第十九讲_正弦波振荡电路振荡条件及RC正弦波振荡电路

9.5正弦波振荡电路的振荡条件1.振荡条件2.起振和稳幅3.振荡电路基本组成部分正反馈放大电路如图示。（注意与负反馈方框图的差别）1.振荡条件fiaXXX若环路增益1FA则，faXX去掉，iXoX仍有稳定的输出又fafaAFFAFA所以振荡条件为1)()(FA振幅平衡条件n2)()(fa相位平衡条件说明faXX与同相位或引入的反馈为正反馈。负反馈放大电路的自激条件自激振荡反馈深度时，01FA即1FA为环路增益）（FAVf反馈网络F基本放大电路AVo–1Vid又)()()()(faFAFA得自激振荡条件1)()(kkFA180)12()()(kfkan幅值条件相位条件（附加相移）FAAA1F闭环增益起振条件2.起振和稳幅#振荡电路是单口网络，无须输入信号就能起振，起振的信号源来自何处？电路器件内部噪声1)()(FAn2)()(fa当输出信号幅值增加到一定程度时，就要限制它继续增加，否则波形将出现失真。噪声中，满足相位平衡条件的某一频率0的噪声信号被放大，成为振荡电路的输出信号。稳幅的作用就是，当输出信号幅值增加到一定程度时，使振幅平衡条件从回到1AF。1AF平衡点一个反馈放大电路若能同时满足自激振荡的幅度和相位平衡条件，就一定能产生自激振荡，但并不见得一定能产生正弦波自激振荡，即输出信号不一定是正弦波。3.基本组成部分这是因为，若同时有多种频率的正弦波信号都满足自激振荡条件，则反馈放大电路就能够在多种频率下产生振荡。它的输出信号就是一个由多种频率的正弦波信号合成的非正弦波信号。为了获得单一频率的正弦波振荡，可在反馈放大电路中引入选频网络（选择满足相位平衡条件的一个频率），使反馈放大电路对不同频率的正弦波信号产生不同的相位移和放大倍数，使电路只让某一特定频率的正弦波信号满足自激振荡条件，保证电路输出正弦波信号。放大电路（包括负反馈放大电路）3.正弦波振荡电路的基本组成部分反馈网络（构成正反馈）选频网络（选择满足相位平衡条件的一个频率，经常与反馈网络合二为一。）稳幅环节RC振荡器低频1MHZLC振荡器高频1MHZ9.6RC正弦波振荡电路1.电路组成2.RC串并联选频网络的选频特性3.振荡电路工作原理4.振荡的建立与稳定6.稳幅措施5.振荡频率与振荡波形1.电路组成反馈网络兼做选频网络RC振荡电路有很多种：桥式的、移相式、双T型的，但最常用的是桥式振荡电路。放大电路：运放、R1、Rf组成同相比例运算电路反馈网络选频网络RC串并联网络1fvRR1A电压串联负反馈由选频网络可知2.RC串并联选频网络的选频特性sC1RZ1sCsCR1则反馈系数为：2212of)sCR(3sCR1sCRZZZ)s(V)s(V)s(VFsC1RsC1RZ2R1RsC反馈系数2.RC串并联选频网络的选频特性)()()(ofsVsVsFV幅频响应又212ZZZ2)(31sCRsCRsCRjs且令RC10则)(j3100VF2002)(31VF相频响应3)(arctg00f2.RC串并联选频网络的选频特性当2002)(31VF幅频响应有最大值3)(arctg00fRCffRC21100或31maxVF相频响应0f3.振荡电路工作原理1、会找出三个组成部分；2、用瞬时极性法判断电路是否满足相位平衡条件n2fa(+)(+)(+)(+)分析方法：首先找出反馈线，在A处断开反馈线，假设在放大电路的输入端加一个输入电压Vi，Vi的频率正好是选频网络的固有频率f0，即f=f0=1/2πRC，假定某一瞬时Vi对地极性为（+），Vo在同一瞬时对地极性为（+），由于f=f0=1/2πRC，根据相频特性来判断，若Vo的频率也为f0，A点在同一瞬时对地的极性也为（+）。再接上反馈线，看Vf和Vi的相位是否相同，若同相，则说明此电路满足相位平衡条件。A3、振幅平衡条件：AvFv=1；Av=1+Rf/R1、Fv=1/3Rf=2R13.振荡电路工作原理此时若放大电路的电压增益为用瞬时极性法判断可知，电路满足相位平衡条件则振荡电路满足振幅平衡条件0f当RC10时，n2fa(+)(+)(+)(+)Av311fRRAV1313VVFA电路可以输出频率为的正弦波RCf210RC正弦波振荡电路一般用于产生频率低于1MHz的正弦波4.振荡的建立与稳定就是要使电路自激，从而产生持续的振荡，由直流电变为交流电。振荡建立：当电路一接上直流电源，由于电冲击或噪声或干扰等信号的存在，它们都含有丰富的谐波，总有与振荡频率f0相同的谐波，这个信号虽然很微弱，但经过放大电路和反馈网络的作用，使输出信号的幅值越来越大，正弦波振荡由小到大地建立起来。稳定：输入谐波经过放大反馈再放大的循环，使输出幅度不断增加，但由于幅度增大到一定程度时，运算放大器工作在非线性区，或三极管工作在非放大区，所以输出幅度就会下降并趋于稳定。平衡点5.振荡频率与振荡波形因为只有在f=f0=1/2πRC时才满足相位平衡条件，所以振荡频率即为选频网络的固有频率f=1/2πRC。振荡频率：振荡波形：当AvFv稍大于1时，Vo接近于正弦波；当AvFv远大于1时，Vo波形会严重失真。采用非线性元件6.稳幅措施热敏元件热敏电阻起振时，311fRRAV即1VVFA热敏电阻的作用oVoI功耗fR温度fR阻值fR3VA1VVFA稳幅VA