原创 正弦波振荡电路

 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为：

正弦波振荡的平衡条件为：

◆振幅平衡条件：

◆相位平衡条件：

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      
选频网络：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。

★  
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：分别求解电路的和，然后判断是否大于1。

RC正弦波振荡电路

◆谐振频率：
。

◆起振条件：，当f=f₀时，F=1/3，所以当A>3时。

◆谐振频率：

◆回路的品质因数：

★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：

★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：

振荡频率：

反馈系数：

优缺点：电感反馈式振荡电路中N₂与N₁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

振荡频率：

反馈系数：

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振条件；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

几乎与C1和C2无关，也与C_i和C_o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：

串联谐振频率：

◆当f=f_s时，石英晶体呈纯阻性，等效电阻为R。

◆当f<f_s时，C₀和C电抗较大，起主导作用，石英晶体呈容性。

◆当f>f_s时，L、C、R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：

只有在f_s<f<f_P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f_S。