2014《电子技术基础》（第四版 中国劳动与社会保障出版社 ）教案：第四章

1、41 正弦波振荡电路的根本原理来看一个在卡拉OK中常见的现象啸叫 声音经话筒拾音、功放扩音后从音箱发出，再经空间传播重新进入话筒、再被放大从音箱出来、再次进入话筒形成循环。 类似于啸叫现象：当开关转接到2时就构成了振荡电路一. 自激振荡电路的基本组成要形成振荡, 电路中必须包含以下组成部分: 放大器; 正反馈网络; 选频网络。基本放大电路反馈网络这包含着两层含义: （） 反馈信号与输入信号大小相等, 表示 即: （） 反馈信号与输入信号相位相同, 表示输入信号经过放大 电路产生的相移A和反馈网络的相移F之和为0, 2, 4, , 2n, 即 A+F=2n(n=0, 1, 2, 3, ) 由此可

2、见, 自激振荡形成的基本条件是反馈信号与输入信号大小相等、相位相同, 即 , 而 可得:.1=FA.Uf iU.=.振幅平衡条件相位平衡条件 . 正弦波振荡的形成过程 放大电路在接通电源的瞬间, 随着电源电压由零开始的突然增大, 电路受到扰动, 在放大器的输入端产生一个微弱的扰动电压ui, 经放大器放大、 正反响, 再放大、再反响, 如此反复循环, 输出信号的幅度很快增加。这个扰动电压包括从低频到甚高频的各种频率的谐波成分。为了能得到我们所需要频率的正弦波信号, 必须增加选频网络, 只有在选频网络中心频率上的信号能通过, 其他频率的信号被抑制, 在输出端就会得到如图的ab段所示的起振波形。 那

3、么, 振荡电路在起振以后, 振荡幅度会不会无休止地增长下去了呢？这就需要增加稳幅环节, 当振荡电路的输出到达一定幅度后, 稳幅环节就会使输出减小, 维持一个相对稳定的稳幅振荡, 如图的bc段所示。 也就是说, 在振荡建立的初期, 必须使反响信号大于原输入信号, 反响信号一次比一次大, 才能使振荡幅度逐渐增大; 当振荡建立后, 还必须使反响信号等于原输入信号, 才能使建立的振荡得以维持下去。42 LC 正弦波振荡电路先看看是否为正反响变压器反响式LC 振荡电路 电路如图选频网络反馈网络是正反响看看是否满足条件1 相位平衡条件。 为了满足相位平衡条件, 变压器初次级之间的同名端必须正确连接，电路振

4、荡时, f=f0, LC回路的谐振阻抗是纯电阻性, 由图中L1及L2同名端可知, 反响信号与输出电压极性相反, 即F=180。 于是A+F=360,保证了电路的正反响, 满足振荡的相位平衡条件。 对频率ff0的信号, LC回路的阻抗不是纯阻抗, 而是感性或容性阻抗。此时,LC 回路对信号会产生附加相 移, 造成F180, 那A+F360, 不能满足相位平衡条件, 电路也不可能产生 振荡。 由此可见, LC振荡电路只有在f=f0 这个频率上, 才有可能振荡。（2） 幅度条件。 为了满足幅度条件AF1, 对晶体管的值有一定要求。一般只要值较大, 就能满足振幅平衡条件。反馈线圈匝数越多, 耦合越强,

5、 电路越容易起振。 电路优缺点 (1) 易起振, 输出电压较大。 由于采用变压器耦合, 易满 足阻抗匹配的要求。 (2) 调频方便。 一般在LC回路中采用接入可变电容器的方 法来实现, 调频范围较宽, 工作频率通常在几兆赫左右 (3) 输出波形不理想。 由于反响电压取自电感两端, 它对高 次谐波的阻抗大, 反响也强, 因此在输出波形中含有较 多高次谐波成分。 RC正弦波振荡电路结构简单, 性能可靠, 用来产生几兆赫兹以下的低频信号, 常用的RC振荡电路有RC桥式振荡电路和移相式振荡电路。 1. RC桥式振荡电路43 RC振荡电路二、 RC串并联网络的选频特性 RC串并联网络由R2和C2并联后与

6、R1和C1串联组成, 如下图。 当f=f0时,电压传输系数最大,其值为: F=1/3, 相角为零, 即F=0。此时, 输出电压与输入电压同相位。当ff0时, F1/3, 且F0, 此时输出电压的相位滞后或超前于输入电压。由以上分析可知: RC串并联网络只在 f=f0=1/2RC 时, 输出幅度最大, 而且输出电压与输入电压同相, 即相位移为零。所以, RC串并联网络具有选频特性。 44 石英晶体振荡电路一、 石英晶体的特点 石英晶体谐振器是晶振电路的核心元件, 其结构和外形如图所示。一、 石英晶体的特点 石英晶体谐振 器是从一块石英晶体上按确定的方位角切下的薄片, 这种晶片可以是正方形、矩形或

7、圆形、 音叉形的, 然后将晶片的两个对应表面上涂敷银层, 并装上一对金属板, 接出引线, 封装于金属壳内。 为什么石英晶体能作为一个谐振回路, 而且具有极高的频率稳定度呢？这要从石英晶体的固有特性来进行分析。 物理学的研究说明, 当石英晶体受到交变电场作用时, 即在两极板上加以交流电压, 石英晶体便会产生机械振动。 反过来, 假设对石英晶体施加周期性机械力, 使其发生振动, 那么又会在晶体外表出现相应的交变电场和电荷, 即在极板上有交变电压。当外加电场的频率等于晶体的固有频率时, 便会产生“机电共振, 振幅明显加大, 这种现象称为压电谐振。 它与LC回路的谐振现象十分相似。 二、石英晶体振荡电路 石英晶体振荡器可以归结为两类, 一类称为并联型, 另一类称为串联型。前者的振荡频率接近于fp, 后者的