正弦振蕩電路

在電子工程中，常常用到正弦信號(hào)，作為信號(hào)的源的振蕩電路，主要的要求是頻率準(zhǔn)確度高、頻率穩(wěn)定性好、波形失真小和振幅穩(wěn)定度高等，但對(duì)高頻能源的振蕩電路有以下幾種：（1）LC振蕩電路：它適用于幾十千赫至幾百兆赫的頻率范圍（高頻率和超高頻）（2）RC振蕩電路：適用于聲頻和超聲頻范圍（從幾赫至1赫）（3）晶體振蕩電路：用于生產(chǎn)頻率穩(wěn)定度較高的振蕩電路，頻率低于3千赫時(shí)常用音叉振蕩電路代替，而頻率高于幾十兆赫時(shí)常用泛音晶體振蕩電路，隨著集成化技術(shù)的發(fā)展，已有多種晶體振蕩器的集成電路，如國(guó)產(chǎn)的ZWB-1和ZWB-2型等。相位和振幅平衡條件：反饋式的振蕩電路主要是由基本放大器和反饋網(wǎng)絡(luò)組成，如圖91所示，因此，振蕩電路實(shí)際上是一個(gè)閉環(huán)的正反饋電路，其閉環(huán)增益為： Kf=Uf/Ui=KF= 要使電路產(chǎn)生振蕩，則必須反饋電壓Uf和輸入電壓Ui同相，所以本位平衡條件為Φk Φf=2nπ------------------------------------式一（n=0,1,2,........而且，要求|Uf|≥|Ui|,所以振幅平衡條件為：KF≥1-----------------------------------------式二如果滿足了這兩個(gè)平衡條件，則電路產(chǎn)生振蕩，由于振蕩器的晶體管工作在非線性區(qū)域，所以包含了豐富的諧波成分，而只有某一頻率才能滿足上述的兩個(gè)平衡條件，從而產(chǎn)生了單一頻率的正弦振蕩。

圖1 圖2 一、變壓器反饋式振蕩電路 圖2（a)為變壓器反饋振蕩電路，其正反饋過(guò)程是：若輸入U(xiǎn)i為上正下負(fù)，對(duì)于振蕩頻率，回路諧振的并聯(lián)阻抗為電阻性，所以輸出電壓Uo與Ui反相，即Uo為上負(fù)下正，由于同名端決定了Uf為上正下負(fù)，Uf正好與Ui同相，只要晶體管的β足夠大和變壓器的匝數(shù)比合適，電路一定能夠振蕩，還可以證明電路的起振條件和振蕩頻率分別為：β≥rbeRC/M------------------------式3f≈1/2π-----------------------式4式中：rbe為基極與射極度之間的交流等效電阻，R為次級(jí)折算到初級(jí)的等效電阻，M為互感系數(shù)。 二、三點(diǎn)式振蕩電路 1、三點(diǎn)式電路相位條件的判別法圖3（a）為三點(diǎn)式振蕩器的交流等效電路，從相平衡條件可以推論出：凡與晶體管發(fā)射極相接的電抗Xbe、Xce應(yīng)性質(zhì)相同，而不與發(fā)射極連接的另一電抗元件，Xcb的性質(zhì)應(yīng)與前兩者相反。可以從相量圖來(lái)檢查上述結(jié)論的正確性，設(shè)Xbe、Xce為容性，Xcb為感性；因振蕩時(shí)回路諧振于振蕩頻率，回路呈電阻性：所以Uo、Ui反相及Ic、IL反相；又因Xbe、Xce為容性，故IC比UO超前90度。因Xcb為感性，所以Uf比IL滯后90度，其相量圖如圖3（b）示，從圖可見(jiàn)，Uf與Ui同相，上述結(jié)果得到證明。

圖3 圖4 2、電容三點(diǎn)振蕩電路（考畢茲電路）圖4（a)為三點(diǎn)振蕩電路及其交流等效電路，從圖4（b）看出，與發(fā)射極相接為電容，集電極與基極之間接電感，服從于共射三點(diǎn)振蕩電路對(duì)電抗性的要求，故能振蕩，該電路的起振條件和振蕩頻率為：β≥C2/C1----------------------------------式5 f≈-（1）/ --------------------------式6 一般反饋系數(shù)F=C1/C2取0.5-0.01之間，由于該電路的輸入端接電容，而容抗又隨頻率增加而減小，所以輸入電壓中的高次諧波分量將明顯地受到抑制，使輸出波形良好，該電路的缺點(diǎn)是：用調(diào)節(jié)電容來(lái)改變頻率時(shí)，會(huì)使反饋系數(shù)改變，所以通常用改進(jìn)型的電容三點(diǎn)振蕩電路。