正弦波振荡器.docx

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正弦波振荡器

第3章正弦波振荡器

本章的学习目标：

熟练掌握正弦振荡电路的基本组成、分类和振荡的条件

学会利用顺时极性法来判断变压器式振荡电路是否满足振荡的条件

学会判断三点式振荡电路能否振荡

掌握石英晶体振荡电路和RC振荡器的振荡频率

本章学习要点：

反馈式振荡器的工作原理

各种正弦波振荡器的电路组成、振荡条件的判断，振荡频率的计算

第一次课（2学时）

本次课的课前思考：

在我们的现实生活当中，应用振荡电路的实例有哪些？

本节学习的重点与难点：

振荡电路的组成、分类及工作原理

振荡的平衡条件：

振幅条件和相位条件

利用瞬时极性法来判断变压器式振荡电路是否满足振荡的条件

会求变压器式振荡电路的振荡频率

3.1反馈式振荡器的工作原理

1、组成与分类

（1）组成

主要是由放大器、选频网络和正反馈网络组成。

选频网络通常是来决定振荡电

路的振荡频率的。

其中选频网络和正反馈网络可以是一个网络。

（2）分类

按选频网络反馈式振荡电路可分为三类：

LC正弦波振荡器

石英晶体振荡器

RC振荡器

2、平衡条件与起振条件

（1）振荡的建立过程

当接通电源时，回路内的各种电扰动信号经选频网络选频后，将其中某一频率的信号反馈到输入端，再经放大→反馈→放大→反馈的循环，该信号的幅度不断增大，振荡由小到大建立起来。

随着信号振幅的增大，放大器将进入非线性状态，增益下降，当反馈电压正好等于输入电压时，振荡幅度不再增大进入平衡状态。

（2）平衡条件

——为维持等幅振荡所需满足的条件

因为:

所以:

又因为平衡时有:

所以:

＝AF/φA+φF＝1

因而可得:

相位平衡条件：

φA+φF＝2nπ（n＝0,1,2,3,···）

振幅平衡条件：

AF＝1

（3）起振条件

——为了振荡起来必需满足的条件

由振荡的建立过程可知，为了使振荡器能够起振，起振之初反馈电压Uf与输入电压Ui在相位上应同相（即为正反馈）；在幅值上应要求Uf＞Ui，即

起振条件

φA+φF＝2nπ（n＝0，1，2，···）AF＞1

本次课的第一节课讲到此处

3.2LC正弦波振荡器

1、变压器反馈式正弦波振荡器

①相位条件：

a.判断Uf和Ui是否同相

b.判断是否为正反馈要利用瞬时极性法来进行判断。

首先要判断出三极管的连接方式是共基还是共集还是共射，然后根据在不同的连接方式下输入信号是从哪个极输入并在该极处标上

“+”号，再根据在该方式下输入信号与输出信号的极性是同相还是反相找出三极管输出端的极性，然后根据变压器同名端判断出反馈点的极性，从而来判断电路是否为正反馈。

若是正反馈，则电路能振荡，否则不能。

②起振条件：

③振荡频率：

④电路特点：

优点：

结构简单，易起振，输出幅度大，调节方便。

缺点：

频率稳定性差，适用于中、短波段不是很高的场合。

⑤电路的三种形式

集电极调谐型

发射极调谐型

基极调谐型

第一次课结束

课后习题：

课本76页3.3,3.4

第二次课（2个学时）

本次课的课前思考：

正弦振荡电路是由几部分组成的？

正弦振荡电路按选频网络来分可分为哪几类？

正弦振荡电路的两个平衡条件各是什么？

利用瞬时极性法来判断变压器式振荡电路能否振荡的步骤是什么？

变压器式振荡电路的优缺点是什么？

变压器式振荡电路的电路形式有几种？

分别是什么？

画出一些变压器式振荡电路让学生自己利用瞬时极性法进行判断

本次课的重点与难点：

三点式振荡器的组成原则，也就是其判断其能否振荡的条件

电容三端式振荡器的原理图、振荡频率、电路特点

电感三点式振荡器的原理图、振荡频率、电路特点

两种改进型电容三点式振荡电路的组成及频率计算

3.2LC正弦波振荡器

2、三点式振荡器

基本原理图

（1）三点式振荡器一般组成原则

X1与X2电抗性质相同

X3与X1（或X2）电抗性质相反

（2）三点式振荡电路可分为电容三点式和电感三点式

A、电容三点式（Colpitts，考毕兹电路）

①交流通路的基本形式

三极管三极分别与电容的三个引出端相连，反馈电压取自C2上。

②振荡频率：

③反馈系数：

④电路特点：

优点：

高次谐波成份小，波形好。

缺点：

调节频率影响反馈系数，受三极管等效输入电容和输出电容影响。

电容三点式振荡器及其交流等效电路

⑤找一些实际电路来进行讲解分析

第一节课到此处

再找一些实际电容三点式的振荡电路让学生自行分析是否满足振荡的条件，若要满足则要计算出其振荡的频率

B、电感三点式（Hartley，哈特莱电路）

①交流通路的基本形式

三极管三个电极分别与电感三个引出端相连，反馈电压取自L2上。

②振荡频率：

③反馈系数：

④电路特点：

优点：

易起振，调节频率基本不影响反馈系数。

缺点：

采用电感反馈，输出波形差，谐波成份多。

电感三点式振荡器及其交流等效电路

⑤找一些实际电路来进行讲解分析

⑥找一些实际电路让学生自行分析是否满足振荡的条件，若要满足则要计算出其振荡的频率

（最后总结本次课的内容）

课后习题：

课本77页3.5,3.6

第二次课结束

第三次课（学时为2学时）

本次课的课前思考：

组成三点式振荡电路的一般组成原则是什么？

在三点式振荡电路的组成原则中所提到的容性和感性，是否就是纯电感或是纯电容？

电容三点式振荡电路的特点是什么？

振荡频率为多少？

电感三点式振荡电路的特点是什么？

振荡频率为多少？

画出电感三点式和电容三点式振荡电路的基本组成原理图

三极管存在结电容会导致电容三点式振荡电路会出现什么问题？

本次课的重点与难点：

克拉泼（Clapp）振荡器的交流通路、振荡频率、电路特点

西勒（Seiler）振荡器的交流通路、振荡频率、电路特点

石英晶体振荡电路的形式、特点及振荡频率

3.2LC正弦波振荡器

C、改进型电容三点式振荡器

改进的原因：

基本的电容三点式振荡电路受放大管的分布电容的影响较大，故振荡频率不稳定。

a、克拉泼（Clapp）振荡器

①交流通路的基本形式：

电感L支路中串联了小电容C3

②振荡频率：

③电路特点：

优点：

振荡频率和反馈系数互不影响。

缺点：

调节C3改变频率时影响振幅。

一般用于固频振荡器。

克拉泼振荡器及其交流等效电路

b、西勒（Seiler）振荡器

①交流通路的基本形式：

在L两端又并联了一可调电容C4

②振荡频率：

③电路特点：

1、具有克拉泼振荡器频率和反馈系数独立的优点，频率基本上仅由C3和C及L决定；

2、调节C4时不影响电路增益，输出幅度稳定。

西勒振荡器原理图

第一节课到此结束

3.3石英晶体振荡器

1、石英晶体及其特性

（1）结构及外形

（2）符号及等效电路

（3）晶体特点

振荡频率稳定

振动的多谐性

并联负载电容

2、串联谐振频率与并联谐振频率

根据输入信号的频率不同，石英晶体具有串联谐振特性和并联谐振特性：

①等效为串联谐振时的串联谐振频率

②等效为并联谐振时的并联谐振频率

③晶体的电抗频率特性曲线

3、串联型石英晶体振荡器

基本原理：

晶体所在的正反馈支路发生串联谐振，使正反馈最强而满足振荡。

晶体工作于本身串联谐振点上。

4、并联型晶体振荡器

基本原理：

晶体一般工作在fs和fp之间，在电路中等效一特殊电感。

总结本次课主要学到的内容

课后习题：

课本77页第七题、第八题

第四次课（学时为2学时）

本次课的课前思考：

LC振荡电路和石英晶体振荡电路相比，哪一个的频率更高更稳定？

LC振荡电路有几种？

判断它们是否能够振荡起来的原则是什么？

如何确定石英晶体振荡电路的频率？

为什么要对电容三点式的振荡电路进行改进？

改进的电容三点式振荡电路有几种？

频率各如何计算？

本次课的重点与难点：

RC振荡器的相位条件与振幅条件

RC振荡器的振荡频率的确定

文氏电桥振荡器的振幅起振条件和振幅平衡条件

3.4RC振荡器

1、RC串并联网络的频率特性

RC串并联选频网络及其低、高频等效电路

图中电压传输系数为：

分析可得：

RC串并联选频网络的频率特性

2、基本RC桥式振荡器

（1）相位条件

输出与输入同相，输出与反馈反相（在谐振点处），故输入与反馈同相，满足相位条件。

（2）振幅条件

根据AuFu＞1，而谐振时Fu=1/3，则：

振幅起振条件：

Au＞3

振幅平衡条件：

Au=3

（3）振荡频率

2、文氏电桥振荡器

由图根据起振条件有：

因而可得：

振幅起振条件：

振幅平衡条件：

可见，要求Rf2在起振过程中要由＞2Rf1→=2Rf1,即要求Rf2具有负温度系数。

随着时间进行，电路温度上升，则Rf2将减小，并最终达到平衡状态。

外稳幅原理：

通过非线性器件Rf2自动调整反馈强弱。

集成运放RC桥式振荡器实用电路

第一节课到此结束

第二次节对本章做一下总结并处理习题

本章小结：

1、反馈式正弦波振荡器主要由放大器、反馈网络、选频网络和稳幅环节组成。

有LC、RC和晶体振荡器。

2、振荡器必须满足振荡的平衡条件和起振条件及平衡稳定条件。

3、LC振荡器分为变压器反馈式、电容三点式和电感三点式。

常见的有克拉泼振荡器和西勒振荡器等。

4、石英晶体振荡器频率稳定性高。

石英晶体振荡器有串联型和并联型两种。

5、RC振荡器的振荡频率较低。

常用的RC振荡器是文氏电桥振荡器，其振荡频率

f0＝1／（2πRC），只取决于R、C的数值。

（注：

可编辑下载，若有不当之处，请指正，谢谢!

）