电子技术教学课件作者顾海远第6章.ppt

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1、第6章正弦波振荡电路6.1正弦波振荡器的基本原理6.2RC正弦波振荡电路6.3LC振荡电路6.4石英晶体振荡电路实验操作与技能训练6:正弦波振荡电路返回6.1正弦波振荡器的基本原理正弦波和非正弦波常常作为信号源，被广泛地应用于无线电通信、自动测量和自动控制等系统中。振荡器的特点是在没有输入信号的条件下，能自动输出交流信号。振荡器实质上是一种正反馈放大器，它把直流电源能量转化成交流振荡能量。本章主要讨论正弦波振荡电路首先从产生正弦波振荡的条件出发，讨论正弦波振荡电路的基本原理，然后介绍几种典型的RC,LC振荡电路和由石英晶体组成的正弦波振荡电路。正弦波振荡电路是用

2、来产生一定频率和幅度的正弦交流信号的。其频率范围很广，可以从零点几赫兹到几百兆赫兹以上;输出功率可以从几毫瓦到几十千瓦。下一页返回6.1正弦波振荡器的基本原理当放大电路中的反馈满足一定条件时，电路就会产生自激振荡。在放大电路中，自激是非正常工作状态，必须设法消除它。而本节讨论的振荡电路，正是利用自激振荡产生正弦波。6.1.1平衡振荡的条件在图6.1中，A是放大电路，F是反馈网络。当将开关S合在端点1上时，就是一般的交流放大电路。在放大电路的输入端加上一个正弦波电压，则产生输出电压。如果将输出信号Uo反馈到输入端，反馈电压为Uf，并设法使Uf与Ui大小相等，相位相

3、同，则反馈电压Uf就可以取代外加输入电压Ui。此时，将开关合在端点2上，去掉信号源而接上反馈电压，输出电压仍保持不变。上一页下一页返回6.1正弦波振荡器的基本原理这样在放大电路的输入端不外接信号的情况下，输出端仍有一定频率和幅度的正弦波信号输出，这样就形成自激振荡。振荡电路的输入信号是从自己的输出端反馈回来的反馈电压，即因为则式(6-1)就是振荡的平衡条件，它包括相位平衡条件和幅度平衡条件。两者缺一不可。上一页下一页返回6.1正弦波振荡器的基本原理1.相位平衡条件式中，φA、φF分别为A和F的相位角。式(6-2)说明，反馈电压Uf和输入电压Ui要同相，即必须是正

4、反馈。因此，反馈电路连接必须正确，否则不能产生振荡。2.幅度平衡条件式(6-3)说明要有足够的反馈量，当

5、AF

6、=1时，反馈电压的幅度等于输入电压的幅度,若反馈电压幅度小于输入电压的幅度,则不能振荡。上一页下一页返回6.1正弦波振荡器的基本原理6.1.2正弦波振荡电路的起振条件幅度平衡条件AF=1，是表示振荡电路已经达到稳幅振荡时的情况。但满足AF=1的平衡条件并不能使电路起振。只有在AF>1的情况下，经过环路由小到大的放大，逐步建立起稳定的振荡。而最初的信号，来自电路接通电源时电压或电流的冲击，冲击信号中包含有无数广的频率分量，其中包括电路的振荡频率信号，通过

7、选频网络的作用，把这个特定的频率信号选出来，把其他频率分量抑制掉。因此，正弦波振荡电路要起振，必须满足AF>1的起振条件(也是增幅振荡的条件)。上一页下一页返回6.1正弦波振荡器的基本原理电路起振后，振荡幅度逐渐增大，但幅度不会无限地增大，当信号幅度增大到一定程度时，通过稳幅环节的作用，电压放大倍数

8、A

9、将降低，最后达到AF=1时，振荡幅度便不再继续增大，振荡电路便自动稳定在某一振荡幅度上。从AF>1到AF=1，这是自激振荡建立的过程。6.1.3正弦波振荡电路的组成与分类1.正弦波振荡电路的组成从上面的分析可知，正弦波振荡电路是由放大电路和正反馈网络组成，此外，

10、为了得到单一频率的正弦波，并且使振荡电路稳定工作，电路中还应包含选频网络和稳幅环节。上一页下一页返回6.1正弦波振荡器的基本原理选频网络的功能是从很宽的频率信号中选择出单一频率的信号送到放大器的输入端，而将其他频率的信号进行衰减。常用的有RC选频网络、LC选频网络和石英晶体选频网络等选频网络可以单独存在，也可以和放大电路或反馈网络结合在一起。振荡器的振荡频率由选频网络的参数决定。稳幅环节的作用有两个:一是完成起振时AF>1到平衡时AF=1的自动转换，二是稳定输出电压振荡的幅度，抑制振荡中产生的谐波。稳幅环节一般是靠放大电路中的非线性元件来实现的，它是振荡电路中不

11、可缺少的部分。2.正弦波振荡电路的分类根据选频网络所选用的元件不同，正弦波振荡电路一般分为三种类型:上一页下一页返回6.1正弦波振荡器的基本原理(1)RC振荡电路选频网络由RC元件组成，常用于低频振荡。(2)LC振荡电路选频网络由LC元件组成。根据选频网络的结构和LC的连接形式不同，又分为变压器反馈式、电感三点式和电容三点式等。LC振荡电路的工作频率较高，一般在几十kHz以上。它们可以直接输出较大的功率，放大器可以工作在非线性区，常用于高频电子电路或设备中。(3)石英晶体振荡电路选频网络为石英晶体，根据石英晶体的工作状态和连接形式不同，它可以分为并联式和串联式两

12、种石英晶体振荡电路。石英