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第8章振荡器8.1振荡的基本概念 振荡器在通信、广播、自动控制、仪表测量和超声探伤等方面都具有广泛用途。根据振荡产生的波形不同,分为正弦波振荡器和非正弦波振荡器。根据电路的组成不同,又可分成RC振荡器、LC振荡器和石英晶体振荡器。实际应用中正弦波振荡器居多,常用的有RC振荡器和LC振荡器。 实际应用中正弦振荡器较多,主要有RC振荡器、LC振荡器和晶体振荡器。 频率的调节可采用可变电容,调节方便。 式中,β和rbe分别为三极管的电流放大系数和输入电阻; 从石英晶体上按一定方位切割下来的薄片叫石英晶片,不同切向的晶片其特性是不同的。 C1和R1、C2和R2构成两级RC移相网络,C3和V1放大电路的输入电阻ri构成第三级RC移相网络。 3)选频网络 C1和R1、C2和R2构成两级RC移相网络,C3和V1放大电路的输入电阻ri构成第三级RC移相网络。 为什么要用三级RC电路来移相呢?因为基本放大电路在很宽的频率范围内其φA为180°,若要求满足振荡相位条件,必须在三级RC移相网络中也移相180 这就是振荡电路的自激振荡条件。 C1和R1、C2和R2构成两级RC移相网络,C3和V1放大电路的输入电阻ri构成第三级RC移相网络。 事实上,正、反向压电效应同时存在,电场产生机械形变,机械形变产生电场,两者相互限制,最后达到平衡态。 在自激振荡开始时,||>1,随着振荡的建立,||也随着降低,最后达到||=1时,振荡幅度便不再增大,便稳定在某一振荡振幅下工作。图8.1.1这就是振荡电路的自激振荡条件。 这个条件包含幅值和相位两个内容。 1)幅值条件 ||=1,即放大倍数与反馈系数F乘积的模为1。在自激振荡开始时,||>1,随着振荡的建立,||也随着降低,最后达到||=1时,振荡幅度便不再增大,便稳定在某一振荡振幅下工作。从|>1到||=1是振荡建立的过程。2)相位条件 反馈电压uf和输入电压uid要同相,即放大电路的相移φ-A与反馈网络的相移φF之和为2nπ,其中n是整数。 φAφF=2nπ 综上所述,振荡电路必须具备以上两个条件,即幅值条件和相位条件。实际应用中正弦振荡器较多,主要有RC振荡器、LC振荡器和晶体振荡器。 2.振荡电路的组成 最简单的振荡器如实图8.1.1所示,从以上振荡器看出,振荡器一般由四个部分组成。1)放大电路 1、V2就是两级放大电路。 2)反馈网络 P1和R-1C-1、R-2C-2都是反馈电路,它们将输出信号的一部分或者全部反馈到输入端,即三极管V1的基极或发射极,构成反馈,通常把整个反馈系统称为反馈网络。3)选频网络 -1C-1、R-2C-2就构成选频网络。 4)稳幅电路 P1和V1发射极电阻Re1,以及R-1C-1、R-2C-2构成电桥的四臂,起到稳幅的作用。 综上所述,振荡电路必须首先具备两个条件,即相位条件和幅值条件。其次,电路的组成合理,便可产生振荡。实际应用中正弦波振荡器居多,常用的有RC振荡器和LC振荡器。8.2RC震荡器图8.2.1图8.2.2当rbe《Rb1∥Rb2时,8.2.2RC桥式振荡器 1.电路组成RC正弦振荡电路的振荡频率与R、C乘积成反比,如果要求频率较高,则R、C值要小,这样制作比较困难(且电路分布参数影响较大),因此RC振荡器用来产生低频振荡信号,要产生更高频率的信号,则应采用LC正弦波振荡器。若在晶片处加一电场,晶片将产生机械变形,这种效应称为反向压电效应。 要使RC振荡电路产生自激振荡,应满足: 式中,β和rbe分别为三极管的电流放大系数和输入电阻; 变压器反馈式振荡电路由放大电路、变压器反馈电路和LC选频电路三部分组成。 2(b)的等效电压源形式。 R为二次侧绕组的参数折合到一次侧绕组后的等效电阻。 其次,电路的组成合理,便可产生振荡。 图8. 根据电路的组成不同,又可分成RC振荡器、LC振荡器和石英晶体振荡器。 可以认为,回路电容也有3个连接点,分别接到三极管的3个极,因此也称为电容三点式振荡电路。 这就是振荡电路的自激振荡条件。 V2为射极输出器,它的作用是减小负载对振荡电路的影响,在分析振荡频率和条件时,可忽略。 不足之处是,频率调节不便,调节范围较小。 可以认为,回路电容也有3个连接点,分别接到三极管的3个极,因此也称为电容三点式振荡电路。 改进电路常应用电感反馈式振荡电路。 不足之处是,由于反馈电压取自L2,对高次谐波分量的阻抗大,输出波形中含较多的高次谐波,所以波形较差;图8.3.1分析可得到该电路的起振条件为为了克服调节范围小的缺点,常在L支路中串联一个容量较小的可调电容,用它来调节振荡频率。 1所示,从以上振荡器看出,振荡器一般由四个部分组成。 3)选频网络 R为二次侧绕组的参数折合到一次侧绕组后的等效电阻。