正弦波振蕩電路(電工學(xué))課件

第18章正弦波振蕩電路18.1自激振蕩18.2

RC振蕩電路18.3

LC振蕩電路

第18章正弦波振蕩電路本章要求：1.了解正弦波振蕩電路自激振蕩的條件。2.了解LC振蕩電路和RC振蕩電路的工作原理。

正弦波振蕩電路用來產(chǎn)生一定頻率和幅值的正弦交流信號。它的頻率范圍很廣，可以從一赫以下到幾百兆以上；輸出功率可以從幾毫瓦到幾十千瓦；輸出的交流電能是從電源的直流電能轉(zhuǎn)換而來的。18.1自激振蕩常用的正弦波振蕩器LC振蕩電路:輸出功率大、頻率高。RC振蕩電路:輸出功率小、頻率低。石英晶體振蕩電路：頻率穩(wěn)定度高。

應(yīng)用：無線電通訊、廣播電視，工業(yè)上的高頻感應(yīng)爐、超聲波發(fā)生器、正弦波信號發(fā)生器、半導(dǎo)體接近開關(guān)等。2.自激振蕩的條件(1)幅度條件：(2)相位條件：n是整數(shù)

相位條件意味著振蕩電路必須是正反饋；

幅度條件表明反饋放大器要產(chǎn)生自激振蕩，還必須有足夠的反饋量(可以通過調(diào)整放大倍數(shù)A或反饋系數(shù)F達(dá)到)。自激振蕩的條件3.起振及穩(wěn)幅振蕩的過程設(shè)：Uo

是振蕩電路輸出電壓的幅度，B是要求達(dá)到的輸出電壓幅度。起振時Uo

0，達(dá)到穩(wěn)定振蕩時Uo

=B。起振過程中Uo

<B，要求AuF

>

1，穩(wěn)定振蕩時Uo

=B，要求AuF

=

1，從AuF

>

1到AuF

=

1，就是自激振蕩建立的過程?？墒馆敵鲭妷旱姆炔粩嘣龃?。使輸出電壓的幅度得以穩(wěn)定。起始信號的產(chǎn)生：在電源接通時，會在電路中激起一個微小的擾動信號，它是個非正弦信號，含有一系列頻率不同的正弦分量。4.正弦波振蕩電路的組成(1)放大電路:放大信號(2)反饋網(wǎng)絡(luò):必須是正反饋，反饋信號即是

放大電路的輸入信號(3)選頻網(wǎng)絡(luò):保證輸出為單一頻率的正弦波

即使電路只在某一特定頻率下滿

足自激振蕩條件(4)穩(wěn)幅環(huán)節(jié):使電路能從AuF

>1，過渡到

AuF

=1，從而達(dá)到穩(wěn)幅振蕩。2.RC串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò)的選頻特性傳輸系數(shù)：。。RCRC。+–+–。式中

：

分析上式可知：僅當(dāng)=o時，達(dá)最大值，且u2與u1同相，即網(wǎng)絡(luò)具有選頻特性，fo決定于RC。u1u2u2與u1波形相頻特性（f）fo幅頻特性ffo133.工作原理輸出電壓uo經(jīng)正反饋（兼選頻）網(wǎng)絡(luò)分壓后，取uf

作為同相比例電路的輸入信號ui。(1)起振過程振蕩頻率的調(diào)整++∞RFRCC–uO–+SSR1R2R3R3R2R1改變開關(guān)K的位置可改變選頻網(wǎng)絡(luò)的電阻，實現(xiàn)頻率粗調(diào)；改變電容C的大小可實現(xiàn)頻率的細(xì)調(diào)。振蕩頻率（4）起振及穩(wěn)定振蕩的條件穩(wěn)定振蕩條件AuF

=1，|F|=1/3，則起振條件AuF

>1，因為|F|=1/3，則考慮到起振條件AuF

>1,一般應(yīng)選取RF

略大2R1。如果這個比值取得過大，會引起振蕩波形嚴(yán)重失真。由運放構(gòu)成的RC串并聯(lián)正弦波振蕩電路不是靠運放內(nèi)部的晶體管進(jìn)入非線性區(qū)穩(wěn)幅，而是通過在外部引入負(fù)反饋來達(dá)到穩(wěn)幅的目的。帶穩(wěn)幅環(huán)節(jié)的電路(1)熱敏電阻具有負(fù)溫度系數(shù)，利用它的非線性可以自動穩(wěn)幅。在起振時，由于uO

很小，流過RF的電流也很小，于是發(fā)熱少，阻值高，使RF>2R1；即AuF>1。隨著振蕩幅度的不斷加強，uO增大，流過RF

的電流也增大，RF受熱而降低其阻值，使得Au下降，直到RF=2R1時，穩(wěn)定于AuF=1，

振蕩穩(wěn)定。半導(dǎo)體熱敏電阻R++∞RFR1CRC–uO–+帶穩(wěn)幅環(huán)節(jié)的電路(2)IDUD振蕩幅度較小時正向電阻大振蕩幅度較大時正向電阻小利用二極管的正向伏安特性的非線性自動穩(wěn)幅。R++∞RF2R1CRC–uO–+D1D2RF1穩(wěn)幅環(huán)節(jié)帶穩(wěn)幅環(huán)節(jié)的電路（2）R++∞RF2R1CRC–uO–+D1D2RF1圖示電路中，RF分為兩部分。在RF1上正反并聯(lián)兩個二極管，它們在輸出電壓uO的正負(fù)半周內(nèi)分別導(dǎo)通。在起振之初，由于uo幅值很小，尚不足以使二極管導(dǎo)通，正向二極管近于開路此時，RF>2R1。而后，隨著振蕩幅度的增大，正向二極管導(dǎo)通，其正向電阻逐漸減小，直到RF=2R1，振蕩穩(wěn)定。18.3LC振蕩電路

LC振蕩電路的選頻電路由電感和電容構(gòu)成，可以產(chǎn)生高頻振蕩(幾百千赫以上)。由于高頻運放價格較高，所以一般用分離元件組成放大電路。本節(jié)只對

LC振蕩電路的結(jié)構(gòu)和工作原理作簡單介紹。

在調(diào)節(jié)變壓器反饋式振蕩電路中，試解釋下列現(xiàn)象：

（1）對調(diào)反饋線圈的兩個接頭后就能起振；

（2）調(diào)RB1、RB2或RE的阻值后即可起振；

（3）改用β較大的晶體管后就能起振；

（4）適當(dāng)增加反饋線圈的圈數(shù)后就能起振；

（5）適當(dāng)增加L值或減小C值后就能起振；

（6）反饋太強，波形變壞；

（7）調(diào)整RB1、RB2或RE的阻值后可使波形變好；

（8）負(fù)載太大不僅影響輸出波形，有時甚至不能

起振。例1：解:(2)調(diào)RB1、RB2或RE的阻值后即可起振；原反饋線圈接反，對調(diào)兩個接頭后滿足相位條件；(1)對調(diào)反饋線圈的兩個接

頭后就能起振；調(diào)阻值后使靜態(tài)工作點合適，以滿足幅度條件；(3)改用β較大的晶體管后就能起振；改用β較大的晶體管，以滿足幅度條件；LC+UCCRLC1RB1RB2RECE解:(5)適當(dāng)增加L值或減小

C值后就能起振；增加反饋線圈的圈數(shù)，即增大反饋量，以滿足幅度條件；(4)適當(dāng)增加反饋線圈的圈數(shù)后就能起振；當(dāng)適當(dāng)增加L值或減小C值后,等效阻抗|Zo|增大，因而就增大了反饋量，容易起振；

LC并聯(lián)電路在諧振時的等效阻抗LC+UCCRLC1RB1RB2RECE例2：正反饋注意：用瞬時極性法判斷反饋的極性時，耦合電容、旁路電容兩端的極性相同，屬于選頻網(wǎng)絡(luò)的電容，其兩端的極性相反。+UCCC1RB1RB2RECELC試用相位平衡條件判斷下圖電路能否產(chǎn)生自激振蕩－－－18.3.2三點式LC振蕩電路1.電感三點式振蕩電路正反饋放大電路選頻電路反饋網(wǎng)絡(luò)+UCCC1RB1RB2RECEL1CL2RC－－振蕩頻率

通常改變電容C來調(diào)節(jié)振蕩頻率。反饋電壓取自L2振蕩頻率一般在幾十MHz以下。2.電容三點式振蕩電路正反饋放大電路反饋網(wǎng)絡(luò)－－振蕩頻率

通常再與線圈串聯(lián)一個較小的可變電容來調(diào)節(jié)振蕩頻率。反饋電壓取自C2+UCCC1RB1RB2RECEC1LC2RC反相振蕩頻率可達(dá)100MHz以上。選頻電路例4：半導(dǎo)體接近開關(guān)L2C2–UCCRE2T1RP1R2RE1CE1C1L1RP2L3T2T3KADR3RC2R4LC振蕩器開關(guān)電路射極輸出器繼電器半導(dǎo)體接近開關(guān)是一種無觸點開關(guān)，具有反映速度快、定位準(zhǔn)確、壽命長等優(yōu)點。它在行程控制、定位控制、自動計數(shù)以及各種報警電路中得到了廣泛應(yīng)用。L2C2–UCCRE2T1RP1R2RE1CE1C1L1RP2L3T2T3KADR3RC2R4LC振蕩器開關(guān)電路射極輸出器繼電器例4：半導(dǎo)體接近開關(guān)變壓器反饋式振蕩器是接近開關(guān)的核心部分，L1、L2及L3繞在右圖所示的的磁芯上（又稱感應(yīng)頭）L2L3L1移動的金屬體感應(yīng)頭L2C2–UCCRE2T1RP1R2RE1CE1C1L1RP2L3T2T3KADR3RC2R4例4：半導(dǎo)體接近開關(guān)當(dāng)某金屬被測物體移近感應(yīng)頭時，金屬體內(nèi)感應(yīng)出渦流，由于渦流的消磁作用，破壞了線圈之間的磁耦合，使L1上的反饋電壓顯著降低，破壞了自激振蕩的幅值條件，振蕩器停振，使L3上輸出交流電壓為零。L2L3L1移動的金屬體感應(yīng)頭L2C2–UCCRE2T1RP1R2RE1CE1C1L1RP2L3T2T3KADR3RC2R4例4：半導(dǎo)體接近開關(guān)當(dāng)L3上輸出交流電壓為零時，二極管的整流輸出電壓也為零，因此T2截止，T3飽和導(dǎo)通，繼電器KA通電。繼電器KA的常閉觸點接在電動機的控制回路內(nèi)，可在被測金屬體接近危險位置時，立即斷電使電動機停轉(zhuǎn)；也可將KA的常開觸點接在報警電路上，同時發(fā)出聲光報警。L2C2–UCCRE2T1RP