第8章波形的发生和信号的转换281LC正弦波振荡电路

1、8 - 2 - 8 - 2 - 8 - 2 - 1 1 1模拟电子技术模拟电子技术基础课件基础课件8 - 2 - 8 - 2 - 8 - 2 - 2 2 2内容回顾内容回顾一、产生正弦波振荡的条件一、产生正弦波振荡的条件1fa产生正弦波振荡的平衡条件产生正弦波振荡的平衡条件:1fa幅值平衡条件幅值平衡条件(n为整数为整数)相位平衡条件相位平衡条件n2fa1fa电路的起振条件。电路的起振条件。n2fa8 - 2 - 8 - 2 - 8 - 2 - 3 3 3正弦波振荡的条件正弦波振荡的条件1 fan2fa二、二、 rc串并联选频网络串并联选频网络 输输入入电电压压输输出出电电压压rcf21031

2、f当当 f = f0 时时031fof且uu8 - 2 - 8 - 2 - 8 - 2 - 4 4 4三、三、 rc桥式正弦波振荡电路桥式正弦波振荡电路同相比例运算同相比例运算放大电路；放大电路；rc串、并联选频网串、并联选频网络、反馈网络。络、反馈网络。 +uf -放大电路放大电路满足满足幅值条件幅值条件1f23rra即n2a相位条件相位条件即可。即可。8 - 2 - 8 - 2 - 8 - 2 - 5 5 58.1.3 lc正弦波振荡电路正弦波振荡电路一、一、 lc谐振回路谐振回路1、lc选频网络选频网络 当信号频率较高时，当信号频率较高时，通常选用通常选用lc正弦波振荡电正弦波振荡电路，

3、即选频网络为路，即选频网络为lc电电路路lc并联网络。并联网络。8 - 2 - 8 - 2 - 8 - 2 - 6 6 62、 lc选频网络的频率特性选频网络的频率特性中间存在一个中间存在一个 f0 ，使网络呈纯阻性使网络呈纯阻性f 较低时较低时:网络呈感性网络呈感性f 较高时较高时:网络呈容性网络呈容性lcf210 此时电路阻抗最大，理想情况为无穷大。这时此时电路阻抗最大，理想情况为无穷大。这时电路产生电流谐振，电场能与磁场能相互转换。电路产生电流谐振，电场能与磁场能相互转换。8 - 2 - 8 - 2 - 8 - 2 - 7 7 7lcf210。iu，z.同相位）与( 0最大阻抗电路的电路

4、的谐振频率谐振频率理想时：理想时：如果将如果将lc并联选频网络作为共射放大电并联选频网络作为共射放大电路的集电极负载，则构成路的集电极负载，则构成选频放大电路选频放大电路。8 - 2 - 8 - 2 - 8 - 2 - 8 8 83、选频放大电路、选频放大电路beurza当当f=f0时，电路的放大倍数时，电路的放大倍数最大，最大， 如果电路引入正反馈如果电路引入正反馈，并能用反馈电压取代输，并能用反馈电压取代输入信号入信号ui。则电路就构成了正弦波振荡电路。则电路就构成了正弦波振荡电路。rc且无附加相移。且无附加相移。8 - 2 - 8 - 2 - 8 - 2 - 9 9 9根据引入反馈方式不

5、同，根据引入反馈方式不同，lc正弦波振荡电正弦波振荡电路分为：路分为：变压器变压器反馈式振荡电路反馈式振荡电路l反馈式振荡电路反馈式振荡电路c反馈式振荡电路反馈式振荡电路三种电路方式三种电路方式8 - 2 - 8 - 2 - 8 - 2 - 101010振振荡荡电电路路变压器变压器反馈式振荡电路反馈式振荡电路l反馈式振荡电路反馈式振荡电路c反馈式振荡电路反馈式振荡电路正正弦弦波波振振荡荡电电路路非正弦波振荡电路非正弦波振荡电路rc正弦波振荡电路正弦波振荡电路lclc正正弦弦波波振振荡荡电电路路按按选选频频网网络络分：分：根根据据引引入入反反馈馈方方式式8 - 2 - 8 - 2 - 8 - 2

6、 - 111111二、变压器反馈式振荡电路二、变压器反馈式振荡电路利用变压器将利用变压器将 uf 引回到输入端。引回到输入端。变压器同名端、异名端的概念：变压器同名端、异名端的概念：利用瞬时极性法判断变压器利用瞬时极性法判断变压器 两端极性相同为同名端两端极性相同为同名端（用相同（用相同的符号表示出来）；的符号表示出来）； 两端极性相反为异名端两端极性相反为异名端。8 - 2 - 8 - 2 - 8 - 2 - 121212变压器线圈同名端和异名端的相位关系变压器线圈同名端和异名端的相位关系8 - 2 - 8 - 2 - 8 - 2 - 131313异名端相位相反异名端相位相反+同名端相位相同

7、同名端相位相同+同名端同名端, ,输出和输入极性、相位相同输出和输入极性、相位相同异名端异名端, ,输出和输入极性、相位相反输出和输入极性、相位相反8 - 2 - 8 - 2 - 8 - 2 - 141414下面具体分析变压器反馈式下面具体分析变压器反馈式振荡电路振荡电路（如图所示）（如图所示）1、观察电路组成：存在、观察电路组成：存在 放大电路、放大电路、 选频网络、选频网络、 正反馈网络、正反馈网络、 以及用晶体管的非线性实以及用晶体管的非线性实现稳幅四个组成部分。现稳幅四个组成部分。共射放大电路共射放大电路lclc并联网络并联网络变压器反馈变压器反馈8 - 2 - 8 - 2 - 8 -

8、 2 - 1515152、判断电路能否正常工作：、判断电路能否正常工作：静态工作点合适静态工作点合适交流信号正常放大交流信号正常放大放大电路正常工作放大电路正常工作8 - 2 - 8 - 2 - 8 - 2 - 1616163、利用瞬时极性法判断电路、利用瞬时极性法判断电路是否满足相位平衡条件：是否满足相位平衡条件：（1）断开反馈与输入端的连接。）断开反馈与输入端的连接。（2）加）加 ui ,设上设上 +下下 - ，得，得到到n1上上 +下下 - ,得到得到n2上上 +下下- ,得到得到 uf 的极性。的极性。uf 与与ui相位相同，引入正反馈，满足相位平衡条件。相位相同，引入正反馈，满足相位

9、平衡条件。+ui-8 - 2 - 8 - 2 - 8 - 2 - 171717优点优点: 变压器反馈式振荡电路易于产生振荡变压器反馈式振荡电路易于产生振荡, , 输出电输出电压的波形失真小压的波形失真小, , 应用范围广泛。应用范围广泛。4、存在稳幅环节：利用晶体、存在稳幅环节：利用晶体管的非线性实现稳幅。管的非线性实现稳幅。 另外幅值条件：当电路参另外幅值条件：当电路参数选择合适时，此条件极易数选择合适时，此条件极易满足。满足。缺点：缺点：变压器原、付边线圈耦合不紧密，即输出电压变压器原、付边线圈耦合不紧密，即输出电压与反馈电压耦合不紧密，损耗较大，振荡频率的稳定与反馈电压耦合不紧密，损耗较

10、大，振荡频率的稳定性不高。性不高。+8 - 2 - 8 - 2 - 8 - 2 - 181818三、三、 电感反馈式振荡电路电感反馈式振荡电路 p414+中间抽头交流接地，各端点相位关系：中间抽头交流接地，各端点相位关系：电感两端相位相反。电感两端相位相反。8 - 2 - 8 - 2 - 8 - 2 - 191919+首端或尾端抽头交流接地，各端点相位关系：首端或尾端抽头交流接地，各端点相位关系：中间与另外一端相位相同中间与另外一端相位相同中间抽头交流接地，电感两端相位相反；中间抽头交流接地，电感两端相位相反；首端或尾端抽头交流接地首端或尾端抽头交流接地, ,中间与另外一端相位相同。中间与另外

11、一端相位相同。8 - 2 - 8 - 2 - 8 - 2 - 202020电感反馈式振荡电路电感反馈式振荡电路克服变压器原、付边线圈克服变压器原、付边线圈耦合不紧密的缺点。耦合不紧密的缺点。1、电路、电路组成、工作情况；组成、工作情况；2、利用瞬时极性法、利用瞬时极性法判断电路是判断电路是否满足正弦波振荡的相位条件否满足正弦波振荡的相位条件：uf 与与ui相位相同，引入正反馈，相位相同，引入正反馈，满足相位平衡条件满足相位平衡条件。断开反馈与输入端的连接断开反馈与输入端的连接uf加频率为加频率为 f0的的ui 信号，设信号，设ui的极性为的极性为+ ，信号经放，信号经放大电路到大电路到n2极性

12、为上极性为上 +下下 - ,得到得到 uf 的极性。的极性。+8 - 2 - 8 - 2 - 8 - 2 - 212121电感反馈式振荡电路电感反馈式振荡电路优点优点: 电感反馈式振荡电路电感反馈式振荡电路n1与与n2之间耦合紧密，当之间耦合紧密，当c采采用可变电容时，可以获得用可变电容时，可以获得调节范围较宽的振荡频率，调节范围较宽的振荡频率，最高振荡频率可达几十兆最高振荡频率可达几十兆赫。赫。缺点缺点: 输出电压波形中常含有高次谐波。常用在输出电压波形中常含有高次谐波。常用在对波形要求不高的场合。对波形要求不高的场合。8 - 2 - 8 - 2 - 8 - 2 - 222222四、四、 电

13、容反馈式振荡电路（又为电容三点式电电容反馈式振荡电路（又为电容三点式电路，三个电容分别接到晶体管的三个极）路，三个电容分别接到晶体管的三个极）+8 - 2 - 8 - 2 - 8 - 2 - 232323电容反馈式振荡电路电容反馈式振荡电路1、电路、电路组成、工作情况组成、工作情况2、利用瞬时极性法判断电、利用瞬时极性法判断电路是否满足正弦波振荡的相路是否满足正弦波振荡的相位条件：位条件：uf 与与ui相位相同，引入正反馈，相位相同，引入正反馈，满足相位平衡条件。满足相位平衡条件。 断开反馈与输入端的连断开反馈与输入端的连接接,加频率为加频率为 f0 的的ui 信号；信号；设设ui的极性为的极

14、性为+ ，信号经放大电路到，信号经放大电路到c2极性为上极性为上-下下 +, 得到得到 uf 的极性。的极性。+8 - 2 - 8 - 2 - 8 - 2 - 242424两种电路比较两种电路比较：将电感反馈式振荡电路中的将电感反馈式振荡电路中的c换成换成l，l换成换成c，并将置换后的两个并将置换后的两个c的公共的公共端接地，并增加端接地，并增加rc，就得到了电容反馈式振荡就得到了电容反馈式振荡电路。电路。8 - 2 - 8 - 2 - 8 - 2 - 252525注意：注意：在分析电路时，幅值条件在电路参数合适时极在分析电路时，幅值条件在电路参数合适时极易满足。所以判断电路是否为振荡电路，易

15、满足。所以判断电路是否为振荡电路，只要判断电只要判断电路是否正常工作，判断电路的相位平衡条件即可路是否正常工作，判断电路的相位平衡条件即可。 在单管放大电路在单管放大电路中中,共射共射放大电路放大电路、共基、共基放大电路的电放大电路的电压放大倍数较大压放大倍数较大,幅值条件易满足幅值条件易满足,能够构成振荡电路能够构成振荡电路。 共集共集放大电路（射极输出器）由于放大电路（射极输出器）由于au1,幅值条件不易幅值条件不易满足，所以，共集放大电路一般满足，所以，共集放大电路一般不能构成振荡电路不能构成振荡电路。 *正确判断电路的形式，确定正确判断电路的形式，确定uf 与与ui相位关系，相位关系，

16、最后确定电路是否能够构成振荡电路。最后确定电路是否能够构成振荡电路。8 - 2 - 8 - 2 - 8 - 2 - 262626 为了保证电路实现正弦波振荡的相位条件为了保证电路实现正弦波振荡的相位条件-电路电路引回正反馈，如果放大电路本身存在相位移引回正反馈，如果放大电路本身存在相位移, 则需要利则需要利用移相来实现引回到输入端的信号与输入信号的相位相用移相来实现引回到输入端的信号与输入信号的相位相同，构成振荡电路。同，构成振荡电路。+ui-+uo-uo滞后滞后ui 相移相移090+ui-+uo-uo超前超前ui 相移相移0908 - 2 - 8 - 2 - 8 - 2 - 272727判断

17、电路能否产生正弦波振荡。判断电路能否产生正弦波振荡。p471 8.4 fa 因此存在使相移为因此存在使相移为180（f180）的频率，即）的频率，即存在满足正弦波振荡相位条件的频率存在满足正弦波振荡相位条件的频率f0 （此时（此时af0）；且在）；且在ff0时有可能满足起振条件时有可能满足起振条件 1，故可能，故可能产生正弦波振荡。产生正弦波振荡。#解：图（解：图（a）所示电路有可能）所示电路有可能产生正弦波振荡。因为共射放产生正弦波振荡。因为共射放大电路输出电压和输入电压反大电路输出电压和输入电压反相（相（a180），且图中三），且图中三级移相电路为超前网络，在信级移相电路为超前网络，在信号

18、频率为号频率为0到无穷大时肯定有到无穷大时肯定有信号频率使相移为信号频率使相移为2700.8 - 2 - 8 - 2 - 8 - 2 - 282828 解：图（解：图（b）所示电路有可）所示电路有可能产生正弦波振荡。因为共能产生正弦波振荡。因为共射放大电路输出电压和输入射放大电路输出电压和输入电压反相（电压反相（a180），），且图中三级移相电路为滞后且图中三级移相电路为滞后网络，在信号频率为网络，在信号频率为0到无穷到无穷大时相移为大时相移为0270.fa 因此存在使相移为因此存在使相移为180 （f180）的频率，即存）的频率，即存在满足正弦波振荡相位条件的频率在满足正弦波振荡相位条件的频

19、率f0，此时此时af360；且在；且在ff0时有可能满足起振条件时有可能满足起振条件 1，故可能产生正弦波振荡。，故可能产生正弦波振荡。8 - 2 - 8 - 2 - 8 - 2 - 292929例例1 电路如图所示，电路如图所示，cb为旁路电容，为旁路电容，c1为耦合为耦合电容，对交流信号均视为电容，对交流信号均视为短路。为使电路可能产生短路。为使电路可能产生正弦波振荡，试说明变压正弦波振荡，试说明变压器原边线圈和副边线圈的器原边线圈和副边线圈的同名端。同名端。正弦波振荡电路例题正弦波振荡电路例题ui+8 - 2 - 8 - 2 - 8 - 2 - 303030解：解：电路为共基电路。电路为共基电路。 利用瞬时极性法判断：利用瞬时极性法判断：变压器原边线圈的下端变压器原边线圈的下端和副边线圈的上端为同和副边线圈的上端为