正弦波发生电路 电路知识讲解

产生正弦波振荡的条件 1 自激振荡条件 当开关S 1 若开关S 2 忽略开关S的切换时间 反馈电压 且使 则可由替代原外加激励 电路即可输出 产生自激振荡 自激振荡 输入为零 但输出为具有一定频率和幅值的信号 自激振荡条件 幅值平衡条件 相位平衡条件 起振条件 稳幅环节 选频网络 产生正弦波振荡的条件 2 扰动信号包含许多不同频率的正弦波成份 因此需设置选频网络 将所需的某一频率挑选出来 使回路增益随着输出电压幅度的增大而自动下降 并逐渐趋近于1 正弦波振荡电路在结构上包括 放大器 反馈网络 稳幅环节 选频网络 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 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 反馈系数 RC正弦波振荡电路 3 放大器的选择 起振条件 可得 由自激振荡条件 RC正弦波振荡电路 4 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 Rf 负温度系数热敏电阻 稳幅措施 RC正弦波振荡电路 6 二极管稳幅 RF1 RF2略大于2Rf 随着uo的增加 RF1逐渐被短接 A自动下降 输出自动被稳定于某一幅值 振荡频率与频率调节 RC正弦波振荡电路 7 振荡频率 缺点 调节频率时必须严格保证串并联部分的R或C始终相等 采用同轴电位器或同轴双连电容器 调节不方便 RC正弦波振荡电路 8 频率可调正弦波振荡器 当 RC正弦波振荡电路 9 放大器增益 调节R1可改变振荡频率 但不影响振荡条件 电子琴的振荡电路 使R2 R1 AF 1 可调 A 2 RF1 R F2 Rf LC振荡电路 RC主要用于低频振荡选频 LC振荡电路的选频电路由电感和电容构成 可以产生高频振荡 由于高频运放价格较高 所以一般用分立元件组成放大电路 本节只对LC振荡电路做一简单介绍 重点掌握相位条件的判别 首先介绍一下LC选频网络 LC正弦波振荡电路 1 LC并联谐振回路的选频特性 通常 谐振频率 R为电感线圈中的电阻 LC并联谐振特点 谐振时 总路电流很小 支路电流很大 电感与电容的无功功率互相补偿 电路呈阻性 用于选频电路 品质因数 Q值越大 表明LC回路的频率选择性越好 LC正弦波振荡电路 2 互感线圈的极性判别 磁棒 初级线圈 次级线圈 同极性端 C L R u i 反馈信号通过互感线圈引出 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 LC并联选频网络 分压偏置放大器 反馈线圈 选择 变压器匝比及有关参数实现 由瞬时极性法判断得 稳幅环节 振荡频率 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 正反馈 LC正弦波振荡器举例 振荡频率 uo 满足相位平衡条件 仍然由LC并联谐振电路构成选频网络 A 若中间点交流接地 则首端与尾端相位相反 三 三点式LC振荡电路 原理 中间端的瞬时电位一定在首 尾端电位之间 三点的相位关系 B 若首端或尾端交流接地 则其他两端相位相同 电感反馈式正弦波振荡电路 LC正弦波振荡电路 4 由瞬时极性法判断得 选择有关参数实现 振荡频率 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 由瞬时极性法判断得 选择有关参数实现 振荡频率 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 LC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C C1且C C2时 谐振回路等效电容 缺点 起振困难 频率调节范围不大 例 试判断下图所示三点式振荡电路是否满足相位平衡条件 a b 例1 正反馈 判断是否是正反馈 用瞬时极性法判断 振荡频率 uo 利用1 晶体管共射极放大器 集电极电位变化与基极反相 发射极与基极同相 利用2 互感线圈的同极性端电位变化相位相同 例2 正反馈 反相 振荡频率 M为两线圈的互感 uo 例3 正反馈 振荡频率 例4 ube增加 正反馈 石英晶体振荡电路 石英晶体振荡电路Q 10000 500000 石英晶体谐振器 石英晶体 具有非常稳定的固有频率 对于振荡频率的稳定性要求高的电路 应选用石英晶体作选频网络 石英晶体的特性 基本特性 极板间加电场 极板间加机械力 压电效应 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 石英晶体的等效电路 C0 晶体的静态电容 L 模拟机械振动的惯性 C 等效晶片的弹性 R 晶体的摩擦损耗 当外加电压的频率等于R L C串联支路的固有频率时 发生串联谐振 谐振频率 当时 RLC支路呈感性 与C0构成并联谐振 谐振频率 石英晶体正弦波振荡电路 2 并联晶体振荡器 石英晶体正弦波振荡电路 3 石英晶体振荡电路 串联晶体振荡器 并联晶