1、*第 4章正弦波振荡电路正弦波振荡电路2018/5/7 14.1振荡电路的组成4.2常用振荡器2018/5/7 2*第 4章 正弦波振荡电路 知识目标：1.掌握正弦波振荡器的功能及其组成框图2.理解自激振荡的条件3.能识读 LC、 RC振荡电路，并能理解其工作原理4.熟悉石英晶体振荡器的基本形式，并能理解其工作原理 技能目标：1.会使用示波器观察振荡波形2.会使用频率计测量振荡频率3.会安装与调试正弦波振荡电路2018/5/7 34.1 振荡电路的组成 我们把即使不从外部加信号，信号也连续发生的现象称为振荡，也称为自激振荡。 振荡现象在我们身边经常出现，例如当话筒和扬声器的位置距离较近或相对时
2、，扬声器会发出啸叫声，产生这种现象的原因是当话筒与扬声器靠近时，来自扬声器的的声音信号传入了话筒，经过放大后又传给扬声器，扬声器再把放大了的信号传给话筒，如此往复，就形成了啸叫声，振荡是一种正反馈过程。本章所讨论的正弦波振荡电路是一种不需要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。 振荡电路在电子技术领域有着广泛的应用，尤其是正弦波振荡电路，其输出波形是正弦波，可用作各种信号发生器、本机振荡、载波振荡器等。在生活中常见地含有振荡电路的设备如收音机、电视、通讯系统、计算机等如图 4-1所示。如果没有振荡电路，大部分电子电路就无法正常工作。a)频谱分析仪 b)超外差收音机 c)
3、电视机图 4-1 振荡电路应用2018/5/7 44.1.1振荡电路的组成框图及类型 【 正弦波振荡电路的组成框图 】 正弦波振荡电路由放大电路、反馈电路、选频电路、稳幅电路四部分组成，如图 4-3所示。 图 4-3 正弦波振荡电路的组成框图 放大电路 ： 通过放大电路，可以控制电源不断地向振荡系统提供能量，以维持等幅振荡，这是满足幅度平衡条件必不可少的。所以放大电路实质上是一个换能器，它起补偿能量损耗的作用。正反馈电路 ： 它将放大电路输出量的一部分或全部返送到输入端，使电路产生自激，这是满足相位平衡条件必不可少的。实质上，它起能量控制作用。选频电路 ： 它只对某个特定频率的信号产生谐振，只
4、有这个特定的频率信号才能使电路满足自激振荡的条件，对于其他频率信号，由于不能满足自激振荡条件，从而受到抑制，其目的在于使电路产生单一频率的正弦波信号。稳幅电路 ： 它用于稳定振荡信号的振幅。它可以采用热敏元件或其他限幅电路，也可以利用放大电路自身元件的非线性来完成。2018/5/7 5【 正弦波振荡电路的类型 】 表 4-1给出了各种正弦波振荡电路的类型。表 4-1 正弦波振荡电路的类型 2018/5/7 64.1.2 自激振荡的条件 能够产生自激振荡，必须满足一定条件。产生自激振荡的条件是，即反馈信号与输入信号大小相等，相位相同。（ 1）相位平衡条件反馈信号与所输入信号的相位同相，就是正反馈
5、。式中 表示放大电路的相移， 表示反馈电路的相移。（ 2）振幅平衡条件，反馈信号幅度与输入信号的幅度相同。式中 A为放大电路开环增益； F为反馈电路的反馈系数。 振荡电路接通电源后，由于电路里会有频率范围很宽的噪声，比如晶体管和电阻内的热噪声，这一信号在选频电路的作用下选出频率为的信号被振荡电路放大，又经反馈电路送回到放大电路的输入端，形成一个循环往复循环下去，振荡就形成了。但是这种循环放大过程不可能使信号的振幅无限制地放大下去，因为受到晶体管非线性特征的限制，放大倍数逐渐减小，振幅达到某一数值后就不再增大，达到平衡状态，振荡电路进入稳幅振荡。2018/5/7 74.2 常用振荡器正弦波振荡电
6、路的输出波形为正弦波。下面根据产生正弦波的电路组成的不同，分别介绍 RC振荡电路、 LC振荡电路、石英晶体振荡电路。4.2.1 RC桥式振荡器 【 电路组成 】 桥式振荡器电路是用 RC选频反馈网络和基本放大器组成。如图 4-4所示，该电路是由同相放大器和具有选频作用的 RC串并联正反馈网络（即选频网络）组成的。 a) RC桥式振荡电路原理图 b) RC桥式振荡电路连线图图 4-4 RC桥式振荡电路原理图及连线图2018/5/7 8【 振荡条件 】 集成运放 LM741组成同相放大电路， 6引脚输出频率为的信号通过 RC串并联网络反馈到放大器的输入端 3引脚。因为 RC选频网络的反馈系数 ,因
7、此，只要使放大倍数，就能满足振幅平衡条件；由于同相放大器的输入信号与输出信号的相位差为 0 ，RC串并联选频网络的移相也为 0 ，所以信号的总相移满足相位平衡条件，属于正反馈。【 振荡频率 】 RC桥式振荡器的振荡频率取决于 RC选频网络的 R1、 R2、 C1、 C2参数。通常情况下， ,振荡频率为：对于低频应用而言，可以使用 RC振荡电路。 2018/5/7 94.2.2 LC振荡器 LC正弦波振荡器电路采用 LC并联回路作为选频网络，它主要用来产生高频正弦波信号，振荡频率通常在 1MHZ以上。通常在高频信号发生器、各种高频设备中的本振中应用，如图 4-5所示。 a)高 频 信号 发 生器 b)高 频 接收机 c) 高 频 感 应 器图 4-5 LC振荡电路的应用 LC振荡电路可分为变压器耦合式振荡电路和三点式振荡电路。2018/5/7 10
