小模电的重难点——正弦波振荡电路

吴少琴的模电课

5vwlcsekxcc64030993515.jpg

五一的调休把规律的重难点推送搅得一团糟，加上最近琐事缠身，害得第五章的重难点推送姗姗来迟?????? 不过没关系，虽然比原计划晚到几天，但依旧心意满满、干货多多哦??????
/ Z- ]) `! Y" ]4 i8 F% b  O2 X

w5mtthyxvnx64030993615.jpg

2 E. Z5 t* q. D! N好啦，闲言少叙，咱们赶紧进入正题，一起回顾一下第五章正弦波振荡电路的重点内容吧，毕竟期末大考在即，得赶紧为打好基础做好准备呀！????
# B+ I* h- ^  w; m

lvziy3ljbmf64030993715.gif

) |2 e5 Z% a0 _# s- p

kzht1xhcs5d64030993815.png

振荡电路——
是一种不需要外接输入信号就能将直流能源转换成具有一定频率、一定幅度和一定波形的交流能量输出的电路。
6 G9 [, k: o0 R$ I0 v, r  M+ I正弦波振荡电路是用于产生一定频率和幅度的正弦信号。
5 U" m0 O8 g! b: [6 v' y2 K4 I根据选用的选频网络不同分为：RC振荡器、LC振荡器和石英晶体振荡器。
RC振荡器产生的正弦波频率较低，一般在几赫兹到几千赫兹。

job3fygrws464030993915.png

. ^% k2 c  N' l9 EOscillation
重点一 振荡电路的组成
, s& k/ g" u4 z( j4 e7 y  S

zzll3hpshq264030994016.png

正弦波振荡电路由放大电路、正反馈网络、选频网络和稳幅环节四部分组成。
$ m+ n7 b' i- w

3belcgmvgku64030994116.jpg

! |2 z3 T5 y9 T* K1
: A7 Q8 F' q/ @放大电路
7 ?# m' a+ S. y9 Q! N

qdxaow2lhma64030994216.png

) N7 O3 e, }1 T+ i+ d4 f) M% H具有信号放大作用，并通过电源供给能量
2
  S! K9 z  c: Y正反馈网络
  \$ d" i% y& ^( `4 q9 r. Q
( I1 O( N& G3 t% d正反馈网络和放大电路相配合，共同满足振荡所需的相位平衡条件
3
选频网络
' f7 B/ f* k3 \+ f% M% P; y
确定电路的振荡频率，它保证电路只对特定频率的信号满足振荡条件，对其他频率信号都不能满足振荡条件，因而产生单一频率的正弦波信号
) U, j  _* E4 k  E5 d4
稳幅环节
/ I% Q$ w% c# {6 \, V
稳定输出信号幅度，并改善输出波形。有的振荡电路的稳幅是通过负反馈实现的。


0 q3 e' m$ k& ~0 u" O
Oscillation
重点二 正弦波振荡电路的条件

5 \$ g$ [0 k4 z+ p" o01
起
振
/ G# J) w4 S4 J) P条
2 ^9 P" D: P! j# ?件

9 _. ]  ^& K2 ^" w3 Z& P4 |振荡器在振荡的建立过程中，环路增益AF的模值一定要大于1，这样振荡电路接通电源后，信号可以被逐渐放大。
因此，振荡的起振条件为：
' z/ G9 S: `0 i' ?8 V

wvixzwgkccb64030994316.jpg

9 Q! l& G9 L) K3 i9 Z0 C02
平
衡
条
! L+ G) I" P: F6 {件

振荡器从起振到稳定的过程是放大器中非线性器件的工作点变化，使环路增益的模从大于1下降到1，从而达到振荡的稳定。
振荡的平衡条件为：
) V; N' j5 ~' c2 Q0 p& k2 n

1jdmqush1dh64030994416.jpg

. ~7 h$ _- Z% g' n$ r9 s
& V3 }+ N- b0 d1 J+ |, y. P( d3 T$ nOscillation
7 m" i/ g% Y( A; W' {4 k重点三 文氏桥正弦波振荡器组成
- r9 C- K. @* Q! }% P8 |2 r
RC文氏桥正弦波振荡电路的结构特点是：以RC串、并联网络作为选频网络和正反馈网络，并引入电压串联负反馈作为放大电路
: r5 r( @4 A3 D' F/ m$ F

1bho0nqz4ew64030994516.jpg

??图1
5 z9 d- w& e. Z; a5 }为啥叫文氏桥式振荡器呢？??????
1 R$ @  R! m/ d% ?+ u注意看上图负反馈网络的Rf和R‘(负反馈引回运放的反相端)，以及正反馈的RC串并联（正反馈引回运放的同相端），各为一臂，这就构成了桥??????

kt5gc31jujg64030994616.jpg

. L- i2 c5 e+ g" B3 r* i图1电路的起振条件为：
1 r" d4 T5 Z% I; Z* B

fduzmsjchxw64030994716.jpg

图1中若取R1=R2=R，C1=C2=C，振荡频率为：

32fvtcjgfxc64030994816.jpg

% z7 M# }* {# j, f一般只要|A|>3，就可以产生振荡，但过大的振幅会使波形失真，Rf和R'构成的电压串联负反馈，用于调整放大电路的增益，同时反馈电阻Rf可以选择负温度系数的热敏电阻以实现自动稳幅的作用。
" H: U1 O5 ~  ?) j$ `3 U8 v

fchhvelekbp64030994916.gif

* Z1 q) C' D  s4 I2 t

Oscillation
' p* m  Y' I3 \4 |; w重点四 正弦波振荡电路的分析方法
- A* \# ]9 h% W( S0 w- c
/ f8 k0 N  P4 m2 ~% u# s

hrhfag4vard64030995016.png

从电路组成看，检查是否包括放大、正反馈、选频和稳幅等基本部分

6 J& C% d; ~) u. s* i分析放大电路能否正常工作

检查电路是否满足振荡条件，利用瞬时极性法检查是否满足相位平衡条件

9 u: ~  p- B2 q3 k: o根据选频网络参数，估算振荡频率
??举例??
在图2所示的两个电路中，若选频网络的电阻为10kΩ，电容为0.01μF。试用相位平衡条件判断这两个电路是否能够振荡；如果能够振荡，求振荡频率。
# ~7 o% ?) P& ]4 V: y6 _5 c

yxmlk43dd4k64030995116.jpg

' f! A/ ~* Z+ T解题思路
两个图的选频网络都是RC串并联网络，RC串并联网络在谐振频率上的相移应为零，只要在谐振频率处放大器的输出信号和反馈信号之间满足相位平衡条件，就能满足振荡条件。
  |( J8 z& F( W: G9 \/ z判断电路是否满足相位平衡条件采用瞬时极性法。
步骤是：首先断开反馈支路与放大电路输入端的连接点，在断点处的放大电路输入端加信号，并设其极性为正，然后沿着放大和反馈环路判断各点的极性，从而确定输出信号和反馈信号的相位关系。如果Vo和Vf同相，说明电路满足相位平衡条件，否则就是不满足。
, m8 R; C' U9 G  V题解：
（1）将反馈支路和放大电路输入端的连接点断开，在断处设其极性为正，放大电路的瞬时极性情况如下图：

gtuamfn34wg64030995216.jpg

8 \. }5 X1 w# g( ]: v图（a）的输入信号和输出信号反相，不满足相位平衡条件，所以不能起振。
图（b）的输入信号和输出信号同相，说明在谐振频率处，反馈信号和输出信号同相，满足相位平衡条件，所以可以起振。
（2）图（b）的振荡频率就是串并联选频网络的谐振频率，为：
* c8 D; S9 _7 P* i+ h0 j) [

zrlzwfh30o564030995316.jpg

) }! s/ J- i: w, X6 ~2 L

es5e25qfwle64030995416.png

1 ]$ t5 [7 j9 h
* _3 g  u, ^. @* UOscillation
互动时刻

& W4 l) ~8 N/ H2 e继续选择题哦，因为客观题大家参与度要高一些????????
7 D5 t. H. y* q2 w/ n! j（1）正弦波振荡器振荡的建立依靠（        ）
, Q, h# p- d" H, Z$ t7 { A.输入信号         B.反馈信号     
# S: \  \& K8 t7 _" k4 F. t3 p3 v C.电路中的噪声或瞬态扰动      
+ M* @$ i( r5 a& |/ B D.平衡条件
8 s! l* a& l! L! j（2）RC文氏桥式振荡电路中，在振荡频率下（         ）
  A.电路的正反馈最强               
9 ]  {8 W# _7 _  B.电路的负反馈最强  
$ o- I5 Z  [2 q0 {9 V- c8 I  C.串、并联RC网络的相移为+90度   
  D.串、并联RC网络的相移为-90度
（3）RC文氏桥式振荡电路如图1所示，图中Rf和构成电压串联负反馈电路，为实现自动稳幅，反馈电阻Rf可选用（            ）。
A.正温度系数的热敏电阻            
B.负温度系数的热敏电阻
% D8 e& [- F! G$ c) OC.大于2                D.小于2
还没参与过的同学赶紧加入吧（*＾-＾*）
) r5 @- N* k( _! H; ?5 o
8 h7 q1 e4 f) l+ Z# b! k

0 m- ?3 b+ ?& F2 I7 }
· END·