模電學(xué)習(xí)筆記37——正弦波振蕩電路(1)
教材:童詩白、華成英《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》(第五版) 高等教育出版社
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7.1.?正弦波振蕩電路
? ? ? ?正弦波振蕩電路是在沒有外加輸入信號的情況下,依靠電路自己振蕩產(chǎn)生正弦波輸出電壓的電路。
7.1.1.?概述
一、產(chǎn)生正弦波振蕩的條件
(1) 現(xiàn)象:無外加信號,輸出有一定頻率、一定幅值的信號。
(2) 正弦波振蕩電路中引入正反饋,且振蕩頻率可控。

(3) 振蕩條件:幅值平衡條件、相位平衡條件。
(4) 起振條件 |AF|>1 。


二、正弦波振蕩電路的組成及分類
(1)四個(gè)組成部分
① 放大電路: 保證電路能夠有從起振到穩(wěn)幅的過程,使電路獲得一定幅值的輸出量,實(shí)現(xiàn)能量的控制。
② 正反饋網(wǎng)絡(luò):引入正反饋,使放大電路的輸入信號等于反饋信號。
③ 選頻網(wǎng)絡(luò):確定振蕩頻率,保證電路產(chǎn)生正弦波振蕩。
④ 非線性環(huán)節(jié)(穩(wěn)幅環(huán)節(jié)):使輸出信號幅值穩(wěn)定。
(2)常將選頻網(wǎng)絡(luò)和正反饋網(wǎng)絡(luò)合二為一;分立元件放大電路,不再另加穩(wěn)幅環(huán)節(jié),?而依靠晶體管特性的非線性來達(dá)到穩(wěn)幅環(huán)節(jié)。
(3)分類
①? RC正弦波振蕩電路:振蕩頻率一般在1MHz以下
② RL正弦波振蕩電路:振蕩頻率一般在1MHz以上
③ 石英晶體正弦波振蕩電路:振蕩頻率非常穩(wěn)定
三、判斷電路是否可能產(chǎn)生正弦波振蕩的方法和步驟
① 電路中是否存在正弦波振蕩電路的四個(gè)基本組成部分;
② 放大電路能否正常工作,即是否有合適的靜態(tài)工作點(diǎn)且動態(tài)信號能否正常的輸入、輸出和放大;
③ 是否滿足相位條件,可用瞬時(shí)極性法判斷。斷開反饋,在斷開處加以頻率為f0的正弦波輸入電壓Ui,并給定其瞬時(shí)極性,然后以Ui極性為依據(jù)判斷輸出電壓Uo的極性,從而得到反饋電壓Uf的極性,若Uf和Ui極性相同,則說明滿足相位條件,否則為不滿足。
④ 是否滿足幅值條件。分別求解電路的A和F,然后判斷 |AF| 是否大于1。



7.1.2??RC正弦波振蕩電路
一、RC串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò)
(1)將電阻與電容串聯(lián)、電阻與電容并聯(lián)所組成的網(wǎng)絡(luò)稱為RC串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò),其中電阻阻值和電容數(shù)值均相等。
(2)信號頻率從零逐漸變化到無窮大時(shí),反饋電壓的相位從+90°逐漸變化到-90°,因此RC串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò)一定存在一個(gè)振蕩頻率。

(3)RC串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò)中,當(dāng)f=f0時(shí),F(xiàn)=1/3,即 |Uf| = 1/3*|Uo|,φF=0°,A=Au=3。

二、RC橋式正弦波振蕩電路
(1)放大電路通常選用引入電壓串聯(lián)負(fù)反饋的放大電路,如同相比例運(yùn)算電路(電壓放大倍數(shù)略大于3、輸入電阻無窮大、輸出電阻為零)。

(2)RC橋式正弦波振蕩電路(文氏橋振蕩器)
① 由RC串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò)和同相比例運(yùn)算電路構(gòu)成,電路如圖。
② 根據(jù)起振條件和幅值平衡條件, Au=Uo / UP=1 + Rf / R1 >= 3 ,Rf>=?2*R1?。
③ 為了穩(wěn)定輸出電壓的幅值,一般在電路中加入非線性環(huán)節(jié),如R或Rf采用熱敏電阻、Rf串聯(lián)兩個(gè)并聯(lián)的二極管等。

三、振蕩頻率可調(diào)的RC橋式正弦波振蕩電路
(1)振蕩頻率可通過改變電容實(shí)現(xiàn)粗調(diào)、改變電阻實(shí)現(xiàn)微調(diào),f0 = 1 / (2*π*R*C)。
(2)當(dāng)振蕩頻率高到一定程度時(shí),其值不僅決定于選頻網(wǎng)絡(luò),還與放大電路的參數(shù)有關(guān)。因此振蕩頻率較高時(shí),應(yīng)該選用LC正弦波振蕩電路
