电子技术与实训 教学课件 作者 刘陆平 第4章 正弦波振荡器.ppt

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1、第4章正弦波振荡器本章学习目标:4.1正弦波振荡器的工作原理4.2LC正弦波振荡器4.3RC正弦波振荡器4.4石英晶体正弦波振荡电器第4章正弦波振荡器本章学习目标:正弦波振荡器的基本组成和分类；正弦波振荡器的平衡条件和起振条件；LC正弦波振荡器的工作原理和优缺点；RC正弦波振荡器的工作原理和优缺点；石英晶体正弦波振荡器的工作原理和优缺点。返回4.1正弦波振荡器的工作原理4.1.1正弦波振荡器的基本组成和分类反馈式振荡器是振荡回路通过正反馈网络与有源器件连接构成的振荡电路。反馈式振荡器实质上是建立在放大和反馈基础上的振荡器，这是目前应用最多的一类振荡器。反馈式振荡器的原理方框图如图4-1所示。

2、由图可知，当开关S在1位置时，放大器的输入端外加一定频率和幅度的正弦波信号，这信号经放大器放大后，在输出端产生输出信号，输出信号经反馈网络后，并在反馈网络输出端得到反馈信号，若与不仅大小相等，而且相位也相同，即实现了正反馈。4.1正弦波振荡器的工作原理如果此时我们除去，并将开关S转接到2位置，使放大器和反馈网络构成一个闭合回路，这时，在没有外加输入信号的情况下，输出端仍有一定幅度的电压输出，从而实现了自激振荡的目的。为了使振荡器的输出是一个固定频率的正弦波，也就是说自激振荡只能在某一频率上产生，而在其它频率上不能产生。则图4-1所示的闭合回路内必包含有选频网络，使得只有选频网络中心频率的信号

3、满足与相同的条件而产生自激荡，其它频率的信号则不满足与相同的条件而不产生自激振荡。4.1正弦波振荡器的工作原理但是，反馈式振荡器，它的最初的输入信号又是如何产生的呢？由于反馈式振荡器电路是一个闭合正反馈系统，当振荡回路内产生微弱的电干扰时，将送到放大器的输入端，而成为最初的输入信号。又由于电干扰信号的频率范围很宽，经过振荡器电路的选频网络后，只将其中某一频率的信号反馈到放大器的输入端，而其它频率的信号将被抑制。4.1正弦波振荡器的工作原理被放大后的某一频率分量经反馈加到输入端，幅度得到增大，再经放大→反馈→放大→反馈的几回循环，某一频率信号的幅度将不断增大，振荡由小到大而建立起来。但是随着振

4、幅的增长，放大器将进入非线性工作区，放大器的增益将随之下降，最后当反馈电压正好等于原输入电压时，振荡幅度不再增大而进入平衡状态。所以，从以上分析可知，反馈式振荡器还应包括选频部分和稳幅环节（有的教材把稳幅环节和放大部分放在一起）。所以说反馈式振荡器应该主要有下面四大部分组成。4.1正弦波振荡器的工作原理1.具有控制能量转换的有源部分：如晶体管、场效应管等；2.具有使输出一定频率的选频网络：如LC调谐回路、石英晶体振荡器等；3.具有把输出信号反送到输入端的反馈网络：如电感反馈、电容反馈等；4.具有把输出信号稳定的稳幅环节：如稳压管等；4.1正弦波振荡器的工作原理其中选频网络根据组成元件的不同，

5、可分为LC选频网络、RC选频网络和石英晶体选频网络。所以，根据选频网络的不同，反馈式振荡器可分为LC反馈式振荡器、RC反馈式振荡器和石英晶体反馈式振荡器。而LC反馈式振荡器又可分为互感耦合（或称变压器）反馈式振荡器、三点式反馈式振荡器（电感三点式反馈式振荡器和电容三点式反馈式振荡器）。4.1正弦波振荡器的工作原理4.1.2正弦波振荡器的平衡条件和起振条件1.平衡条件前面已经论过，在图4-1中当开关S由1端转接到2端时，且反馈电压等于放大器输入电压时，振荡器就能维持等幅振荡，并有一个稳定的电压输出。我们把电路此时的状态叫平衡状态，所以我们把＝称为电路振荡的平衡条件。4.1正弦波振荡器的工作原理

6、根据图4-1可得和之间的关系为:又因为=，所以，电路振荡的平衡条件为根据上式可得到自激振荡的两个基本条件为（1）相位平衡条件:φa+φf＝2nπ（n＝0，1，2，3，···）也就是说，放大器与反馈网络的相位应相同，或者说，它们的相位差应等于2π的整数倍，以获得正反馈。（2）振幅平衡条件:AF＝14.1正弦波振荡器的工作原理也就是说，放大器与反馈网络组成的闭环回路系统中，电压放大倍数的模和反馈系数的模乘积等于1，或者说，其环路传输系数等于1，即反馈电压与输入电压的大小相等。要使反馈式振荡器输出一个具有稳定幅值和固定频率的交流电压，相位平衡条件和振幅平衡条件一定要同时得到满足，它们适应于任何类型

7、的反馈式振荡器。平衡条件是研究振荡器的基础，利用振幅平衡条件可以确定振荡幅度，利用相位平衡条件可以确定振荡频率。4.1正弦波振荡器的工作原理2.起振条件为了使振荡器在接通直流电源后能够自动振荡，即产生自激振荡，则要求反馈电压与输入电压在相位上应同相；在幅值上则要求＞。在开始振荡时，必须使AF＞1。起振后，振荡幅度迅速增大，使晶体管工作进入到非线性区，以致使电压增益A下降，直至AF＝1，振荡幅度不再增大，达到稳