9.2.1 振荡基础知识 振荡条件 起振 稳幅 振荡电路的基本组成部分 振荡电路的分析方法

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1 9.2.1 振荡基础知识 振荡条件 起振 稳幅 振荡电路的基本组成部分 振荡电路的分析方法
振荡基础知识 振荡条件 起振 稳幅 振荡电路的基本组成部分 振荡电路的分析方法 振荡电路：无外加信号，输出一定频率一定幅值的信号。

2 1. 振荡条件 + 反馈电路的方框图： 考虑耦合电容、极间电容等的影响 负反馈 自激条件: Xi Xd Xo Xf 基本放大电路A
正反馈 在电扰动下，对于某一特定频率f0的信号形成正反馈 受正反馈网络影响不考虑极间电容等的影响 相位平衡条件 幅度平衡条件 振荡平衡条件:

3 2. 起振 起振的幅度条件是： 满足上述条件后，一旦电源接通，随着时间增加输出幅度增大。增大到一定程度后，放大电路中晶体管将进入饱和或截止状态，输出正弦波将失真。——应采取稳幅措施。

4 3. 稳幅 起振的幅度条件是： 稳定的幅度条件为： 输出量稳定值 每次反馈输出量都增大,直至平衡。

5 4. 振荡电路的基本组成部分 常用选频网络所用元件分类： 振荡电路的基本组成部分:
放大电路—— 没有放大，不可能产生振荡。 要保证放大电路具有放大功能。 反馈网络—— 形成正反馈，以满足相位平衡条件。 选频网络—— 以产生单一频率的正弦波(RC、LC)。 反馈网络与选频网络常合二而一 常用选频网络所用元件分类： RC正弦波振荡电路：几百kHz以下 LC正弦波振荡电路：几百kHz～几百MHz 石英晶体正弦波振荡电路：振荡频率稳定 稳幅电路—— 以保证输出端得到不失真的正弦波（非线性环节）。

6 5. 振荡电路的分析方法 振荡电路的分析方法: 是否存在主要组成部分； 放大电路能否正常工作，即是否有合适的Q点，信号是否可 能正常传递；
是否满足相位条件，即是否存在 f0 ； 是否满足幅值条件，即是否可能起振。 相位条件的判断方法——瞬时极性法： 断开反馈，在断开处给放大电路加 f＝f0的信号vi，且规定其极性，然后根据vi的极性→ vo的极性→ vf的极性。若vf与vi极性相同，则电路可能产生自激振荡；否则电路不可能产生自激振荡。

7 9.2.2 RC正弦振荡电路 RC桥式振荡电路 RC串并联网络的频率特性 稳幅措施 RC桥式振荡电路仿真 场效应管稳幅音频信号发生器
移相式选频网络和移相式振荡电路 移相式选频网络 移相式RC振荡电路

8 1. RC桥式振荡电路 桥式RC振荡电路结构: 放大电路 选频和反馈网络

9 RC串并联网络的频率特性 在频率从0 — ∞中必有一个频率f0，使φF＝0o。 高频段 低频段 -20 -40 45 90
H f 10f -20 -40 45 90 -20dB/十倍频 -3 0.1f H f 10f -20 -40 -45 -90 -20dB/十倍频 -3 在频率从0 — ∞中必有一个频率f0，使φF＝0o。

10 RC串并联网络的频率特性

11 RC串并联网络的频率特性 Z1 Z2 谐振频率

12 RC串并联网络的频率特性 幅频特性: 相频特性: 当 f=f0 时的反馈系数为F=1/3 ,与频率f0的大小无关。

13 RC桥式振荡电路 1) 是否可用共集放大电路？ 2) 是否可用共基放大电路？
所配放大电路应引入电压串联负反馈，电压放大倍数略大于3。可采用同相比例运算电路。

14 RC桥式振荡电路 放大电路 Rf > 2R1 振荡频率: 改变电容可以粗调频率，改变电位器滑动端可以微调频率。

15 稳幅措施 稳幅措施1 : Rf 采用负温度系数的热敏电阻 R1采用正温度系数的热敏电阻 稳幅措施2 :利用非线性器件稳幅 D1 D2 C
Vo Rf R1 C R Vf D1 D2

16 RC桥式振荡电路仿真

17 场效应管稳幅音频信号发生器 RC选频网络 场效应管稳幅音频信号发生器 稳幅电路：
输出经D整流和R4C3滤波后，经R5和RP4分压加在场效应管栅极。输出幅度增大，VGS负向增大，RDS增大使放大倍数减小。 频率范围： 0.3uF:18~221Hz 0.03uF:180~2.21KHz 0.003uF:1.8~22.K1Hz 场效应管稳幅音频信号发生器

18 2. 移相式选频网络和移相式式振荡电路 移相式选频网络: 超前移相式选频网络 滞后移相式选频网络 270 180 C Vo Vf R
2. 移相式选频网络和移相式式振荡电路 移相式选频网络: f/f0 1 270 180 超前移相式选频网络 Vo C R Vf f/f0 1 -270 -180 滞后移相式选频网络

19 移相式RC振荡电路 超前移相式RC振荡器 C R Vo Rf R1 Vo Rf R1 C R 滞后移相式RC振荡器

20 例1:试用相位平衡条件判断电路能否产生振荡
Re R1 R2 R4 R3 R C VCC -VEE

21 例2: 连接电路使之产生正弦波振荡 在图示电路中，连线使之成为正弦波振荡电路。 vo

22 作业 9.6.2 9.6.6 9.6.8

23 9.2.3 LC 正弦波振荡电路 变压器反馈式 电感三点式 电容三点式 分类
LC正弦波振荡电路可产生1MHz以上的正弦波信号，而一般运放频带较窄，高速运放价格昂贵，所以LC振荡电路中的放大器一般采用分立元件组成。

24 1. LC 并联回路的基本特性 R: 回路的等效耗损电阻 LC 并联回路 等效阻抗:

25 LC 并联回路的基本特性 a. 谐振频率 b. 谐振时的等效阻抗 Q: 回路品质因数,用来评价回路损耗的大小, 一般为几十到几百

26 LC 并联回路的基本特性 c. 谐振电流 LC 并联回路 谐振时,回路呈纯电阻性,这时 V 与 I 同相 输入电流: 谐振电流: 即

27 LC 并联回路的基本特性 d. 回路的频率特性: 在 f = f0 时,回路为纯阻性,且阻抗最大
谐振回路的选频性能主要取决于Q, Q越大,选频性能越好

28 2. 选频放大器 + vo - vi VCC Tr2 Rb1 RL C Tr1 L T Cb Ce Rb2 Re
2. 选频放大器 C L RL vi Rb1 Rb2 Tr1 Tr2 Cb Re Ce T VCC + vo - 当输入信号频率等于LC回路谐振频率时输出信号最大

29 3.变压器反馈式正弦波振荡器 相位条件：LC并联回路作为BJT的负载，反馈线圈L2与电感线圈Ｌ相耦合,将反馈信号送入BJT的基极。交换反馈线圈的两个同名端可使反馈极性发生变化。 幅度条件：调整反馈线圈的匝数可以改变反馈信号的强度，以使正反馈的幅度条件得以满足。 电感反馈式 必要吗？ 稳幅：当振幅大到一定程度时， BJT进入非线性区，波形出现失真，幅值不再增加，达到稳幅目的。 选频：虽然波形出现了失真，但由于LC谐振电路的Q值很高，选频特性好，所以仍能选出0的正弦波信号。 输出电压的波形一般失真不大。 特点：易振，波形较好；耦合不紧密，损耗大，频率稳定性不高。

30 + _ + 变压器反馈式正弦振荡器分析方法 同名端的判断:先找出交流公共端,如果输出端与反馈端互为同名端则同相,否则反相
判断能否产生振荡的一般方法和步骤： a. 检查电路的组成部分 c. 将电路在放大器输入端断开，利用瞬时 极性法判断电路是否满足相位平衡条件 b. 检查放大电路是否正常工作 d. 分析是否满足振荡产生的幅度条件。 一般AF应略大于1

31 例3: 试用相位平衡条件判断电路能否产生振荡
C1 C R2 R1 VCC C2 C R2 R1 VCC R3 C1 C1 C R2 R1 VCC R3

32 4.三点式正弦振荡器 电容三点式 电感三点式 常见三点式电路 三点式电路的分析方法

33 电容三点式 L C1 C2 Vbe Vce Vf + - I LC1支路呈感性,电流滞后电压90度；C1上电压滞后电流90度
VCC L Cb1 Cb2 C1 C2 L C1 C2 Vbe Vce Vf + - I LC1支路呈感性,电流滞后电压90度；C1上电压滞后电流90度 若要振荡频率高，则L、C1、C2的取值就要小。当电容减小到一定程度，晶体管的极间电容将并联在C1和C2上，影响振荡频率。 矢量图 特点：波形好，振荡频率调整范围小，适用于频率固定的场合。

34 电感三点式(电感反馈式振荡器 ) L1C支路呈容性,电流超前电压90度; L1上电压超前电流90度 Vbe Vce Vf I
VCC L2 Cb1 Cb2 C L1 Ce L2 C L1 Vce Vf + - I Vbe L1C支路呈容性,电流超前电压90度; L1上电压超前电流90度 Vbe Vce Vf I O 电感的三个抽头分别接晶体管的三个极，故称之为电感三点式电路。 特点：耦合紧密，易振，振幅大，C用可调电容可获得较宽范围的振荡频率。波形较差，常含有高次谐波。

35 三点式电路的分析方法 A：放大电路： 1,3：输入端 2,3：输出端 X2：电路负载 X1，X3起反馈作用 A 三点式电路的分析方法理论推导
Vo 1 3 2 A 三点式电路的分析方法理论推导 判断方法: 对于反相放大电路，X1 、X2 必须是同类电抗元 件，X3 与X1 或X2 是不同类电抗元件； 对于同相放大电路，X1 、X2 必须是不同类电抗 元件，X3 与X1 或X2 是同类电抗元件。

36 常见的电感三点式电路

37 常见的电容三点式电路

38 两种改进型电容三点式振荡电路 克拉泼电路 (Clapp) 西勒电路 (Seiler )

39 例4: 用相位平衡条件判断电路能否产生振荡 VCC VCC C2 L Cb1 C1 Cb1 C2 L C1 Cb2 Cb2 VCC VCC

40 判断三点式电路能否产生振荡 同名端如何标电路才能起振？ 判断该电路是否可能产生正弦波振荡 改错使该电路可能产生正弦波振荡

41 9.2.4 石英晶体正弦波振荡电路 1. 频率稳定问题 频率稳定度一般由 来衡量 ——频率偏移量。 ——振荡频率。
石英晶体正弦波振荡电路 1. 频率稳定问题 频率稳定度一般由 来衡量 ——频率偏移量。 ——振荡频率。 Q值越高，选频特性越好，频率越稳定。 LC振荡电路 Q ——数百 石英晶体振荡电路 Q —— 

42 石英晶体正弦波振荡电路 2. 石英晶体的基本特性与等效电路 结构 压电效应 压电谐振 交变电压 机械振动 交变电压
机械振动的固有频率与晶片尺寸有关，稳定性高 当交变电压频率 = 固有频率时，振幅最大 压电谐振

43 石英晶体谐振分析 L、C组成串联谐振电路 L、C、C0组成并联谐振电路 因此晶体有两个谐振频率： 串联谐振频率: 并联谐振频率:

44 石英晶体谐振分析 串联谐振时有最小阻抗，且相移为0。 并联谐振时有最大阻抗，相移不为0。 一般C<<C0 ，fs与fp接近
感性 在电路中的作用： 作电感 (并联谐振) 串联谐振 阻性 容性

45 石英晶体正弦波振荡电路 实际使用时外接一小电容Cs 则新的谐振频率为 由于 调整

46 石英晶体振荡电路 哪种基本接法？ 工作在哪个区？ 作用？

47 思考题： 问题：谐振与振荡是相同的吗？ 思考题： 正弦振荡与非正弦振荡的原理有什么不同之处？

48 作业 9.7.1 9.7.2 9.7.6