(9.1)--正弦波振荡电路基本概念.pdf
正弦波振荡电路基本概念正弦波振荡电路基本概念正弦波振荡电路基本概念正弦波振荡电路基本概念振荡振荡条件和起振过程条件和起振过程正弦波振荡电路的正弦波振荡电路的RCRC正弦波振荡电路正弦波振荡电路引入引入引入 引入 正弦波振荡电路 正弦波振荡电路正弦波振荡电路正弦波振荡电路正弦信号可以直接用作测试信号或控制正弦信号可以直接用作测试信号或控制信号，也可以作为源信号经变换后产生方波、信号，也可以作为源信号经变换后产生方波、三角波等重要信号，高频正弦信号还可以作三角波等重要信号，高频正弦信号还可以作为载波来实现信息的传递，因此正弦波振荡为载波来实现信息的传递，因此正弦波振荡电路在电子电路中应用非常广泛。电路在电子电路中应用非常广泛。引入引入引入 引入 正弦波振荡电路 正弦波振荡电路正弦波振荡电路正弦波振荡电路能自行产生正弦波输出的电路称为正弦能自行产生正弦波输出的电路称为正弦波振荡电路，或正弦波振荡器、正弦波发生波振荡电路，或正弦波振荡器、正弦波发生器，其结构是一个没有输入信号的带选频网器，其结构是一个没有输入信号的带选频网络的正反馈放大电路。络的正反馈放大电路。选频网络：选频网络：RCRC电路或电路或LCLC电路电路引入引入引入 引入 正弦波振荡电路 正弦波振荡电路正弦波振荡电路正弦波振荡电路RCRC振荡振荡电路电路LCLC振荡振荡电路电路一一一、振荡条件一、振荡条件、振荡条件、振荡条件特点：特点：正弦波振荡电路具有无输入信号，但可输出不同频率、正弦波振荡电路具有无输入信号，但可输出不同频率、幅值的正弦波信号。幅值的正弦波信号。零点漂零点漂1ffoaaoXXXAFXXX=&t tx0移信号。移信号。一一一、振荡条件一、振荡条件、振荡条件、振荡条件1AF=&aAA=&fFF=&令：令：则则因：因：1()12,0,1,2,.afafAFAFAFnn=+=+=&（振幅平衡振幅平衡）则：则：（相位平衡相位平衡）一一一、振荡条件一、振荡条件、振荡条件、振荡条件1|3,|6AAFF=&假设：假设：则：则：理解振荡条件理解振荡条件,0af=即：即：满足相位满足相位则：则：ixoxfxAF13即：即：1AF 3/23/29/29/49/427/427/8满足相位满足相位平衡，且平衡，且不能稳定不能稳定振荡振荡一、一、一、振荡条件一、振荡条件振荡条件振荡条件1|3,|3AAFF=&则：则：理解振荡条件理解振荡条件,0af=即：即：满足相位满足相位假设：假设：则：则：ixoxfxAF13即：即：1AF=1131131满足相位满足相位平衡，且平衡，且能够稳定能够稳定振荡振荡二、起振过程二、起振过程二、起振过程二、起振过程频率广泛的噪声特定频率的信号选频放大RC或LCAF1稳定振荡条件：振幅平衡稳定振荡条件：振幅平衡AF1；相位平衡；相位平衡2afn+=起振条件：起振条件：AF 1；相位平衡。；相位平衡。信号增强稳定输出放大限幅AF1AF=1三、三、三、三、RCRC正弦波振荡电路正弦波振荡电路正弦波振荡电路正弦波振荡电路(1)(1)RCRC振荡振荡电路通常用于产生电路通常用于产生1MHz1MHz以内的以内的正弦信号。正弦信号。(2)(2)RCRC串并联串并联电路为选频电路为选频兼兼正反馈网络正反馈网络(2)(2)串并联串并联电路为选频电路为选频兼兼正反馈网络正反馈网络(3)(3)常用的类型：桥式常用的类型：桥式（文氏桥）（文氏桥）和移相式和移相式三、三、三、三、RCRC正弦波振荡电路正弦波振荡电路正弦波振荡电路正弦波振荡电路|F|13fof+90RCRC桥式振荡电路的选频兼反馈网络桥式振荡电路的选频兼反馈网络O(b)ffoO(c)ffo-9012ofRC=1oRC=或或幅频响应幅频响应相频响应相频响应三、三、三、三、RCRC正弦波振荡电路正弦波振荡电路正弦波振荡电路正弦波振荡电路RCRC桥式振荡电路的基本结构桥式振荡电路的基本结构RRCC增益为增益为3的的放大电路放大电路vovf三、三、三、三、RCRC正弦波振荡电路正弦波振荡电路正弦波振荡电路正弦波振荡电路RCRC桥式振荡电路（文氏桥）桥式振荡电路（文氏桥）113fvRAR=+=iv三、三、三、三、RCRC正弦波振荡电路正弦波振荡电路正弦波振荡电路正弦波振荡电路RCRC桥式振荡电路（文氏电桥）桥式振荡电路（文氏电桥）31/fvARR+iv三、三、三、三、RCRC正弦波振荡电路正弦波振荡电路正弦波振荡电路正弦波振荡电路关于限幅措施关于限幅措施1 1）二极管限幅）二极管限幅2 2）场管限幅）场管限幅）场管限幅）场管限幅3 3）三极管的非线性区限幅）三极管的非线性区限幅4 4）电阻限幅）电阻限幅5 5）三、三、三、三、RCRC正弦波振荡电路正弦波振荡电路正弦波振荡电路正弦波振荡电路关于限幅措施关于限幅措施 二极管限幅二极管限幅RpR2D1fR11fRAR=+增益：增益：R 大起振：起振：-+ARCRCvovfR1D2fR 大起振：起振：1AF限幅：限幅：ov 增大fR减小=1AF三、三、三、三、RCRC正弦波振荡电路正弦波振荡电路正弦波振荡电路正弦波振荡电路关于限幅措施关于限幅措施 场管限幅场管限幅RfR11fDSRARR=+增益：增益：R 小起振：起振：-+ATRR1CCvovfRpR2DDSR 小起振：起振：1AF限幅：限幅：ov 增大DSR增大=1AAF变小三、三、三、三、RCRC正弦波振荡电路正弦波振荡电路正弦波振荡电路正弦波振荡电路关于限幅措施关于限幅措施 三极管非线性区限幅三极管非线性区限幅(截截止区或者饱和区止区或者饱和区)+VS2R1R2+-C3Vo三、三、三、三、RCRC正弦波振荡电路正弦波振荡电路正弦波振荡电路正弦波振荡电路关于限幅措施关于限幅措施 电阻限幅电阻限幅-OP1+VS1R2C2R3R4tSW1VoNTC1NTC1NTC1是热敏电阻是热敏电阻三、三、三、三、RCRC正弦波振荡电路正弦波振荡电路正弦波振荡电路正弦波振荡电路RCRC移相式振荡电路移相式振荡电路反相放大器反相放大器三、三、三、三、RCRC正弦波振荡电路正弦波振荡电路正弦波振荡电路正弦波振荡电路RCRC移相式振荡电路移相式振荡电路C+I&CV+&oV&I&R_CiV&oV&CV&iV&900o1 1级级RCRC电路电路RCRC移相式振荡电路移相式振荡电路3 3级级RCRC电路可电路可以移相以移相af2afn+=RC电路：分别求出电路：分别求出和和，看是否满足，看是否满足。以移相以移相180180-+电路可能振荡电路可能振荡360oaf+=o=180a三、三、三、三、RCRC正弦波振荡电路正弦波振荡电路正弦波振荡电路正弦波振荡电路RCRC移相式振荡电路移相式振荡电路-+oo=180,=180360oafaf+=电路可能振荡电路可能振荡T电压V 0.0010.0020.00-+OP1 uA741+VS2 15R1 5kR2 5kC2 160n+-C3 160nVo四、四、四、四、RCRC正弦波振荡正弦波振荡正弦波振荡电路仿真正弦波振荡电路仿真电路仿真电路仿真时间s0.00100.00m200.00m300.00m400.00m电压-20.00-10.00+VS1 15R3 1.2kR4 800tSW1NTC1!DefaultNTC为热敏电阻，限幅电路为热敏电阻，限幅电路TVo1-30.0030.00D1 1N1183D2 1N1183如图所示二极管限幅电路，试分析其对应仿真如图所示二极管限幅电路，试分析其对应仿真图中输出波形。图中输出波形。思考题思考题时间s0.0050.00m100.00m150.00m200.00m-30.00Vo2-30.0030.00Vo3-30.00m50.00m-+OP1 uA741V1 22V2 22R1 20kR2 40kR5 10kR4 10kC1 100nC2 100nR3 60kVo电路图电路图仿真图仿真图正弦波振荡电路基本概念正弦波振荡电路基本概念正弦波振荡电路基本概念正弦波振荡电路基本概念振荡振荡条件和起振过程条件和起振过程正弦波振荡电路的正弦波振荡电路的RCRC正弦波振荡电路正弦波振荡电路引入引入引入 引入 正弦波振荡电路 正弦波振荡电路正弦波振荡电路正弦波振荡电路正弦信号可以直接用作测试信号或控制正弦信号可以直接用作测试信号或控制信号，也可以作为源信号经变换后产生方波、信号，也可以作为源信号经变换后产生方波、三角波等重要信号，高频正弦信号还可以作三角波等重要信号，高频正弦信号还可以作为载波来实现信息的传递，因此正弦波振荡为载波来实现信息的传递，因此正弦波振荡电路在电子电路中应用非常广泛。电路在电子电路中应用非常广泛。引入引入引入 引入 正弦波振荡电路 正弦波振荡电路正弦波振荡电路正弦波振荡电路能自行产生正弦波输出的电路称为正弦能自行产生正弦波输出的电路称为正弦波振荡电路，或正弦波振荡器、正弦波发生波振荡电路，或正弦波振荡器、正弦波发生器，其结构是一个没有输入信号的带选频网器，其结构是一个没有输入信号的带选频网络的正反馈放大电路。络的正反馈放大电路。选频网络：选频网络：RCRC电路或电路或LCLC电路电路引入引入引入 引入 正弦波振荡电路 正弦波振荡电路正弦波振荡电路正弦波振荡电路RCRC振荡振荡电路电路LCLC振荡振荡电路电路一一一、振荡条件一、振荡条件、振荡条件、振荡条件特点：特点：正弦波振荡电路具有无输入信号，但可输出不同频率、正弦波振荡电路具有无输入信号，但可输出不同频率、幅值的正弦波信号。幅值的正弦波信号。零点漂零点漂1ffoaaoXXXAFXXX=&t tx0移信号。移信号。一一一、振荡条件一、振荡条件、振荡条件、振荡条件1AF=&aAA=&fFF=&令：令：则则因：因：1()12,0,1,2,.afafAFAFAFnn=+=+=&（振幅平衡振幅平衡）则：则：（相位平衡相位平衡）一一一、振荡条件一、振荡条件、振荡条件、振荡条件1|3,|6AAFF=&假设：假设：则：则：理解振荡条件理解振荡条件,0af=即：即：满足相位满足相位则：则：ixoxfxAF13即：即：1AF 3/23/29/29/49/427/427/8满足相位满足相位平衡，且平衡，且不能稳定不能稳定振荡振荡一、一、一、振荡条件一、振荡条件振荡条件振荡条件1|3,|3AAFF=&则：则：理解振荡条件理解振荡条件,0af=即：即：满足相位满足相位假设：假设：则：则：ixoxfxAF13即：即：1AF=1131131满足相位满足相位平衡，且平衡，且能够稳定能够稳定振荡振荡二、起振过程二、起振过程二、起振过程二、起振过程频率广泛的噪声特定频率的信号选频放大RC或LCAF1稳定振荡条件：振幅平衡稳定振荡条件：振幅平衡AF1；相位平衡；相位平衡2afn+=起振条件：起振条件：AF 1；相位平衡。；相位平衡。信号增强稳定输出放大限幅AF1AF=1三、三、三、三、RCRC正弦波振荡电路正弦波振荡电路正弦波振荡电路正弦波振荡电路(1)(1)RCRC振荡振荡电路通常用于产生电路通常用于产生1MHz1MHz以内的以内的正弦信号。正弦信号。(2)(2)RCRC串并联串并联电路为选频电路为选频兼兼正反馈网络正反馈网络(2)(2)串并联串并联电路为选频电路为选频兼兼正反馈网络正反馈网络(3)(3)常用的类型：桥式常用的类型：桥式（文氏桥）（文氏桥）和移相式和移相式三、三、三、三、RCRC正弦波振荡电路正弦波振荡电路正弦波振荡电路正弦波振荡电路|F|13fof+90RCRC桥式振荡电路的选频兼反馈网络桥式振荡电路的选频兼反馈网络O(b)ffoO(c)ffo-9012ofRC=1oRC=或或幅频响应幅频响应相频响应相频响应三、三、三、三、RCRC正弦波振荡电路正弦波振荡电路正弦波振荡电路正弦波振荡电路RCRC桥式振荡电路的基本结构桥式振荡电路的基本结构RRCC增益为增益为3的的放大电路放大电路vovf三、三、三、三、RCRC正弦波振荡电路正弦波振荡电路正弦波振荡电路正弦波振荡电路RCRC桥式振荡电路（文氏桥）桥式振荡电路（文氏桥）113fvRAR=+=iv三、三、三、三、RCRC正弦波振荡电路正弦波振荡电路正弦波振荡电路正弦波振荡电路RCRC桥式振荡电路（文氏电桥）桥式振荡电路（文氏电桥）31/fvARR+iv三、三、三、三、RCRC正弦波振荡电路正弦波振荡电路正弦波振荡电路正弦波振荡电路关于限幅措施关于限幅措施1 1）二极管限幅）二极管限幅2 2）场管限幅）场管限幅）场管限幅）场管限幅3 3）三极管的非线性区限幅）三极管的非线性区限幅4 4）电阻限幅）电阻限幅5 5）三、三、三、三、RCRC正弦波振荡电路正弦波振荡电路正弦波振荡电路正弦波振荡电路关于限幅措施关于限幅措施 二极管限幅二极管限幅RpR2D1fR11fRAR=+增益：增益：R 大起振：起振：-+ARCRCvovfR1D2fR 大起振：起振：1AF限幅：限幅：ov 增大fR减小=1AF三、三、三、三、RCRC正弦波振荡电路正弦波振荡电路正弦波振荡电路正弦波振荡电路关于限幅措施关于限幅措施 场管限幅场管限幅RfR11fDSRARR=+增益：增益：R 小起振：起振：-+ATRR1CCvovfRpR2DDSR 小起振：起振：1AF限幅：限幅：ov 增大DSR增大=1AAF变小三、三、三、三、RCRC正弦波振荡电路正弦波振荡电路正弦波振荡电路正弦波振荡电路关于限幅措施关于限幅措施 三极管非线性区限幅三极管非线性区限幅(截截止区或者饱和区止区或者饱和区)+VS2R1R2+-C3Vo三、三、三、三、RCRC正弦波振荡电路正弦波振荡电路正弦波振荡电路正弦波振荡电路关于限幅措施关于限幅措施 电阻限幅电阻限幅-OP1+VS1R2C2R3R4tSW1VoNTC1NTC1NTC1是热敏电阻是热敏电阻三、三、三、三、RCRC正弦波振荡电路正弦波振荡电路正弦波振荡电路正弦波振荡电路RCRC移相式振荡电路移相式振荡电路反相放大器反相放大器三、三、三、三、RCRC正弦波振荡电路正弦波振荡电路正弦波振荡电路正弦波振荡电路RCRC移相式振荡电路移相式振荡电路C+I&CV+&oV&I&R_CiV&oV&CV&iV&900o1 1级级RCRC电路电路RCRC移相式振荡电路移相式振荡电路3 3级级RCRC电路可电路可以移相以移相af2afn+=RC电路：分别求出电路：分别求出和和，看是否满足，看是否满足。以移相以移相180180-+电路可能振荡电路可能振荡360oaf+=o=180a三、三、三、三、RCRC正弦波振荡电路正弦波振荡电路正弦波振荡电路正弦波振荡电路RCRC移相式振荡电路移相式振荡电路-+oo=180,=180360oafaf+=电路可能振荡电路可能振荡T电压V 0.0010.0020.00-+OP1 uA741+VS2 15R1 5kR2 5kC2 160n+-C3 160nVo四、四、四、四、RCRC正弦波振荡正弦波振荡正弦波振荡电路仿真正弦波振荡电路仿真电路仿真电路仿真时间s0.00100.00m200.00m300.00m400.00m电压-20.00-10.00+VS1 15R3 1.2kR4 800tSW1NTC1!DefaultNTC为热敏电阻，限幅电路为热敏电阻，限幅电路TVo1-30.0030.00D1 1N1183D2 1N1183如图所示二极管限幅电路，试分析其对应仿真如图所示二极管限幅电路，试分析其对应仿真图中输出波形。图中输出波形。思考题思考题时间s0.0050.00m100.00m150.00m200.00m-30.00Vo2-30.0030.00Vo3-30.00m50.00m-+OP1 uA741V1 22V2 22R1 20kR2 40kR5 10kR4 10kC1 100nC2 100nR3 60kVo电路图电路图仿真图仿真图
