2022-2023学年高二物理竞赛课件：正弦波振荡电路的基本原理

正弦波振荡电路的基本原理 自激振荡的条件: 幅度平衡条件： 相位平衡条件: AF = 1 A+ F = 2n  （n=0,1,2……） 反馈信号与净输入信号的大小相等,在放大倍数 一定时应有足够强的反馈量 反馈信号与输入信号同相，必须引入正反馈 正弦波振荡电路的基本原理 基同为正 射反为正 正反馈是判断振荡电路相位平衡条件的重要依据 1、自激振荡(Self-oscillation)及其条件 正反馈的判断方法 2、 振荡的建立与稳定 振荡电路的起振: 闭合电源瞬间，由电扰动引起增幅振荡。 最初由 电路变为等幅振荡 |AF| = 1 |AF| >1 第4章 Ud 1 2 S + + Uf + - - - . . Uo . A F 8.6.1正弦波振荡电路的基本原理 Basic Theory of Sinusoidal Oscillator 通过不断地放大正反馈再放大再反馈，使Uom不断增大，一直到达某一点时，才稳定下来。 A 反馈特性 Ufm=|F|Uom 幅度特性 Uom=f(Ufm) Ufm1 Ufm2 Uom2 Uom1 Ufm O Uom 如右图 第4章 平衡点 |AF| = 1 |AF| >1 8.6.1正弦波振荡电路的基本原理 Basic Theory of Sinusoidal Oscillator 2、 振荡的建立与稳定 振荡电路的起振与稳定过程 组成正弦波振荡电路的四个基本环节 放大电路 正反馈电路 选频电路 稳幅电路 第4章 RC Bridge Oscillator 8.6.2 RC桥式振荡电路 1.电路组成及原理 R C C R Rf R1 负反馈网络 （放大稳幅环节） 文氏桥正弦波振荡电路 第4章 uO + — + ∞ 正反馈选频网络 放大 选频 正反馈 稳幅    RC Bridge Oscillator 8.6.2 RC桥式振荡电路 2、 RC串并联网络的选频特性 Z1 = R + 1 jωC 1 Z2 = R( jωC ) R+ 1 jωC = R 1+jωRC . . Uf UO = = . IZ2 I(Z1+Z2) . Z2 Z1+Z2 = R 1+jωRC R+ 1 jωC + R 1+jωRC = 1 3+j(ωRC - ωR C 1 ) 第4章 . I + + R C U0 . Uf . C R Z1 Z2 RC Bridge Oscillator 8.6.2 RC桥式振荡电路 . Uf Uo . = 1 1 ωRC 3+j (ωRC- ) 当: 1 ωRC ωRC - =0 即, 或 R C ω = ω0 = 1 2πRC ƒ = ƒ0 = 1 时 结 论 第4章 RC串并联选频网络： + + R C U0 . Uf . C R Z1 Z2 . I 2、 RC串并联网络的选频特性 . Uf Uo . 与 同相位, 即为正反馈； Uf Uo . =1/3， 则Uf达到最大值。 . . 幅频特性 f fo 1 3 相频特性 （f） fo 改变R、C可改变振荡频率 + + R C Uf . C R Z1 Z2 2、 RC串并联网络的选频特性 2πRC ƒ = ƒ0 = 1 , f0= 1 2RC 起振时应满足: Rf>2R1 Rf R1 ）, A=（1+ A = 0º 为了满足 AF = 1, A=3 Rf R1 ）=3 , （1+ Rf=2R1 即 A≥3 第4章 ui u o 1 Ｒ f Ｒ Ｒ C Ｒ C + uf – Z1 Z2 Oscillation and Waveform Improvement 8.6.3 起振与波形的改善 f = 0º 如何满足自激振荡条件,使电路稳定振荡？ 正确选择元件参数 1、观察电路的组成部分 （正反馈、放大、选频、稳幅） 2、用瞬时极性法判断相位平衡条件 （正反馈） 3、注意选频网络的频率特性（相位） 4、注意振幅条件和电路参数的关系 第4章 RC桥式振荡电路分析要点 利用瞬时极性法判断正、负反馈 + + －  －  (3)若反馈信号与输入信号加在同一电极上， (4)若反馈信号与输入信号加在两个电极上， 两者极性相反为负反馈； 极性相同为正反馈。 两者极性相同为负反馈； 极性相反为正反馈。 正弦波振荡电路的组成 1、放大电路: 放大信号 2、反馈网络: 必须是正反馈，反馈信号即是 放大电路的输入信号 3 、选频网络: 保证输出为单一频率的正弦波