第9章 正弦波发生电路

第9章正弦波形发生电路与有源滤波电路9.1产生正弦波振荡的条件9.2RC正弦波振荡电路9.3LC正弦波振荡电路本章要求了解产生正弦波振荡的幅值条件与相位条件；掌握RC正弦波振荡电路、LC正弦波振荡电路（包括变压器耦合式、电容式和电感式）的电路结构及工作原理，掌握振荡频率与电路参数的关系。产生正弦波振荡的条件（1）自激振荡条件当开关S→1ioUAUiofUFAUFU放大电路A(j)12iU反馈电路F(j)oUfUS若开关S→2(忽略开关S的切换时间)反馈电压iifUUFAU且使则可由替代原外加激励，电路即可输出，产生自激振荡。fUiU自激振荡条件1FA1FAnFA2---幅值平衡条件---相位平衡条件正弦波振荡电路是在没有外加输入信号的情况下依靠电路自激振荡而产生正弦波输出电压的电路。起振条件1FA正弦波振荡电路的组成与分类放大电路：保证电路能够有从起振到动态平衡的过程，使电路获得一定幅值的输出量，实现能量的控制。选频网络：确定电路的振荡频率，使电路产生单一频率的振荡，即保证电路产生正弦波振荡。正反馈网络：引入正反馈，使放大电路的输入信号等于反馈信号稳幅环节：非线性环节，使输出信号幅值稳定组成产生正弦波振荡的条件（2）分类RC正弦波振荡电路LC正弦波振荡电路石英晶体正弦波振荡电路频率较低，一般在1MHz以下频率一般在1MHz以上振荡频率非常稳定产生正弦波振荡的条件（3）正弦波振荡电路的组成与分类产生正弦波振荡的条件（4）判断是否产生正弦波振荡的方法（1）观察电路是否包含了放大电路、选频网络、正反馈网络和稳幅环节四个部分；（2）判断放大电路是否能够正常工作；（3）利用瞬时极性法判断电路是否满足正弦波振荡的相位条件（4）判断电路是否满足正弦波振荡的幅值条件nFA21FARC正弦波振荡电路（1）电路结构RC串并联式正弦波振荡电路-----文氏电桥振荡器放大器A(j)RCRC+-fU+-oU反馈与选频网络RC正弦波振荡电路（2）RC串并联网络的频率特性放大器A(j)RCRC+-fU+-oUZ1Z2212)(ZZZUUjFof反馈系数：)1(31111RCRCjRCjRCjRRCjRRCf210令2002)//(31ffffF)(3100ffffarctgFRC正弦波振荡电路（3）2002)//(31ffffF)(3100ffffarctgFRCff21031maxF00F选频31Ff0fFmaxF放大器的选择RCRCfUoU+-Δ∞+10kΩ0.005F100kΩ0.005FRf20kΩR1Rw6.8kΩ5.6kΩfoUU3311wffRRRA起振条件：3fA可得：由自激振荡条件：1FARC正弦波振荡电路（4）3A稳幅措施RC正弦波振荡电路（5）热敏电阻稳幅R1：正温度系数热敏电阻wffRRRA11oU1IT1RfARf：负温度系数热敏电阻oU1ITfRRCRCfUoU+-Δ∞+10kΩ0.005F100kΩ0.005FRf20kΩR1Rw6.8kΩ5.6kΩ1IfA稳幅措施RC正弦波振荡电路（6）二极管稳幅1121RRRRRADffWf+-Δ∞+R1RRCCRWRf2Rf1D2D1oUoUDRfADU振荡频率与频率调节RCRCfUoU+-Δ∞+10kΩ0.005F10kΩ0.005FRf20kΩR1Rw6.8kΩ5.6kΩHzRCf318510005.010102121630RC正弦波振荡电路（7）振荡频率+-Δ∞+A1+-Δ∞+A2RRCCRRR1RWoUifUU)1//(1)1//()(11CjRCjRCjRUUjFof)1(2111CRRCjRRRC正弦波振荡电路（8）频率可调正弦波振荡器RCR1CoUfU+-Δ∞+A1+-Δ∞+A2RRCCRRR1RWoUifUURC正弦波振荡电路（9）放大器增益：+-Δ∞+A1+-Δ∞+A2RRRR1RWoUfU+-Δ∞+A1+-Δ∞+A2RRRR1RWoUfU+ffoURRURRRRU11)(ffoUURRU2)1(foURRU)2(112RRUUAfo)1(22111CRRCjRRRRAF101RRC当1AF调节R1可改变振荡频率，但不影响振荡条件。+-Δ∞+A1+-Δ∞+A2RRCCRRR1RWoUifUURC正弦波振荡电路（10）LC正弦波振荡电路（1）LC并联谐振回路的选频特性)1(/)(CLjRCjLjRZ通常LR)1(/CLjRCLZ22)1(/CLRCLZRCLarctg1f0fZmaxZLCf210RCLZmax00---谐振频率CLRICILI+-UIRCLUmaxRLQ0---品质因数f0fZmax01Z1Q2Q21QQmax02ZLC正弦波振荡电路（2）Q值越大，表明LC回路的频率选择性越好。IQIICL谐振时变压器反馈式正弦波振荡电路LC正弦波振荡电路（3）自激振荡条件：ReCeTRb2Rb1CbCLN1N2N3RL+-+-oUfUCCVTrLC并联选频网络分压偏置放大器反馈线圈00FA选择β、变压器匝比及有关参数实现由瞬时极性法判断得1FA稳幅环节振荡频率：CLf'021'L----从N1线圈两端看进去整个变压器的等效电感优缺点：易于产生振荡，输出电压的波形失真不大，应用范围广泛。但由于输出电压与反馈电压靠磁路耦合，因而耦合不紧密，损耗较大；并且振荡频率稳定性不高。电感反馈式正弦波振荡电路ReCeTRb2Rb1CbCN1(L1)N3RL+-+-oUCCVN2(L2)123fULC正弦波振荡电路（4）00FA由瞬时极性法判断得选择有关参数实现1FA振荡频率：CLf'021MLLL221'--电感三点式正弦波振荡电路优缺点：N2与N1耦合紧密，振幅大；当C采用可变电容时，可以获得调节范围较宽的振荡频率，最高振荡频率可达几十兆赫。由于反馈电压取自电感，对高频信号具有较大的电抗，输出电压波形中常含有高次谐波。因此常用在对波形要求不高的设备之中。电容反馈式正弦波振荡电路LC正弦波振荡电路（5）00FA由瞬时极性法判断得选择有关参数实现1FAReCeTRb2Rb1CbC1RL+-oU13fUCCVC2LCc振荡频率：LCf2102121CCCCC----电容三点式正弦波振荡电路优缺点：输出电压波形好。但调节频率时要求C1与C2同时改变，且与C1、C2相并联的晶体管极间电容易受温度影响而变化，致使振荡频率不稳定。改进型电容三点式正弦波振荡电路ReCeTRb2Rb1CbC1RL13fUCCVC2LCcCLC正弦波振荡电路（6）优点：谐振频率主要由L与C决定，而C1、C2只起分压作用，使三极管的极间电容的影响显著减小。当CC1且CC2时，谐振回路等效电容CCCC121)111(缺点：起振困难，频率调节范围不大。