3.4.1 正弦波振荡电路的基础知识（课件）-高二《电子技术基础与技能》同步教学（人邮版）

*3.4 正弦波振荡电路 3.4.1 正弦波振荡电路的基础知识 1．概念 通过前面的学习我们已经了解到，对于一个放大电路来说有外加输入信号才可能有输出信号，没有输入信号就不可能有输出信号。但是我们生活中，常常会遇到一种现象，比如我们在较宽敞的实验室上课时，老师要用麦克风（话筒）讲课，当老师不小心走动的位置距离扬声器很近而且对着扬声器时，实验室里就会发出一阵刺耳的啸叫声，如图3.24所示，这种现象会把有用信号“淹没”。 图3.24 自激振荡示意图 产生上述现象的原因是当话筒靠近扬声器时，来自扬声器的声波（信号）送入话筒，经放大器放大送给扬声器，扬声器再把放大了的信号送给话筒，形成正反馈，如此反复循环，就形成了啸叫声。 在这里，由于某种原因使这个电路在没有外加输入信号的情况下也有输出信号了，那么我们就称这个电路产生了自激振荡（简称振荡），此时放大电路也改称为振荡电路。 2．振荡电路的组成 振荡电路必须由放大电路、反馈电路、选频电路3部分组成。实际上，选频作用总是由放大或反馈电路兼用的，所以振荡电路的方框图如图3.25所示。 图3.25 振荡电路方框图 3．振荡的平衡条件 能够产生自激振荡（在无输入的情况下，电路也能维持输出）的电路称振荡电路，振荡电路必须满足一定条件，才能维持等幅振荡，这里所说的条件如下所述。 ① 相位平衡条件，即反馈信号与输入信号相位相同，也就是正反馈。 ② 振幅平衡条件，即反馈信号的幅度等于输入信号的幅度。 3.4.2 RC正弦波振荡电路 RC正弦波振荡电路是由RC选频网络、反馈网络和放大器组成的。 RC移相振荡器、RC桥式振荡器是常见的RC正弦波振荡电路，本节简单介绍RC桥式振荡器的组成、振荡条件、频率及特点。 1．电路组成 该电路中的RC选频网络和负反馈电阻RF、Re1可组成电桥电路，所以该振荡器又叫做RC桥式振荡器，电路如图3.26所示。 图3.26中R、C组成RC串并联网络，在电路中起选频和反馈作用，电路的放大部分是一个两级共发放大器，RF是级间负反馈电阻，起稳定输出、减小失真的作用。 图3.26 桥式正弦波振荡电路 知识拓展 ——RC串并联电路的选频特性 RC串并联电路如图3.27（a）所示。 图3.27 RC串并联电路 下面分析该电路的幅频特性和相频特性。 幅频特性：输入信号频率较低时，在RC串并联电路中，C1、C2容抗均很大。在R1C1串联部分，XC1>> R1，因此R1上分压可忽略。在R2C2并联部分，XC2>> R2，因此C2上的分流量可忽略，这时的串联网络等效于图3.27（b）。从该图可看出，信号频率越低，XC1越大，R1分压越小，U2幅度越小。 输入信号频率较高时，C1、C2容抗均小，此时的RC串并联等效电路如图3.27（c）所示。从图中可以看出，信号频率越高，XC2越小，分压越小，U2幅度越低。从分析可知，只有在谐振频率f0上输出电压幅度最大，F=1/3，偏离这个频率f0，输出电压幅度迅速减小，这就是RC串并联网络的选频特性。其中当R1=R2=R，C1=C2=C时， 。 相频特性：输入信号电压U1与输出电压U2的相位随信号频率的变化关系，称为相频特性。信号频率f等于谐振频率f0时，U2与U1的相位差等于零，即U2与U1同相位。 2．振荡条件 从RC选频网络可知： ①  F = 0，而两级共发组态放大器的相位差为2，所以RC桥式振荡电路的总相移为2，相位平衡条件满足； ② F=1/3，而两级共发组态放大器的电压放大倍数≥3，即可得到AF=1，所以RC桥式正弦波振荡电路振幅平衡条件也满足。 3．振荡频率 RC桥式振荡器的振荡频率就是使RC串并联电路相移为零的频率，即 或 振荡频率从几赫到几千赫。 4．电路特点 电路中引入了负反馈，既改善了输出波形又稳定了输出电压幅度，如果RF用一个热敏电阻器代替，可以起到自动稳幅的作用；RC选频网络中的两个电阻器用一个双连电位器代替或将两个电容器用双连电容代替，就可以调节该电路的振荡频率。但是RC正弦波振荡电路的振荡较低，一般不超过1MHz。 如果希望产生更高频率的正弦波，可采用LC正弦波振荡电路。 $$