正弦波振荡器的基本原理

1、,6.3 正弦波振荡器的基本原理,返回,引言,本页完,引言,返回,正弦波振荡电路是一个没有输入信号但有输出信号、而且带选频网络的正反馈放大电路。 振荡电路（即正反馈放大电路）与负反馈放大电路在电路结构上的根本区别之一就是反馈信号Xf 在输入端与输入信号Xi 的迭加是相加的。,学习要点,本 节 学 习 要 点 和 要 求,6.3 正弦波振荡器的基本原理,1、区别正、负反馈电路比较环节,2、正弦波振荡电路的振荡条件,3、正弦波振荡电路起振条件,4、正弦波振荡电路的基本组成部分,返回,一、正、负反馈电路比较环节的区别,正弦波振荡器的基本原理,继续,本页完,a基本放大器的相移,f反馈网络的相移,负反馈

2、放大电路,反馈信号Uf 与输入信号Ui 相减得净输入信号Uid , Uid是衰减的。,正反馈放大电路,反馈信号Uf与输入信号Ui相加得净输入信号Uid , Uid是增加的。,继续,二、正弦波振荡电路维持振荡的两个条件,Xo,Xa,Xf,Xi,S,开关 S,正弦波振荡器的基本原理,为了分析的方便，把电路改画为如图所示，在输入端和反馈端之间加入一个开关 S。并用X代替U。,继续,正反馈放大电路,二、正弦波振荡电路维持振荡的两个条件,先把开关打至Xi 端，输入一个信号Xa(激励信号)。,Xo,Xa,Xf,Xi,S,开关 S,经基本放大电路放大后输出Xo,Xo = A Xa,调整反馈网络参数使反馈信号

3、Xf与输入信号Xa相同。,Xf=Xa,这时把S打至Xf端，则Xf可以代替Xa。电路不需要输入就有输出。,注意：反馈信号Xf与输入信号Xa相同的含义为大小相等，相位一致。,正弦波振荡器的基本原理,继续,二、正弦波振荡电路维持振荡的两个条件,正弦波振荡器的基本原理,注意：反馈信号Xf与输入信号Xa相同的含义为大小相等，相位一致。,经基本放大电路放大后输出Xo,Xo = A Xa,调整反馈网络参数使反馈信号Xf与输入信号Xa相同。,这时把S打至Xf端，则Xf可以代替Xa。电路不需要输入就有输出。,Xf=Xa,先把开关打至Xi 端，输入一个信号Xa(激励信号)。,继续,本页完,正反馈放大电路,Xo,X

4、a,Xf,Xi,S,开关 S,正弦波振荡器的基本原理,此时的正反馈电路就是振荡电路了。,正弦波振荡电路,二、正弦波振荡电路维持振荡的两个条件,经基本放大电路放大后输出Xo,Xo = A Xa,调整反馈网络参数使反馈信号Xf与输入信号Xa相同。,这时把S打至Xf端，则Xf可以代替Xa。电路不需要输入就有输出。,Xf=Xa,先把开关打至Xi 端，输入一个信号Xa(激励信号)。,推导出结果,正弦波振荡电路,继续,本页完,此时的反馈量Xf为：,Xf=F Xo,AF =1,上式是正弦波振荡电路产生振荡的条件，此式包含两个条件：,振幅平衡条件：|AF|=1,相位平衡条件： a+f =2n (n=0,1,2

5、）,联立三式得：,二、正弦波振荡电路维持振荡的两个条件,正弦波振荡器的基本原理,Xo,Xa,Xf,S,开关 S,经基本放大电路放大后输出Xo,Xo = A Xa,调整反馈网络参数使反馈信号Xf与输入信号Xa相同。,Xf=Xa,先把开关打至Xi 端，输入一个信号Xa(激励信号)。,1.振幅平衡条件2.相位平衡条件,Xo,Xa,Xf,S,正弦波振荡电路,继续,本页完,振幅平衡条件的物理意义是：反馈信号|Xf|的大小必须与原输入信号|Xa|的大小相同，才能维持振荡。,1、振幅平衡条件,|AF|=AF=1,2、相位平衡条件,a+f =2n (n=0,1,2）,相位平衡条件的物理意义是：反馈信号|Xf

6、|的相位必须与原输入信号|Xa |的相位一致(同相)，才能维持振荡。,二、正弦波振荡电路维持振荡的两个条件,开关 S,正弦波振荡器的基本原理,要使电路能够维持振荡，必须同时满足以上两个条件，缺一不可。,继续,本页完,AF1,正弦波振荡器的基本原理,三、正弦波振荡电路的起振条件,实际电路中，在接通电源瞬间的阶跃电压里含有丰富的谐波（即各种频率的正弦波），振荡电路会选中其中一种进行正反馈。,但这个初始信号幅度很小，振荡电路必须先对其进行放大，即反馈至输入端的信号应逐次大，才能使振荡产生，即XfXa，此时电路的振幅条件是AF1，波形如图所示。,只有当Xf达到足够幅度，电路才自动调节为Xf=Xa，这时

7、电路主要的任务是维持振荡，电路的振幅条件恢复为AF =1，波形如图所示。,继续,本页完,三、正弦波振荡电路的起振条件,AF1,AF=1,正弦波振荡器的基本原理,1、起振振幅条件：,|AF|1,2、起振相位条件：,a+f =2n (n=0,1,2）,起振过程,维持振荡过程,继续,本页完,由右图知：刚开始时振荡器的AF1即基本放大器的增益A比较大；稳定后AF=1，即基本放大器的增益A减少了，因而电路中应有一个能自动调节基本放大电路增益A的电路，此电路称为稳幅环节。,正弦波振荡器的基本原理,四、正弦波振荡电路的基本组成部分,1、基本放大电路,2、正反馈网络,由上面方框图可知：正弦波振荡器应有一个基本

8、放大电路和一个正反馈网络。,3、稳幅环节,在实际电路中，振荡器并不需要先加入一个激励信号触发其振荡，而是一接通电源，电路就自动起振输出正弦波(自激振荡)。这是因为接通电源瞬间的阶跃电压里含有丰富的谐波(即各种频率的正弦波)，振荡电路会选中其中一种进行正反馈。,4、选频回路,求集电极效率c和电路效率,继续,本页完,1、正、负反馈电路比较环节的区别,2、正弦波振荡电路维持振荡的两个条件,五、小结,3、正弦波振荡电路的起振条件,4、 正弦波振荡电路的基本组成部分,1）基本放大电路,2）正反馈网络,3）稳幅环节,4）选频回路,1）起振振幅条件：|AF|1,2）起振相位条件：,a+f =2n (n=0,1,2）,1）振幅平衡条件：|AF|=1,2）相位平衡条件： a+f =