正弦振荡电路

正弦振荡电路

在电子工程中，常常用到正弦信号，作为信号的源的振荡电路，主要的要求是频率准确度高、频率稳定性好、波形失真小和振幅稳定度高等，但对高频能源的振荡电路有以下几种： （1）LC振荡电路：它适用于几十千赫至几百兆赫的频率范围（高频率和超高频） （2）RC振荡电路：适用于声频和超声频范围（从几赫至1赫） （3）晶体振荡电路：用于生产频率稳定度较高的振荡电路，频率低于3千赫时常用音叉振荡电路代替，而频率高于几十兆赫时常用泛音晶体振荡电路，随着集成化技术的发展，已有多种晶体振荡器的集成电路，如国产的ZWB-1和ZWB-2型等。 相位和振幅平衡条件： 反馈式的振荡电路主要是由基本放大器和反馈网络组成，如图91所示，因此，振荡电路实际上是一个闭环的正反馈电路，其闭环增益为：

Kf=Uf/Ui=KF=

要使电路产生振荡，则必须反馈电压Uf和输入电压Ui同相，所以本位平衡条件为 Φk+Φf=2nπ------------------------------------式一 （n=0,1,2,........ 而且，要求|Uf|≥|Ui|,所以振幅平衡条件为： KF≥1-----------------------------------------式二 如果满足了这两个平衡条件，则电路产生振荡，由于振荡器的晶体管工作在非线性区域，所以包含了丰富的谐波成分，而只有某一频率才能满足上述的两个平衡条件，从而产生了单一频率的正弦振荡。

图1

图2

一、变压器反馈式振荡电路

图2（a)为变压器反馈振荡电路，其正反馈过程是：若输入Ui为上正下负，对于振荡频率，回路谐振的并联阻抗为电阻性，所以输出电压Uo与Ui反相，即Uo为上负下正，由于同名端决定了Uf为上正下负，Uf正好与Ui同相，只要晶体管的β足够大和变压器的匝数比合适，电路一定能够振荡，还可以证明电路的起振条件和振荡频率分别为： β≥rbeRC/M------------------------式3 f≈1/2π-----------------------式4 式中：rbe为基极与射极度之间的交流等效电阻，R为次级折算到初级的等效电阻，M为互感系数。

二、三点式振荡电路

1、三点式电路相位条件的判别法 图3（a）为三点式振荡器的交流等效电路，从相平衡条件可以推论出：凡与晶体管发射极相接的电抗Xbe、Xce应性质相同，而不与发射极连接的另一电抗元件，Xcb的性质应与前两者相反。 可以从相量图来检查上述结论的正确性，设Xbe、Xce为容性，Xcb为感性；因振荡时回路谐振于振荡频率，回路呈电阻性：所以Uo、Ui反相及Ic、IL反相；又因Xbe、Xce为容性，故IC比UO超前90度。因Xcb为感性，所以Uf比IL滞后90度，其相量图如图3（b）示，从图可见，Uf与Ui同相，上述结果得到证明。

图3

图4

2、电容三点振荡电路（考毕兹电路） 图4（a)为三点振荡电路及其交流等效电路，从图4（b）看出，与发射极相接为电容，集电极与基极之间接电感，服从于共射三点振荡电路对电抗性的要求，故能振荡，该电路的起振条件和振荡频率为： β≥C2/C1----------------------------------式5

f≈-（1）/

--------------------------式6

一般反馈系数F=C1/C2取0.5-0.01之间，由于该电路的输入端接电容，而容抗又随频率增加而减小，所以输入电压中的高次谐波分量将明显地受到抑制，使输出波形良好，该电路的缺点是：用调节电容来改变频率时，会使反馈系数改变，所以通常用改进型的电容三点振荡电路。