 4-18 串联型石英晶体振荡电路
⒈ 自激振荡的条件振幅平衡条件：
相位平衡条件：
第 4章 正弦波振荡电路
4.1 正弦波振荡器的基本概念
⒉ 起振与稳幅过程
⑴ 起振起振幅值条件为：
⑵ 稳幅从 过渡到使输出幅度稳定。
,图 4-1 起振和稳幅波形
⒊ 正弦波振荡器组成图 4-2 正弦波振荡器组成框图⒋ 正弦波振荡器的分类
RC正弦波振荡器
LC正弦波振荡器石英晶体振荡器
4.2 RC正弦波振荡器
⒈ RC串并联网络的频率特性幅频特性：
相频特性：
① 当 ω=ω0时,=1/3,φf =0；
② 当 ω<<ω0时,→0,φf→+90 ° ；
③ 当 ω>>ω0时,→0,φf→ -90° ；
图 4-4 RC串并联网络频率特性
a）幅频特性 b）相频特性
⒉ RC串并联正弦振荡电路
⑴ 电路组成图 4-5 RC串并联正弦振荡电路
a）一般画法 b）桥式画法
⑵ 振荡频率：
⑶ 起振条件,Rf ＞ 2R1
⑷ 稳幅措施,A=3
⑸ 特点：
⑹ 用途：一般适用于产生较低频率（ f0＜ 1MHZ）的场合。
② 频率调节方便。
① 电路结构简单，易起振。
4.3.1 LC并联回路的频率特性
4.3 LC正弦振荡电路
⒈ 谐振频率图 4-6 LC并联谐振回路谐振角频率：
谐振频率：
LC并联谐振回路具有选频作用。
⒉ 频率特性
① f = f0时,Z=Z0，阻抗最大，阻抗角为 0。
② f << f0和 f >>f0时，阻抗迅速衰减，且阻抗角增大。
⒊ LC并联谐振回路的作用图 4-7 LC并联网络频率特性
a）幅频特性 b）相频特性
4.3.2 变压器反馈式 LC正弦振荡电路
⒈ 电路组成图 4-8 变压器反馈式
LC正弦振荡电路
⒉ 谐振频率
⒊ 起振参数选择增大三极管 β值；增大三极管静态工作电流（ rbe小）；
增大并联谐振回路 Q值（增大 L，减小 C，减小变压器线圈损耗电阻 R）；适当选取 L、
L1的耦合程度（互感系数 M
不能太大，也不能太小）；
有利于电路起振。
变压器反馈式正弦振荡电路一般 适用于振荡频率不太高的场合，如中短波段 。
⒋ 特点
① 电路结构简单；
② 易起振（容易满足起振条件）；
③ 输出幅度大（并联谐振 Z0大，增益高；无 RC，动态范围大）；
④ 频率调节方便（一般调 L磁芯）；
⑤ 调节频率时输出幅度变化不大（不影响电路增益和静态工作点）；
⑥ 频率稳定性较差。
图 4-10 电感三点式正弦振荡电路
4.3.3 电感三点式正弦振荡电路
⒉ 振荡频率
⒈ 电路组成适当选取 L1,L2比值；有利于电路起振。
⒊ 起振参数选择增大三极管 β；
增大三极管静态工作电流
（ rbe小）；
⑷ 波形较差（反馈线圈 L2对高次谐波感抗大，反馈电压中含有幅度较大的高次谐波分量）。
⒋ 特点
⑴ 容易起振；
⑵ 频率调节方便且范围较宽（采用可调电容）；
⑶ 调节频率不影响反馈系数；
电感三点式正弦振荡电路 适用于振荡频率几十 MHZ以下，对波形要求不高的场合 。
4.3.4 电容三点式正弦振荡电路
⒈ 电路组成图 4-11 电容三点式正弦振荡电路
⒉ 振荡频率有利于电路起振。
⒊ 起振参数选择增大三极管 β；
增大三极管静态工作电流；
适当选取 C1,C2比值；
③ 频率调节不便（若通过调节电容来调节频率，反馈系数随之变化，将影响振荡器工作状态）。
⒋ 特点
① 输出波形好（反馈电压取自 C2,C2对高次谐波容抗小，反馈电压中含有高次谐波分量小）；
② 振荡频率可做到 100MHZ以上（ C1,C2容量可选得很小）；
电容三点式正弦振荡电路 适用于频率固定的高频振荡器 。
⒌ 三点式振荡器的组成原则图 4-12 三点式振荡器一般形式（交流通路）即若 Xbe,Xce呈感性，则 Xcb必须呈容性；若 X
be,Xce呈容性，
则 Xcb必须呈感性；且 Xbe,Xce电抗性质不能相反。
Xbe,Xce必须为同性电抗元件，
且 Xcb必须与其性质相反。
【 例 4-2】 已知电路如图 4-13所示，试判断这些电路能否产生正弦波振荡？并说明理由。
图 4-13 例 4-2电路
⑶ 若为三点式正弦振荡电路，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（ 1）、（ 2）
继续判断。
图 4-13a：不能。
图 4-13b：不能。
图 4-13c：能。
解：判断电路能否产生正弦波振荡应按能否满足振幅平衡条件和相位平衡条件。
⑴ 振幅平衡条件,主要看三极管放大电路能否正常工作，
能否工作在放大工作状态（静态工作点是否合适），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。
⑵ 相位平衡条件,主要看能否构成正反馈，一般用瞬时极性法。
【 例 4-3】 图 4-15是由三个 LC谐振电路组成的振荡器的交流通路，试分析电路能否起振？若能起振,L1C1,L2C2,L3C3应满足什么条件？并确定振荡频率范围。
图 4-15 例 4-3电路解：设三个 LC并联网络的谐振角频率分别为：
并设其满足振荡条件时的振荡角频率为 ωo,对信号频率为
ωo的电抗分别为 X1,X2,X3。
⑴ 当 ω1＞ ωo,ω2＞ ωo,ωo＞ ω3时,X1,X2呈感性,X3
呈容性，电路组成电感三点式振荡器，振荡频率范围,Min
[ω1,ω2 ]＞ ωo ＞ ω3 。
⑵ 当 ω1＜ ωo,ω2＜ ωo,ωo＜ ω3 时,X1,X2呈容性,X3
呈感性，电路组成电容三点式振荡器，振荡频率范围,Max
[ω1,ω2 ]＜ ωo ＜ ω3 。
4.4 石英晶体振荡电路当外加交变电压的频率与晶片固有振荡频率相等时，
会产生压电谐振。与 LC回路谐振十分相似。
4.4.1 石英晶体基本特性
⒈ 石英晶体主要成分是二氧化硅，具有稳定的物理化学性能。
⒉ 等效电路图 4-16 石英晶体
a）电路符号 b）等效电路 c）电抗特性有两个谐振频率。
⒊ 电抗特性串联谐振频率：
并联谐振频率：
4.4.2 石英晶体正弦振荡电路
⒈ 并联型晶体振荡电路图 4-17 并联型石英晶体振荡电路
a）电路 b）等效电路
⒉ 串联型晶体振荡电路图 4-18 串联型石英晶体振荡电路
