电子技术基础与技能第5单元 正弦波振荡电路

中等职业教育课程改革国家规划新教材PPT电子技术基础与技能人民邮电出版社第5单元正弦波振荡电路知识目标：掌握正弦波振荡电路的组成框图及类型。理解自激振荡的条件。能够识读LC振荡器、RC桥式振荡器、石英晶体振荡器的电路图。了解振荡电路的工作原理，能估算振荡频率。技能目标：会安装与调试RC桥式音频信号发生器。能用示波器观测振荡波形，可用频率计测量振荡频率。能排除振荡器的常见故障。正弦波振荡电路的组成1常用正弦波振荡器2技能实训3第1节正弦波振荡电路的组成一、正弦波振荡电路的组成框图二、正弦波振荡电路的振荡条件一、正弦波振荡电路的组成框图正弦波振荡电路一般由基本放大电路、正反馈电路、选频电路、限幅电路组成，如图5.4所示。二、正弦波振荡电路的振荡条件1．起振条件起振应满足两个条件：一是正反馈；二是基本放大电路的放大倍数A与反馈电路的反馈系数F的乘积要大于1，即AF1。反馈系数是指，反馈电路输出与输入的比值。2．平衡条件正弦波振荡电路起振后，当振荡幅度达到一定值时，就要对振荡幅度进行限制。常用的办法有两个：一是利用三极管自身的特性，在振荡幅度增大到一定值时，基本放大电路的放大倍数自动降低，这种方法在分立元件组成的正弦波振荡电路中采用得比较多；二是限制基本放大电路的输入，使振荡幅度不再增大。这两种方法都是要使基本放大电路的放大倍数与反馈系数的乘积等于1，即AF=1，维持振荡幅度不变。归纳：通常将正弦波振荡电路的振荡条件归纳为：相位平衡条件和幅度平衡条件。相位平衡条件是指，反馈必须是正反馈，即φA+φF=2πn（n＝0或1）。幅度平衡条件是指：AF≥1，即起振时大于1，稳幅时等于1。在起振到稳定输出过程中，这种变化要能自动进行。第2节常用正弦波振荡器一、RC正弦波振荡器二、LC正弦波振荡器三、石英晶体正弦波振荡器一、RC正弦波振荡器电路组成采用RC电路作为选频电路的正弦波振荡电路，称为RC正弦波振荡器，如图5.5所示。该电路的特点是用RC串并联电路作为选频电路，并在振荡频率上形成正反馈。归纳：RC正弦波振荡电路的结构简单，起振容易，频率调节方便，主要用于产生低频正弦信号，最高振荡频率一般为10～100kHz。二、LC正弦波振荡器采用LC谐振回路作为选频电路的正弦波振荡电路，称为LC正弦波振荡器，根据LC回路连接方式的不同，可分为变压器反馈式、电感反馈式（电感三点式）和电容反馈式（电容三点式）3种类型。1．变压器反馈式振荡电路变压器反馈式振荡电路如图5.6所示，常用于收音机的本振电路。2．电感三点式振荡电路电感三点式振荡电路组成如图5.7所示。搭建电路时，只要注意将LC并联谐振电路的两端分别接三极管的集电极和基极，发射极接电感线圈的中间（对交流而言），就能满足相位平衡条件。3．电容三点式振荡电路电容三点式振荡电路组成如图5.8所示。搭建电路时，对交流而言只要注意将三极管的集电极和基极分别接LC并联电路的两端，发射极接两只电容器的中间，就能满足相位平衡条件。在实际应用中，常将一只容量比C1、C2小很多的电容器C3与电感L串联，通过调节C3实现振荡频率的改变，而又不影响起振，如图5.9所示。归纳：LC正弦波振荡电路主要用来产生高频正弦信号，振荡频率可高达几百兆赫兹以上。应用实例：图5.10所示的晶体管接近开关内部有一个LC振荡器，当铁磁物体靠近振荡器的空间磁场时，在铁磁体内部产生涡流，消耗振荡能量，使振荡减弱，直至最后停止振荡；而当铁磁体离开后，振荡器重新恢复振荡，即由振荡器是否振荡判断铁磁物体是否接近。三、石英晶体正弦波振荡器1．石英晶体谐振器简介石英晶体谐振器，简称为晶振，如图5.11（a）所示。图5.11（b）所示为其电路符号。石英晶体谐振器发生谐振时，其阻抗呈纯电阻性，流过的电流与两端的电压同相，不产生相移。图5.11晶振、电路符号及等效电路2．石英晶体正弦波振荡电路采用石英晶体谐振器构成选频电路或反馈电路的正弦波振荡电路，称为石英晶体正弦波振荡器，如图5.12所示。技能实训实训制作正弦波振荡器1．实训目的（1）熟练识别集成运放的引脚功能。（2）掌握集成运放的使用方法。（3）掌握RC正弦波振荡器的安装技巧与调试方法。2．器材准备4．内容与步骤（1）根据图5.13所示的电路绘制出装配电路图，标清楚各元件的位置。（2）根据图5.13所示电路列出元件清单。备好元件，检查各元件的好坏。（3）正确识读LM358集成运放的引脚。正面识读时，从左下脚起，逆时针方向依次为1～8脚。（4）根据绘制好的装配图，完成各元件的安装。（5）检查无误后，通电调试。用示波器观察uo的波形，若无波形显示，调节电位器RP，顺时针或逆时针旋转电位器旋钮，直至示波器屏幕上出现稳定的正弦波，做好记录。若顺时针或逆时针旋转电位器到底，仍观察不到波形，说明电路连接有故障，查找原因并排除。（6）利用示波器的扫描频率旋钮测出振荡频率，并做好记录。（7）分别断开VD1、VD2，观察波形的变化，并做好记录。（8）同时断开VD1、VD2，观察波形的变化，并做好记录。（9）实训结束后，整理好本次实训所用的器材、工具、仪器、仪表，清扫工作台，打扫实训室。单元小结（1）本单元重点介绍了正弦波振荡电路的组成框图及类型，RC正弦波振荡器电路组成及工作原理、LC正弦波振荡器及应用、石英晶体正弦波振荡器。（2）正弦波振荡电路用于产生一定频率和幅度的正弦波信号，一般由基本放大电路、正反馈电路、选频电路、限幅电路组成，满足了起振条件和平衡条件才能输出等幅的正弦波信号。常用的正弦波振荡电路有RC正弦波振荡电路、LC正弦波振荡电路和石英晶体正弦波振荡电路。（3）RC正弦波振荡器适用于低频振荡，采用RC桥式振荡电路，其振荡频率取决于RC串联选频网络的电阻和电容值。（4）LC振荡器有变压器反馈式、电感反馈式（电感三点式）和电容反馈式（电容三点式）3种类型，它的选频电路为LC谐振回路，其振荡频率近似等于LC谐振回路的谐振频率。在实际应用中常采用改进型三点式振荡电路，如克拉泼振荡电路，它适于做固定频率振荡器。（5）石英晶体振荡器是采用石英晶体谐振器构成的振荡器，其优点是频率稳定性很高，缺点是振荡频率的可调范围很小。