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1、第23讲 正弦波振荡电路第1页，此课件共23页哦一、正弦波振荡的条件和电路的组成一、正弦波振荡的条件和电路的组成1、正弦波振荡的条件、正弦波振荡的条件 无外加信号，输出一定频率一定幅值的信号。无外加信号，输出一定频率一定幅值的信号。与负反馈放大电路的振荡的不同之处：在正弦波振荡电路中引入与负反馈放大电路的振荡的不同之处：在正弦波振荡电路中引入的是正反馈，且振荡频率可控。的是正反馈，且振荡频率可控。在电扰动下，对于某一特定频率在电扰动下，对于某一特定频率f0的信号形成正反馈：的信号形成正反馈：由于半导体器件的非线性特性及供电电源的限制，最终达由于半导体器件的非线性特性及供电电源的限制，最终达到动
2、态平衡，稳定在一定的幅值。到动态平衡，稳定在一定的幅值。第2页，此课件共23页哦1、正弦波振荡的条件、正弦波振荡的条件 一旦产生稳定的振荡，则一旦产生稳定的振荡，则电路的输出量自维持，即电路的输出量自维持，即幅值平衡条件幅值平衡条件相位平衡条件相位平衡条件起振条件：起振条件：要产生正弦波振荡，必须有满足相位条件的要产生正弦波振荡，必须有满足相位条件的f0，且在合，且在合闸通电时对于闸通电时对于f=f0信号有从小到大直至稳幅的过程，即满足信号有从小到大直至稳幅的过程，即满足起振条件。起振条件。第3页，此课件共23页哦2 2、起振与稳幅、起振与稳幅电路如何从起振到稳幅？电路如何从起振到稳幅？稳定的
3、振稳定的振幅幅非线性环节非线性环节的必要性！的必要性！第4页，此课件共23页哦3 3、基本组成部分、基本组成部分1)放大电路：放大作用放大电路：放大作用2)正反馈网络：满足相位条件正反馈网络：满足相位条件3)选频网络：确定选频网络：确定f0，保证电路产生正弦波振荡，保证电路产生正弦波振荡4)非线性环节（稳幅环节）：稳幅非线性环节（稳幅环节）：稳幅1)是否存在主要组成部分；是否存在主要组成部分；2)放大电路能否正常工作，即是否有合适的放大电路能否正常工作，即是否有合适的Q点，信号是点，信号是 否可能正常传递，没有被短路或断路；否可能正常传递，没有被短路或断路；3)是否满足相位条件，即是否存在是否
4、满足相位条件，即是否存在 f0，是否可能振荡，是否可能振荡；4)是否满足幅值条件，即是否一定振荡。是否满足幅值条件，即是否一定振荡。常合二而一常合二而一4 4、分析方法、分析方法第5页，此课件共23页哦相位条件的判断方法：相位条件的判断方法：瞬时极性法瞬时极性法 断开反馈，在断开处给放大电路加断开反馈，在断开处给放大电路加 ff0的信号的信号Ui，且规定其，且规定其极性，然后根据极性，然后根据 Ui的极性的极性 Uo的极性的极性 Uf的极性的极性若若Uf与与Ui极性相同，则电路可能产生自激振荡；否则电路不可能产生自极性相同，则电路可能产生自激振荡；否则电路不可能产生自激振荡。激振荡。在多数正弦
5、波振荡电路中，在多数正弦波振荡电路中，输出量、净输入量和反馈量均输出量、净输入量和反馈量均为电压量。为电压量。极性？极性？第6页，此课件共23页哦5 5、分类、分类常用选频网络所用元件分类。常用选频网络所用元件分类。1)RC正弦波振荡电路：几百正弦波振荡电路：几百kHz以下以下2)LC正弦波振荡电路：几百正弦波振荡电路：几百kHz几百几百MHz3)石英晶体正弦波振荡电路：振荡频率稳定石英晶体正弦波振荡电路：振荡频率稳定第7页，此课件共23页哦二、二、RC 正弦波振荡电路正弦波振荡电路1、RC串并联选频网络串并联选频网络低频段低频段高频段高频段 在频率从在频率从0中中必有一个频率必有一个频率f0
6、，F0o。第8页，此课件共23页哦RC串并联选频网络的频率响应串并联选频网络的频率响应当当 f=f0时，不但时，不但=0，且，且 最大，为最大，为1/3。第9页，此课件共23页哦1)是否可用共射放大电路？是否可用共射放大电路？2)是否可用共集放大电路？是否可用共集放大电路？3)是否可用共基放大电路？是否可用共基放大电路？4)是否可用两级共射放大电路？是否可用两级共射放大电路？2 2、电路组成、电路组成 应为应为RC串并联网路配一个电压放大倍数略大于串并联网路配一个电压放大倍数略大于3、输入电阻趋于、输入电阻趋于无穷大、输出电阻趋于无穷大、输出电阻趋于0的放大电路。的放大电路。不符合相位条件不符
7、合相位条件不符合相位条件不符合相位条件输入电阻小、输出电阻输入电阻小、输出电阻大，影响大，影响f0 可引入电压串联负反馈，使电压可引入电压串联负反馈，使电压放大倍数大于放大倍数大于3，且，且Ri大、大、Ro小，对小，对f0影响小影响小第10页，此课件共23页哦3 3、RC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）用同相比例运算电路作放大电路。用同相比例运算电路作放大电路。因同相比例运算电路有非常好的线性因同相比例运算电路有非常好的线性度，故度，故R或或Rf可用热敏电阻，或加二极管可用热敏电阻，或加二极管作为非线性环节。作为非线性环节。文氏桥振荡文氏桥振荡器的特点？器的
8、特点？第11页，此课件共23页哦频率可调的文氏桥振荡器频率可调的文氏桥振荡器 改变电容以粗调，改变电位器改变电容以粗调，改变电位器滑动端以微调。滑动端以微调。加稳压管可以限制输出电加稳压管可以限制输出电压的峰峰值。压的峰峰值。同轴同轴电位器电位器第12页，此课件共23页哦讨论一：讨论一：合理连接电路，组成文氏桥振荡电路合理连接电路，组成文氏桥振荡电路第13页，此课件共23页哦讨论二：讨论二：判断图示电路有可能产生正弦波振荡吗？判断图示电路有可能产生正弦波振荡吗？RC移项式电路移项式电路RC双双T选频网络选频网络 选频网络和正反馈网选频网络和正反馈网络是两个网络。络是两个网络。1)RC移相电路有
9、几级才可能移相电路有几级才可能产生正弦波振荡？产生正弦波振荡？2)若若R和和C互换呢？互换呢？第14页，此课件共23页哦三、三、LC 正弦波振荡电路正弦波振荡电路 1、LC并联网络的选频特性并联网络的选频特性 理想理想LC并联网络在谐振时呈纯阻性，且阻抗无并联网络在谐振时呈纯阻性，且阻抗无穷大。穷大。谐振频率为谐振频率为在损耗较小时，品质因数及谐振频率在损耗较小时，品质因数及谐振频率损耗损耗 在在ff0时，电容和电感中电流各约为多少？网络的电阻为多少时，电容和电感中电流各约为多少？网络的电阻为多少？第15页，此课件共23页哦 构成正弦波振构成正弦波振荡电路最简单的荡电路最简单的做法是通过变压做
10、法是通过变压器引入反馈。器引入反馈。附加相移附加相移LC选频放大电路选频放大电路正弦波振荡电路正弦波振荡电路 当当f=f0时，时，电压放大倍数电压放大倍数的数值最大，的数值最大，且附加相移为且附加相移为0。第16页，此课件共23页哦2 2、变压器反馈式电路、变压器反馈式电路C1是必要的吗？是必要的吗？特点：特点：易振，波形较好；耦合不紧密，易振，波形较好；耦合不紧密，损耗大，频率稳定性不高。损耗大，频率稳定性不高。分析电路是否可能产生正弦分析电路是否可能产生正弦波振荡的步骤：波振荡的步骤：1)是否存在组成组成部分是否存在组成组成部分2)放大电路是否能正常工作放大电路是否能正常工作3)是否满足相
11、位条件是否满足相位条件 为使为使N1、N2耦合紧密，将它们合二而一，组成电感反馈式电耦合紧密，将它们合二而一，组成电感反馈式电路。路。必须有合适的同铭端！必须有合适的同铭端！第17页，此课件共23页哦3、电感反馈式电路、电感反馈式电路反馈电压取自哪个线圈？反馈电压取自哪个线圈？反馈电压的极性？反馈电压的极性？必要吗？必要吗？电感的三个抽头分别接晶体电感的三个抽头分别接晶体管的三个极，故称之为电感三管的三个极，故称之为电感三点式电路。点式电路。第18页，此课件共23页哦3 3、电感反馈式电路、电感反馈式电路特点：耦合紧密，易振，振幅大，特点：耦合紧密，易振，振幅大，C 用可调电容可获得较宽范围用
12、可调电容可获得较宽范围的振荡频率。波形较差，常含的振荡频率。波形较差，常含有高次谐波。有高次谐波。由于电感对高频信号呈现较大的电抗，故波形中含高次由于电感对高频信号呈现较大的电抗，故波形中含高次谐波，为使振荡波形好，采用电容反馈式电路。谐波，为使振荡波形好，采用电容反馈式电路。第19页，此课件共23页哦4 4、电容反馈式（电容三点式）电路、电容反馈式（电容三点式）电路 若要振荡频率高，则若要振荡频率高，则L、C1、C2的取值就要小。当电容减小到的取值就要小。当电容减小到一定程度，晶体管的极间电容将并联在一定程度，晶体管的极间电容将并联在C1和和C2上，影响振荡频率。上，影响振荡频率。特点：波形
13、好，振荡频率调整范围小，适于频率固定的场合。特点：波形好，振荡频率调整范围小，适于频率固定的场合。与放大电路参数无关与放大电路参数无关作用？作用？第20页，此课件共23页哦四、石英晶体正弦波振荡电路四、石英晶体正弦波振荡电路 1、石英晶体的特点、石英晶体的特点SiO2结晶体按一定方向切割的晶片。结晶体按一定方向切割的晶片。压电效应和压电振荡：机械变形和电场的关系压电效应和压电振荡：机械变形和电场的关系固有频率只决定于其几何尺寸，故非常稳定。固有频率只决定于其几何尺寸，故非常稳定。容性容性感性感性阻性阻性 一般一般LC选频网络的选频网络的Q为几百，石英晶体的为几百，石英晶体的Q可达可达10410
14、6；前者前者f/f为为105，后者可达，后者可达10101011。第21页，此课件共23页哦2、电路、电路1)石英晶体工作在哪个区？石英晶体工作在哪个区？2)是哪种典型的正弦波振荡电路是哪种典型的正弦波振荡电路？1)石英晶体工作在哪个区？石英晶体工作在哪个区？2)两级放大电路分别为哪种基两级放大电路分别为哪种基本接法？本接法？3)C1的作用？的作用？并联型电路并联型电路串联型电路串联型电路第22页，此课件共23页哦讨论三讨论三同铭端？同铭端？能产生正弦波能产生正弦波振荡吗？振荡吗？注意事项：注意事项：1、放大电路必须能够正常工作、放大电路的基本接法；、放大电路必须能够正常工作、放大电路的基本接法；2、断开反馈，在断开处加、断开反馈，在断开处加 f=f0的输入电压；的输入电压；3、找出在哪个元件上获得反馈电压，是否能取代输入电压。、找出在哪个元件上获得反馈电压，是否能取代输入电压。第23页，此课件共23页哦