原创 正弦波振荡电路

2008-10-14 09:00 4699 1 1 分类: 模拟

 正弦波振荡电路归纳



正弦波振荡电路:在没有外加输入信号的情况下,依靠电路自激振荡而产生正弦波输出电压的电路。


正弦波振荡电路应用:测量、遥控、通信、自动控制、热处理和超声波电焊等加工设备之中,也作为模拟电子电路的测试信号。


正弦波振荡的起振条件image002.gif


正弦波振荡的平衡条件为
image004.gif


振幅平衡条件
image006.gif


相位平衡条件
image008.gif



正弦波振荡电路组成



l      
放大电路:保证电路能够有从起振到动态平衡的过程,使电路获得一定幅值的输出量,实现能量的控制。


l      
频网络:确定电路的振荡频率,使电路产生单一频率的振荡,即保证电路产生正弦波振荡。


l      
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。


l      
稳幅环节:也就是非线性环节,作用是使输出信号幅值稳定。



正弦波振荡电路分类



RC正弦波振荡电路:振荡频率较低,一般在1MHz以下;


LC正弦波振荡电路:振荡频率多在1MHz以上;


石英晶体正弦波振荡电路:振荡频率非常稳定。


  判断电路是否可能产生正弦波振荡的方法和步骤


  
观察电路是否包含了放大电路、选频网络、正反馈网络和稳幅环节四个组成部分。


  
判断放大电路是否能够正常工作,即是否有合适的静态工作点且动态信号是否能够输入、输出和放大。


  
利用瞬时极性法判断电路是否满足正弦波振荡的相位条件(正反馈)。


  
判断电路是否满足正弦波振荡起振条件。具体方法是:分别求解电路的image010.gifimage012.gif,然后判断image014.gif是否大于1



RC正弦波振荡电路



谐振频率
image016.gif


起振条件image002.gif,当f=f0时,F=1/3,所以当A>3时。





  LC正弦波振荡电路

谐振频率
image018.gif


回路的品质因数
image020.gif


  变压器反馈式振荡电路


电路分析:


观察电路,存在放大电路、选频网络、正反馈网络以及用晶体管的非线性特性所实现的稳幅环节四个部分;


判断放大电路能否正常工作,设置合适的静态工作点;


交流信号传递过程中无开路或短路现象,电路可以正常放大;


采用瞬时极性法判断电路是否满足相位平衡条件。


振荡频率
image022.gif


优缺点:变压器反馈式振荡电路易于产生振荡,输出电压的波形失真不大,应用范围广泛。但是由于输出电压与反馈电压靠磁路耦合,因而耦合不紧密,损耗较大。并且振荡频率的稳定性不高。



电感反馈式振荡电路



电路组成原则如图所示:



00.gif


振荡频率:
image024.gif


反馈系数:
image026.gif


优缺点:电感反馈式振荡电路中N2N1之间耦合紧密,振幅大,易起振;当C采用可变电容时,可以获得调节范围较宽的振荡频率,最高振荡频率可达几十MHz。由于反馈电压取自电感,对高频信号具有较大的电抗,反馈信号中含有较多的高次谐波分量,输出电压波形不好。



电容反馈式振荡电路


  电路组成原则如图所示:



01.gif



振荡频率:
image028.gif


反馈系数:
image030.gif


优缺点:电容反馈式振荡电路的输出电压波形好感,但若用改变电容的方法来调节振荡频率,则会影响电路的反馈系数和起条件;而若用改变电感的方法来调节振荡频率,则比较困难;常用在固定振荡频率的场合。



稳定振荡频率的措施:为了稳定振荡频率,在电感支路串联一个小容量电容C3,振荡频率


image032.gif


几乎与C1C2无关,也与CiCo无关,所以频率稳定度高。



石英晶体正弦波振荡电路



石英晶体的等效电路及频率特性如图所示:




7128.gif



串联谐振频率:
image034.gif


f=fs时,石英晶体呈纯阻性,等效电阻为R


f<fs时,C0C电抗较大,起主导作用,石英晶体呈容性


f>fs时,LCR支路呈感性,将与C0产生并联谐振,石英晶体又呈纯阻性


并联谐振频率:
image036.gif


只有在fs<f<fP的情况下,石英晶体才呈现感性。


石英晶体品质因数Q值高达104~106



并联型石英晶体正弦波振荡电路:用石英晶体取代LC振荡电路中的电感,就得到并联型石英晶体正弦波振荡电路,电路的振荡频率等于石英晶体的并联谐振频率。


串联型石英晶体振荡电路:只有在石英晶体呈纯阻性,即产生串联谐振时,电路才满足正弦波振荡的相位平衡条件。所以电路的振荡频率为石英晶体的串联谐振频率fS

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