13.7正弦波振荡器（课件）-高一《电工电子技术与技能》同步精品课堂（高教版·第3版）

电工电子技术与技能 13.7 正弦波振荡器 第十三章 放大电路与集成运算放大器 高等教育出版社 磁场对通电直导线的作用 教学目标 1.了解常用振荡器的概念和特点。 2.了解振荡器的类型。 3.了解不同类型振荡器的功能。 掌握电阻作用及电路特点 观察与思考 生活中有很多电子技术中的“振荡”现象，如前面提到会场音响发出连续的噪声。利用“振荡”原理制作的振荡器也有很多应用，如电子门铃没有信号输入，只要接通电源就会响铃。那么振荡器与放大器有什么区别，工作原理是 什么呢？ 一、正弦波振荡器的基本原理 　　在图13.28所示框图中，当开关S接在位置1时，外加输入信号ui 经基本放大电路放大后产生一个输出信号uo，若ui 是一个正弦波信号，则uo也是正弦波信号，这是由基本放大电路放大的结果。 1.自激振荡的概念 图13.28 由放大电路到自激振荡电路 一、正弦波振荡器的基本原理 　　输出信号uo经反馈电路产生一 个反馈信号uf，通过调整放大电路和反馈网络的参数，使uo=uf，若在某瞬间将开关S由位置1改接在位置2，电路的输岀信号uo将保持不变。 1.自激振荡的概念 图13.28 由放大电路到自激振荡电路 　　这时的电路 虽然没有外加输入信号，却能输岀具有一定频率、一定幅值的正弦波信号，这种现象称为自激振荡，能形成自激振荡的电路称为振荡电路。 振荡电路是一种无须外加信号就能将直流电能变为交流电能的能量变换电路。 一、正弦波振荡器的基本原理 2. 自激振荡的平衡条件 由上述分析知道，当uf =ui时，振荡器能维持振荡，结合图13. 28所示框图，可知振荡平衡条件为 AF=1 式中 A —— 基本放大电路的电压放大倍数； F —— 反馈电路的反馈系数（即反馈电路的输出信号uf与其输入信号ui的比值。 图13.28 由放大电路到自激振荡电路 13.21 一、正弦波振荡器的基本原理 2. 自激振荡的平衡条件 反馈信号uf与输入信号ui相位相同，也就是说只要反馈网络引入的是正反馈，就自然满足自激振荡的相位平衡条件。 振荡电路是一个具有足够强度正反馈的放大电路。 图13.28 由放大电路到自激振荡电路 一、正弦波振荡器的基本原理 3.自激振荡的建立 　　振荡电路利用外界微弱的干扰信号(如刚接通电源时各极电压、电流的扰动)作为初始信号，该信号包含各种频率成分，经放大器放大后，由选频网络选出某一频率的信号，经正反馈电路送回到输入端、再放大、再选频、再反馈······，使输出信号从无到有，从小到大，从而建立起振荡。 　　由于晶体管的非线性及直流电源供给的能量有限，输出信号不会无限制地增大。 可见，产生自激振荡的条件是：AF ≥ 1 。 一、正弦波振荡器的基本原理 4.正弦波振荡器的基本组成 (1)放大电路：为满足振幅平衡条件必不可少的电路。 　　(2)正反馈电路：为满足相位平衡条件必不可少的电路。 　　(3)选频电路：为输出单一频率正弦波信号所必须的电路。 正弦波振荡器的类型： RC 正弦波振荡器：选频电路由 R、C 元件组成。 LC 正弦波振荡器：选频电路由 L、C 元件组成。 (4)稳幅电路：保证振荡器输出的信号振幅稳定。 二、RC 正弦波振荡器 　　图13.29所示电路为RC正弦波振荡器，它由集成运放构成放大电路，RC串并联电路作选频电路，同时还作为正反馈电路，RF组成的负反馈电路为振荡器提供合适的放大倍数兼有稳幅的作用。 图13.29 RC正弦波振荡器 二、RC 正弦波振荡器 　　根据RC串并联网络的知识，以及振荡的条件可知，调节RF值略大于2R1时，电路能形成自激振荡，振荡的频率为 图13.29 RC正弦波振荡器 　　RC 串并联正弦波振荡器适用于振荡频率小于 1 MHz的场合，如需要产生更高频率的输岀信号，可采用LC正弦波振荡器。 三、LC 正弦波振荡器 　　变压器反馈式：选频电路由变压器一次绕组与电容组成；正反馈电压取自变压器二次绕组。 　　常见的LC正弦波振荡器有变压器反馈式、电感三点式和电容三点式三种类型，它们都是由电感L和电容C组成选频电路，利用LC谐振的特性确定自激振荡输出信号的频率。 　　电感三点式：选频电路由电感与电容组成；正反馈电压取自部分电感线圈。 　　电容三点式：选频电路由电感与电容组成；正反馈电压取自电容。 三、LC 正弦波振荡器 1.变压器反馈式正弦波振荡器 　　变压器反馈式正弦波振荡器如图13.30所示。 图13.30 变压器反馈式正弦 波振荡器 　　集成运放组成放大电路； 　　正反馈由变压器一次绕组L1、二次绕组L2之间的互感耦合来实现，L2为反馈绕组，L1和C2并联谐振组成选频电路，RF为