第六章正弦波振蕩電路

1、正弦波振蕩的基本原理正弦波振蕩的基本原理RCRC正弦波振蕩電路正弦波振蕩電路LCLC正弦波振蕩電路正弦波振蕩電路第六章正弦波振蕩電路第六章正弦波振蕩電路 振蕩電路：不需要外接輸入信號(hào)就能將直流能振蕩電路：不需要外接輸入信號(hào)就能將直流能源轉(zhuǎn)換成具有一定頻率，一定幅度和一定波形的源轉(zhuǎn)換成具有一定頻率，一定幅度和一定波形的交流能量輸出的電路。交流能量輸出的電路。 正弦波發(fā)生電路能正弦波發(fā)生電路能產(chǎn)生正弦波輸出產(chǎn)生正弦波輸出，它是在放，它是在放大電路的基礎(chǔ)上加上正反饋形成的，它是各類波大電路的基礎(chǔ)上加上正反饋形成的，它是各類波形發(fā)生器和信號(hào)源的核心電路。形發(fā)生器和信號(hào)源的核心電路。 正弦波發(fā)生電路正弦

2、波發(fā)生電路也稱為正弦波振蕩電路或正弦也稱為正弦波振蕩電路或正弦波振蕩器。波振蕩器。VS=0ViVfVo一一 正弦波振蕩電路的基本原理正弦波振蕩電路的基本原理自激振蕩電路方框圖自激振蕩電路方框圖1.產(chǎn)生振蕩的條件產(chǎn)生振蕩的條件1 FA FA即即：fi VV由：由：io VAV1FA of VFV自激振蕩的條件自激振蕩的條件相位條件相位條件意味著振蕩電路必須是意味著振蕩電路必須是正反饋正反饋；幅度條件幅度條件表明反饋放大器要產(chǎn)生自激振蕩，還必表明反饋放大器要產(chǎn)生自激振蕩，還必須有足夠的反饋量須有足夠的反饋量( (可以通過調(diào)整放大倍數(shù)可以通過調(diào)整放大倍數(shù)A A 或反或反饋系數(shù)饋系數(shù)F F 達(dá)到達(dá)到)

3、 ) 。(1)(1)幅度條件：幅度條件：1FA (2)(2)相位條件：相位條件： n2 FA n n 是正整數(shù)是正整數(shù)二二 振蕩電路的起振與穩(wěn)定過程振蕩電路的起振與穩(wěn)定過程設(shè)：設(shè)：V Vo o 是振蕩電路輸出電壓的幅度，是振蕩電路輸出電壓的幅度， B B 是要求達(dá)到的輸出電壓幅度。是要求達(dá)到的輸出電壓幅度。起振時(shí)起振時(shí)V Vo o 0 0，達(dá)到穩(wěn)定振蕩時(shí)，達(dá)到穩(wěn)定振蕩時(shí)V Vo o = =B B可使輸出電壓的幅度不斷增大可使輸出電壓的幅度不斷增大使輸出電壓的幅度得以穩(wěn)定。使輸出電壓的幅度得以穩(wěn)定。 FA FA 從從A Av vF F 1 1 到到A Av vF F = = 1 1，就是自激振蕩

4、建立，就是自激振蕩建立的過程。的過程。起始信號(hào)的產(chǎn)生：起始信號(hào)的產(chǎn)生：在電源接通時(shí)，會(huì)在電路中激在電源接通時(shí)，會(huì)在電路中激起一個(gè)微小的擾動(dòng)信號(hào)，它是個(gè)非正弦信號(hào)，含起一個(gè)微小的擾動(dòng)信號(hào)，它是個(gè)非正弦信號(hào)，含有一系列頻率不同的正弦分量。有一系列頻率不同的正弦分量。6.2正弦波振蕩電路的組成分類和分析方法正弦波振蕩電路的組成分類和分析方法(1) (1) 放大電路放大電路: : 放大信號(hào)放大信號(hào)(2) (2) 反饋網(wǎng)絡(luò)反饋網(wǎng)絡(luò): : 必須是正反饋，反饋信號(hào)即是必須是正反饋，反饋信號(hào)即是放放 大電路的輸入信號(hào)大電路的輸入信號(hào)(3) (3) 選頻網(wǎng)絡(luò)選頻網(wǎng)絡(luò): : 保證輸出為單一頻率的正弦波保證輸出為單

5、一頻率的正弦波 即使電路只在某一特定頻率下滿足自激振即使電路只在某一特定頻率下滿足自激振 蕩蕩 條件條件一一 正弦波振蕩電路的組成和分類正弦波振蕩電路的組成和分類 FA FA常用的正弦波振蕩器常用的正弦波振蕩器石英晶體振蕩電路：頻率穩(wěn)定度高。石英晶體振蕩電路：頻率穩(wěn)定度高。應(yīng)用：應(yīng)用：無線電通訊、廣播電視，工業(yè)上的高頻感無線電通訊、廣播電視，工業(yè)上的高頻感應(yīng)爐、超聲波發(fā)生器、正弦波信號(hào)發(fā)生器、半導(dǎo)應(yīng)爐、超聲波發(fā)生器、正弦波信號(hào)發(fā)生器、半導(dǎo)體接近開關(guān)等。體接近開關(guān)等。二二 振蕩電路的分析方法振蕩電路的分析方法 （1）判斷能否能產(chǎn)生正弦波振蕩）判斷能否能產(chǎn)生正弦波振蕩檢查電路的組成；檢查電路的組成

6、；放大電路是否工作在放大狀態(tài)；放大電路是否工作在放大狀態(tài)；是否滿足振蕩產(chǎn)生的條件；是否滿足振蕩產(chǎn)生的條件； （2）對(duì)于能振蕩的電路，根據(jù)選頻網(wǎng)絡(luò)的選頻）對(duì)于能振蕩的電路，根據(jù)選頻網(wǎng)絡(luò)的選頻 條件推算其振蕩頻率；條件推算其振蕩頻率；振蕩頻率由相位平衡條件決定，由振蕩頻率由相位平衡條件決定，由 A A+ + F F=2n=2n求得滿足相位平衡條件的振蕩頻率求得滿足相位平衡條件的振蕩頻率f f0 0, ,在該頻率在該頻率下求得下求得 即為振蕩電路的起振條件；即為振蕩電路的起振條件；1FA 6.3 RC振蕩電路振蕩電路 RC RC振蕩電路的選頻網(wǎng)絡(luò)由振蕩電路的選頻網(wǎng)絡(luò)由R R、C C元件組成，振元件組

7、成，振蕩頻率較低；蕩頻率較低； RC RC振蕩電路可分為文氏橋式（振蕩電路可分為文氏橋式（RCRC串并聯(lián)網(wǎng)串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)）、移相式和雙絡(luò)）、移相式和雙T T式；式；一一 文氏橋式振蕩電路文氏橋式振蕩電路1. 電路組成電路組成RCRC選頻網(wǎng)絡(luò)選頻網(wǎng)絡(luò)正反饋網(wǎng)絡(luò)正反饋網(wǎng)絡(luò)用正反饋信號(hào)用正反饋信號(hào)選出單一頻率的信號(hào)選出單一頻率的信號(hào) R+RfR C RCvO +2. RC串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的頻率特性串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的頻率特性RCRC串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的電路如圖串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的電路如圖 所示。所示。RCRC串聯(lián)臂的阻抗串聯(lián)臂的阻抗用用Z Z1 1表示，表示，RCRC并聯(lián)臂的阻抗用并聯(lián)臂的阻抗用Z Z2 2表示。其頻率響表示。其頻率

8、響應(yīng)如下應(yīng)如下: :)C/1(RZ111 j 222222CR1R)C/1/(RZ j j 圖圖 RCRC串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)1)122C1RCR1j()1(2121CRCR-R/j+)Cj/1 (2122221112RCCRCRRR )j1()Cj/1 (222112RCRRR 諧振頻率為諧振頻率為: f0=2121CCRR21RC10 當(dāng)當(dāng)R1 = R2，C1 = C2時(shí)，時(shí)，諧振角頻率和諧振頻率分別諧振角頻率和諧振頻率分別為為: :RC21f0 )j1/(+)Cj/1()j1/(22211222212CRRRCRRZZZ = =ofVVF幅頻特性幅頻特性: :相頻特性相頻特性: :2oo

9、22122121221.)(31)CR1CR()CCRR1(1F - - - - 3arctgCCRR1CR1CRarctgoo12211221F - - - - - - 頻率特性頻率特性3. 電路的振蕩頻率和起振條件電路的振蕩頻率和起振條件僅在僅在f f0 0處處 F F=0=0滿足相位平衡條件，所以振蕩頻率滿足相位平衡條件，所以振蕩頻率 f f0 0=1=12 2 RCRC。改變改變R R、C C可改變振蕩頻率?？筛淖冋袷庮l率。RCRC振蕩電路的振蕩頻率一般在振蕩電路的振蕩頻率一般在200KHz200KHz以下。以下。( (1) 1) 振蕩頻率振蕩頻率 振蕩頻率由相位平衡條件決定。振蕩頻率

10、由相位平衡條件決定。3A ( (2) 2) 起振條件起振條件 FAmaxF 1RRAf 考慮到起振條件考慮到起振條件 1, 1, 一般應(yīng)選取一般應(yīng)選取 R Rf f 略大略大2 2R R 。如果這個(gè)比值取得過大，會(huì)引起振蕩波。如果這個(gè)比值取得過大，會(huì)引起振蕩波形嚴(yán)重失真。形嚴(yán)重失真。 FA電路的電壓增益應(yīng)滿足電路的電壓增益應(yīng)滿足 對(duì)于文氏橋式振蕩電路，對(duì)于文氏橋式振蕩電路，同相比例放大電路的電壓增益同相比例放大電路的電壓增益4. 負(fù)反饋支路的穩(wěn)幅作用負(fù)反饋支路的穩(wěn)幅作用熱敏電阻具有負(fù)溫度系數(shù)，利熱敏電阻具有負(fù)溫度系數(shù)，利用它的非線性可以自動(dòng)穩(wěn)幅。用它的非線性可以自動(dòng)穩(wěn)幅。半導(dǎo)體半導(dǎo)體熱敏電阻熱

11、敏電阻 穩(wěn)幅過程：穩(wěn)幅過程：6.4 LC振蕩電路振蕩電路LC LC 振蕩電路振蕩電路的選頻電路由電感和電容構(gòu)成，可的選頻電路由電感和電容構(gòu)成，可以產(chǎn)生高頻振蕩以產(chǎn)生高頻振蕩( (幾百千赫以上幾百千赫以上) )。由于高頻運(yùn)放。由于高頻運(yùn)放價(jià)格較高，所以一般用分離元件組成放大電路。價(jià)格較高，所以一般用分離元件組成放大電路。本節(jié)只對(duì)本節(jié)只對(duì) LCLC振蕩電路的結(jié)構(gòu)和工作原理作簡單介振蕩電路的結(jié)構(gòu)和工作原理作簡單介紹。紹。（a）LC并聯(lián)諧振電路并聯(lián)諧振電路用用R R表示電感支路的損耗，表示電感支路的損耗，并聯(lián)電路的等效阻抗為并聯(lián)電路的等效阻抗為: :z=z=(R+j(R+jwL L) )j jwC1

12、1+R+j+R+jwL Lj jwC1 1一般情況下，回路損耗很小，即一般情況下，回路損耗很小，即RRwL L1 1L/CL/CR+j(R+j(wL-)zzwC一一 LC并聯(lián)諧振振蕩電路的頻率響應(yīng)并聯(lián)諧振振蕩電路的頻率響應(yīng)諧振時(shí)諧振時(shí)諧振頻率諧振頻率0C1L00 - - LC21f0 （a）LC并聯(lián)諧振電路并聯(lián)諧振電路對(duì)于圖的諧振曲線，對(duì)于圖的諧振曲線，Q Q值大的曲線較陡較窄，圖中值大的曲線較陡較窄，圖中Q Q1 1Q Q2 2并聯(lián)諧振電路的諧振阻抗并聯(lián)諧振電路的諧振阻抗CLQCQLQRCLZ000 諧振時(shí)諧振時(shí)LCLC并聯(lián)諧振電路相當(dāng)一個(gè)電阻。并聯(lián)諧振電路相當(dāng)一個(gè)電阻。zo / zQ 大Q 小0ffo（a a）幅頻特性）幅頻特性0+90fo大Q fQ ?。╞）并聯(lián)諧振曲線）并聯(lián)諧振曲線Q Q為品質(zhì)因數(shù)。為品質(zhì)因數(shù)。Q Q值越大，值越