模电学习笔记37——正弦波振荡电路（1）

教材：童诗白、华成英《模拟电子技术基础》（第五版） 高等教育出版社

视频教材：

7.1. 正弦波振荡电路

       正弦波振荡电路是在没有外加输入信号的情况下，依靠电路自己振荡产生正弦波输出电压的电路。

7.1.1. 概述

一、产生正弦波振荡的条件

（1）　现象：无外加信号，输出有一定频率、一定幅值的信号。

（2）　正弦波振荡电路中引入正反馈，且振荡频率可控。

（3）　振荡条件：幅值平衡条件、相位平衡条件。

（4）　起振条件 |AF|>1 。

二、正弦波振荡电路的组成及分类

（1）四个组成部分

①　放大电路： 保证电路能够有从起振到稳幅的过程，使电路获得一定幅值的输出量，实现能量的控制。

②　正反馈网络：引入正反馈，使放大电路的输入信号等于反馈信号。

③　选频网络：确定振荡频率，保证电路产生正弦波振荡。

④　非线性环节（稳幅环节）：使输出信号幅值稳定。

（2）常将选频网络和正反馈网络合二为一；分立元件放大电路，不再另加稳幅环节， 而依靠晶体管特性的非线性来达到稳幅环节。

（3）分类

①  RC正弦波振荡电路：振荡频率一般在1MHz以下

② RL正弦波振荡电路：振荡频率一般在1MHz以上

③ 石英晶体正弦波振荡电路：振荡频率非常稳定

三、判断电路是否可能产生正弦波振荡的方法和步骤

①　电路中是否存在正弦波振荡电路的四个基本组成部分；

②　放大电路能否正常工作，即是否有合适的静态工作点且动态信号能否正常的输入、输出和放大；

③　是否满足相位条件，可用瞬时极性法判断。断开反馈，在断开处加以频率为f0的正弦波输入电压Ui，并给定其瞬时极性，然后以Ui极性为依据判断输出电压Uo的极性，从而得到反馈电压Uf的极性，若Uf和Ui极性相同，则说明满足相位条件，否则为不满足。

④　是否满足幅值条件。分别求解电路的A和F，然后判断 |AF| 是否大于1。

7.1.2  RC正弦波振荡电路

一、RC串并联选频网络

（1）将电阻与电容串联、电阻与电容并联所组成的网络称为RC串并联选频网络，其中电阻阻值和电容数值均相等。

（2）信号频率从零逐渐变化到无穷大时，反馈电压的相位从+90°逐渐变化到-90°，因此RC串并联选频网络一定存在一个振荡频率。

（3）RC串并联选频网络中，当f=f0时，F=1/3，即 |Uf| = 1/3*|Uo|，φF=0°，A=Au=3。

二、RC桥式正弦波振荡电路

（1）放大电路通常选用引入电压串联负反馈的放大电路，如同相比例运算电路（电压放大倍数略大于3、输入电阻无穷大、输出电阻为零）。

（2）RC桥式正弦波振荡电路（文氏桥振荡器）

①　由RC串并联选频网络和同相比例运算电路构成，电路如图。

②　根据起振条件和幅值平衡条件， Au=Uo / UP=1 + Rf / R1 >= 3 ,Rf>= 2*R1 。

③　为了稳定输出电压的幅值，一般在电路中加入非线性环节，如R或Rf采用热敏电阻、Rf串联两个并联的二极管等。

三、振荡频率可调的RC桥式正弦波振荡电路

（1）振荡频率可通过改变电容实现粗调、改变电阻实现微调，f0 = 1 / （2*π*R*C）。

（2）当振荡频率高到一定程度时，其值不仅决定于选频网络，还与放大电路的参数有关。因此振荡频率较高时，应该选用LC正弦波振荡电路