振蕩電路的定義

         一個(gè)放大電路，在輸入端加上輸入信號(hào)的情況下，輸出端才有輸出信號(hào)。如果輸入端無(wú)外加輸入信號(hào)，輸出端仍有一定頻率和幅度的信號(hào)輸出，這種現(xiàn)象稱為放大電路的自激振蕩。振蕩電路就是在沒(méi)有外加輸入信號(hào)的情況下，依靠電路自激振蕩而產(chǎn)生正弦波輸出電壓的電路。它廣泛應(yīng)用于遙控、通信、自動(dòng)控制、測(cè)量等設(shè)備中，也作為模擬電子電路的測(cè)試信號(hào)。

     振蕩電路的工作原理

　　1、產(chǎn)生正弦波振蕩的條件

　　圖1所示的正弦波振蕩電路是一個(gè)未加輸入信號(hào)的正反饋閉環(huán)電路。

　　圖1 正弦波振蕩電路的框圖

　　2、正弦波振蕩的建立和穩(wěn)定

　　一個(gè)實(shí)際的正弦波振蕩電路的初始信號(hào)是由電路內(nèi)部噪聲和瞬態(tài)過(guò)程的擾動(dòng)引起的。通常這些噪聲和擾動(dòng)的頻譜很寬而幅度很小。為了最終能得到一個(gè)穩(wěn)定的正弦信號(hào)，首先，必須用一個(gè)選頻環(huán)節(jié)把所需頻率的分量從噪聲或擾動(dòng)信號(hào)中挑選出來(lái)使其滿足相位平衡條件，而使其他頻率分量不滿足相位平衡條件。其次，為了能使振蕩能夠從小到大建立起來(lái)，要求滿足

　　|AF|》1（4）

　　式（4）稱為正弦波振蕩的起振條件。

　　從式（4）可以看到，振蕩建立起來(lái)后，信號(hào)由小到大不斷增長(zhǎng)，不能得到一個(gè)穩(wěn)定的正弦波。實(shí)際上，信號(hào)的幅度最終要受到放大電路非線性的限制，即當(dāng)幅度逐漸增大時(shí)，|A|將逐漸減小，最終使|AF|=1達(dá)到幅度平衡條件，從而使正弦波振蕩穩(wěn)定。

　　3、正弦波振蕩電路的組成

　　從上述分析可知，正弦波振蕩電路從組成上看必須有以下四個(gè)基本環(huán)節(jié)。

　　（1）放大電路：保證電路能夠由從起振到動(dòng)態(tài)平衡的過(guò)程，是電路獲得一定幅值的輸出量，實(shí)現(xiàn)能量的控制。

　　（2）選頻網(wǎng)絡(luò)：確定電路的振蕩頻率，使電路產(chǎn)生單一頻率的振蕩，即保證電路產(chǎn)生正弦波振蕩。

　　（3）正反饋網(wǎng)絡(luò)：引入正反饋，使放大電路的輸入信號(hào)等于反饋信號(hào)。

　　（4）穩(wěn)幅環(huán)節(jié)：也就是非線性環(huán)節(jié)，作用是使輸出信號(hào)幅值穩(wěn)定。

　　在不少實(shí)用電路中，常將選頻網(wǎng)絡(luò)和正反饋網(wǎng)絡(luò)“合二為一”；而且，對(duì)于分立元件放大電路，也不再另加穩(wěn)幅環(huán)節(jié)，而依靠晶體管特性的非線性起到穩(wěn)幅作用。

　　正弦波振蕩電路常根據(jù)選頻網(wǎng)絡(luò)所用元件來(lái)命名，分為RC正弦波振蕩電路、LC正弦波振蕩電路和石英晶體正弦波振蕩電路3種類型。RC正弦波振蕩電路振蕩頻率較低，一般在1MHz以下；LC正弦波振蕩電路振蕩頻率較高，一般在1MHz以上；石英晶體正弦波振蕩電路也可以等效為L(zhǎng)C正弦波振蕩電路，其特點(diǎn)是振蕩頻率非常穩(wěn)定。

     振蕩電路經(jīng)典設(shè)計(jì)

　　RC振蕩器

　　采用RC元件組成的電路作選頻網(wǎng)絡(luò)的正弦波振蕩電路，稱為RC振蕩器。按反饋網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，RC振蕩電路可分為RC移相式、RC橋式和雙T式選頻網(wǎng)絡(luò)的振蕩電路。其中RC橋式振蕩電路采用RC串并聯(lián)電路作選頻網(wǎng)絡(luò)，故又稱RC串并聯(lián)振蕩電路，如圖1-29所示。

　　這 個(gè)電路由兩部分組成，即放大器Au和選頻網(wǎng)絡(luò)Fuo Au為集成運(yùn)算放大器所組成的電壓串聯(lián)負(fù)反饋放大器，而Fu則由Zl、Z2組成，同時(shí)兼作正反饋網(wǎng)絡(luò)。Zl、Z2和Rl、R2正好形成一個(gè)四臂電橋，放大 電路的輸入端和輸出端分別接到電橋的兩個(gè)對(duì)角線上，因此這種RC振蕩電路又稱RC橋式振蕩器。

　　RC移相式正弦波振蕩電路

　　RC移相式正弦波振蕩電路是把RC移相網(wǎng)絡(luò)作為正弦波振蕩電路的反饋環(huán)節(jié)，如圖l-30所示。該振蕩電路的RC移相網(wǎng)絡(luò)提供180°解的相移， 而放大器采用反相輸入比例放大電路，故φa=-180。，φa+φf(shuō)=0°滿足振蕩的相位條件，只要調(diào)節(jié)熱敏電阻Rf，使放大倍數(shù)足以補(bǔ)償反饋網(wǎng)絡(luò)引起的 信號(hào)幅度衰減，就可以產(chǎn)生正弦波振蕩信號(hào)。

　　變壓器反饋式LC振蕩器

　　反饋網(wǎng)絡(luò)采用變壓器，利用變壓器的一次繞組與電容并聯(lián)組成振蕩回路作選頻網(wǎng)絡(luò)，代替晶體管集電極電阻Rc，從變壓器的二次繞組引回反饋電壓并將其加到放大電路的輸入端，電路如圖1-31所示。

　　變壓器反饋式LC振蕩電路的特點(diǎn)是振蕩頻率調(diào)節(jié)方便，容易實(shí)現(xiàn)阻抗匹配和達(dá)到起振要求，輸出波形一般，頻率穩(wěn)定度不高，產(chǎn)生正弦波信號(hào)的頻率為幾千赫至幾十兆赫，一般適用于要求不高的設(shè)備。

　　電感三點(diǎn)式振蕩器

　　電感三點(diǎn)式振蕩器的典型電路如圖1-32所示。在LC振蕩回路中，電感有一個(gè)抽頭使線圈分成兩部分即線圈L1和線圈L2，線圈L1的3端接到晶 體管的基極B，線圈L2的1端接晶體管的集電極C，中間抽頭2接發(fā)射極E。也就是說(shuō)電感線圈的三端分別接晶體管的三極，所以叫電感三點(diǎn)式振蕩器，又稱哈特 萊振蕩器。

　　在該電路中L1兼作反饋網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)耦合電容Cl將Ll反饋電壓加在晶體管的輸入端，經(jīng)放大后，在LC振蕩回路中得到高頻振蕩信號(hào)，只要適當(dāng)選擇電感線圈抽頭的位置．使反饋信號(hào)大于輸入信號(hào)，就可以在LC回路中獲得不衰減的等幅振蕩。

　　其振蕩頻率可由下式求得：

　　式中，Ll、L2為線圈抽頭兩邊的自感系數(shù)；M為兩段電感線圈的瓦感系數(shù)；C為振蕩電容；？o為振蕩頻率。

　　電容三點(diǎn)式振蕩器

　　圖1-33是電容三點(diǎn)式振蕩器的典型電路圖。其結(jié)構(gòu)與電感三點(diǎn)式振蕩器相似，只是將L、C互換了位置。LC振蕩回路中采用兩個(gè)電容串聯(lián)成電容支路，兩 電容中間有一引出端，通過(guò)引出端從LC振蕩回路的電容支路上取一部分電壓反饋到放大電路的輸入端，由于電容支路三個(gè)端點(diǎn)分別接于晶體管的三極上，所以把這 種電路稱為電容三點(diǎn)式LC振蕩器，又稱為柯爾皮茲振蕩器。