71正弦波振荡电路..doc

第7章 信号产生电路 7.1 正弦波振荡电路 教学要求 ????????????????????????????? ???????????????????????????? 掌握RC桥式振荡电路的工作原理； ????????????????????????????? 理解变压器反馈式、三点式LC及石英晶体振荡电路的原理。 引言 ??? 信号产生电路通常也称振荡器，用于产生一定频率和幅度的信号。按输出信号波形的不同可分为两大 类，即正弦波振荡电路和非正弦波振荡电路，而正弦波振荡电路按电路形式又可分为RC振荡电路、LC振荡 电路和石英晶体振荡电路等；非正弦波振荡电路按信号形式又可分为方波、三角波和锯齿波振荡电路等。 ??? 振荡电路的性能指标主要有两个：1.要求输出信号的幅度要准确而且稳定；2.要求输出信号的频率要 准确而且稳定。一般来讲准确度比稳定度容易做到，而幅度稳定比频率稳定容易实现。此外输出波形的失 真度、输出功率和效率也是较重要的指标。 ?? 一、正弦波振荡电路的工作原理 ? （一）振荡产生的基本原理 ??? 当反馈信号等于放大器的输入信号时，振荡电路的 输出电压不再发生变化，电路达到平衡状态，因此 将反馈信号等于放大器的输入信号称为振荡的平衡条件。另外注意，这里的反馈信号和放大器的输入信号 都是复数，所以两者相等是指大小相等而且相位也相同。 ? ???? 2.振荡的起振条件 ??? 为使振荡电路在接通直流电源后能够自动起振，则在相位上要求反馈电压与输入电压同相，在幅度上 要求Uf＞Ui，因此振荡的起振条件也包括相位条件和振幅条件两个方面，即 ??????? ? （三）电路的组成和起振的判断 ? ?? 二、RC振荡电路 ??? 采用RC选频网络构成的振荡电路称为RC振荡电路，它适用于低频振荡，一般用于生产1Hz~1MHz的低频 信号。常用的RC振荡电路有RC桥式振荡电路和RC移相式振荡电路。 ?? （一）RC桥式振荡电路 ????? 1.RC ? ????? 2.RC桥式振荡电路 ??? 将RC 所示，运算放大器的输入端和输出端分别跨接在电桥的对角线上，故把这种振荡电路称为RC桥式振荡电 路。图中Rf采用了具有负温度系数的热敏电阻，用以改善振荡波形、稳定振荡幅度。负反馈支路中 采用热 敏电阻有不但使RC桥式振荡电路的起振容易，振幅波形改善，同时还具有很好的稳幅特性，所以实用RC桥 式振荡电路中的热敏电阻的选择是很重要的。 ???? ???? 3）稳幅措施 ??? Au 为非线性，起振时，应使 Au 3，稳幅后 Au = 3。 ? ?? (二)RC ????RC 移相式振荡电路如下图所示，电路采用三节RC超前相移网络，三节相移网络对不同频率的信号产生 的相移是不同的，电脑其中总有一个频率的信号，通过此网络产生的相移刚好为180°，满足相位平衡条件 而产生振荡，该频率即为振荡频率f0。 ??? RC 移相式振荡电路具有结构简单、经济方便等优点。其缺点是选频性能较差，频率调节不方便，由于 输出幅度不够稳定，输出波形较差，一般只用于振荡频率固定，稳定性要求不高的场合。 ?? 三、LC振荡电路 ??? 采用LC谐振回路作为选频网络的振荡电路 称为LC振荡电路，它主要用来生产高频正弦振荡信号，一般 在1MHz以上。根据反馈形式的不同，LC振荡电路可分为变压器反馈式和三点式振荡电路。 ?? （一）变压器反馈式LC振荡电路 ???? 1.LC并联谐振电路 ?? Q用来评价回路损耗的大小，一般在几十到几百范围。由以上分析可知，并联谐振的本 质是电流谐振，并联谐振具有很好的选频作用。??????? ???? 2. ??? 变压器反馈式振荡电路原理如下图所示。L、Lf组成变压器，其中L为次侧线圈电感，Lf为反馈线圈电 感，用来构成正反馈。L、C构成并联谐振回路，作为放大器的负载，构成选频放大器。由于LC回路的选频 作用，电路中只有等于谐振频率的信号得到足够的放大，只要变压器一、二次间有足够的偶合度，就能满 足振荡的幅度条件而产生正弦波振荡，其振荡频率决定于LC并联谐振回路的谐振频率?0。 ? ?? （二）三点式LC振荡电路 ????三点式LC振荡电路的特点是电路中LC并联谐振回路的三个端子分别与放大器的三个端子相连， 故而称 为三点式振荡电路。 ???? 1.电感三点式振荡电路 ??? 电感三点式振荡电路（又称哈特莱振荡器）如上图所示。三极管V构成共发射极放大电路，电感L1、L2 和电容C构成正反馈选频网络。谐振回路的三个端点1、2、3分别与三极管