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*第五章正弦波振荡电路

教学重点

1．掌握正弦波振荡条件、电路组成。

2．掌握LC振荡电路振荡频率计算、起振条件。

3．掌握RC桥式振荡电路组成和振荡条件。

4．搭建、调试RC桥式正弦波振荡器功能电路。

教学难点

1．正弦波振荡可能性的判断。

2．理解各种振荡电路组成。

学时分配

序号

内容

学时

1

5.1自激振荡

2

2

5.2常用振荡电路

2

3

技能实训：RC桥式正弦波振荡电路的制作

4

4

本章总学时

8

5.1自激振荡

振荡器产生的信号是“自激”的，通常称为自激振荡器。

5.1.1自激振荡的形成

1．自激振荡的现象

通过扩音系统中的自激现象，感受放大器自激的效果。

声波

声波

扩音机

电信号

放大后的电信号

输入

输出

2．正弦波振荡电路的组成

uouf

uo

uf

ui=0

ui′

放大器

A

选频网络

稳幅电路

反馈电路

F

（1）放大电路

（2）反馈网络

（3）选频网络

（4）稳幅电路

由于电路通电的瞬间，电路将产生微小的噪声或扰动信号→电路对频率为f0的正弦波产生正反馈过程，则输出信号uo↑→uf↑（ui′↑）→uo↑↑。于是uo越来越大，由于管子的非线性特性，当uo的幅值增大到一定程度时，放大倍数将减小（稳幅）→电路达到动态平衡。

5.1.2自激振荡产生的条件

1．相位平衡条件

要维持振荡，电路必须是正反馈，其条件是：=0或=＋=2nπ（n=0，1，2，3…）。其中为放大器的相移，为反馈电路的相移，为相位差。

即，反馈电压的相位与净输入电压的相位必须相同，即反馈回路必须是正反馈。

2．振幅平衡条件

自激振荡的振幅平衡条件是：AF≥1。

即，要维持等幅振荡，反馈电压的大小必须等于净输入电压的大小，即uf=ui′。

5.2常用振荡电路

正弦波振荡电路按反馈网络性质分类可分为两大类：

RC振荡电路由电阻、电容元件和放大电路组成的振荡电路

LC振荡电路（含石英晶体振荡电路）是由电感、电容元件和放大电路组成的振荡电路

5.2.1RC桥式振荡电路

做一做：用示波器观察RC振荡电路产生的正弦波形

1．RC网络的选频特性

将电阻R1与电容C1串联、电阻R2与电容C2并联所组成的网络称为RC串并联选频网络，如图所示。通常选取R1=R2=R，C1=C2=C。

1）谐振频率f0取决于选频网络R、C元件的数值，计算公式为：f0=

R

R1

R2

C1

C2

uo

＋

－

＋

－

ui

(a)RC串并联网络

(b)幅频特性和相频特性

90°

－90°

10f

0.1f

f0

0°

φ

f

f

uo

10f

0.1f

f0

1/3

2）当输入信号的频率f=f0时，输出电压uo幅度最大为。其输出信号与输入信号之间的相移φF=0。

3）在f≠f0，输出电压幅度很快衰减，其存在一定的相移。所以RC串并联网络具有选频特性。

2．RC桥式正弦波振荡电路

（1）电路组成

由R1C1和R2C2构成具有选频作用的正反馈支路

由同相输入运放构成的放大器，二者构成了正反馈放大器。

（2）振荡原理

1）相位条件同相放大器的输入与输出信号相位差为0o，RC串并联选频网络的移相也为0o，满足正弦波振荡的相位平衡条件。

2）幅度条件f=f0时，RC选频网络反馈系数F=1/3。同相放大器的放大倍数A=1＋，只要R3和R4的取值满足R4≥2R3时，A≥3，振荡电路就满足振荡的幅度平衡条件AF≥1。

（3）振荡频率。

通常情况下选取R1=R2=R，C1=C2=C，则振荡频率为：f0=

3．RC振荡电路的稳幅

如图所示是利用二极管的非线性特性自动完成稳幅的。

当振荡电路输出幅值增大时，流过二极管的电流增大使二极管的动态电阻减小、同相放大器的负反馈得到加强，放大器的增益下降，从而使输出电压稳定。

电阻R4选用负温度系数热敏电阻，当输出电压升高时，通过负反馈电阻R4的电流增大，即温度升高，R4阻值减小，负反馈增强，输出幅度下降，从而实现稳幅。

电阻R3选用正温度系数的热敏电阻，同样可以实现稳幅。

电路评价：

RC桥式振荡电路的频率调节方便，波形失真度小，频率调节范围宽，适用于所需正弦波振荡频率较低的场合。当振荡频率较高时，应选用LC正弦波振荡电路。

5.2.2LC正弦波振荡电路

做一做：用示波器观察LC正弦波振荡电路产生的正弦波形

LC正弦波振荡电路是一种高频振荡电路。常用的LC正弦波振荡电路有变压器反馈式、电感三点式和电容三点式三种。

1．LC并联网络的选频特性

LC振荡电路采用LC并联谐振电路作为选频网络，如图所示，其中R表示电感和电容的等效损耗电阻。

C

C

L

R

＋

－

ui

i

LC

LC并联谐振回路

信号频率f较低时，电容的容抗很大，网络呈感性；

在信号频率f较高时，网络呈容性；

只有当f=f0时，网