第四章 正弦波振荡电路

第四章  正弦波振荡电路 考纲解读 最新考纲要求： 1、会连接LC振荡电路、RC串、并联振荡电路、石英晶体振荡电路； 2、能熟练分析LC振荡电路是否起振； 3、能运用振荡电路的工作原理，分析、排除实际电路故障。 考点 西游记考点整理二建建筑实务必背考点药理学考点整理部分幼儿综合素质考点归纳小学教育教学知识能力 解读： 近年题型、分值列 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 考    点 题型 分值 2011年：RC正弦波振荡电路的分析计算 综合题 15分 2012年： 2013年：RC文氏电桥振荡电路的分析计算 综合题 15分 2014年：RC桥式振荡电路起振的条件 选择题 6分 必考点：振荡电路的分析与计算 重难点：RC文氏电桥振荡电路的分析计算 知识清单 一、理解振荡的基本概念 自激状态：无需外加信号而靠振荡器内部反馈作用维持振荡的工作状态。 自激振荡器：依靠反馈维持振荡的振荡器称为反馈式自激振荡器。 自激振荡器的组成：选频放大器和反馈网络。 二、自激振荡的平衡条件 1、相位平衡条件 反馈信号的相位必须与输入信号同相位，即反馈极性必须是正反馈。 2、振幅平衡条件 反馈信号vf的振幅应等于输入信号vi的振幅，即AV·F=1。 起振条件：AV·F>(1。 二、LC振荡器 1、变压器反馈式LC振荡器 电路结构：电路如图4-1所示。 电路特点：振荡电路容易起振，振荡频率一般为几千赫兹到几百千赫兹。 图4-1 2、电感反馈式振荡器 电路结构：电路如图4-2所示，三极管的三个电极分别与LC回路中L的三个点相连，故而得名，又称电感三点式振荡器。 电路特点：易起振且振幅大，振荡频率可达几十兆赫；缺点是振荡波形失真较大。 图4-2 3、电容反馈式振荡器 电路结构：电路如图4-3所示，三极管的三个电极与电容支路的三个点相接，又称电容三点式振荡电路。 电路特点：输出波形好，振荡频率可高达100 MHz以上，缺点是频率范围较小。 图4-3 4、振荡频率的计算 三、RC振荡器 1、RC串并联振荡电路 电路如图4-4所示。用RC选频电路来代替LC振荡器中的LC选频电路，由RC选频反馈网络和两级阻容耦 合同 劳动合同范本免费下载装修合同范本免费下载租赁合同免费下载房屋买卖合同下载劳务合同范本下载 相放大器两部分组成。 图4-4 振荡频率为：当==R，==C时， 2、RC桥式振荡电路 图4-5 电路如图4-5所示。将RC选频网络和负反馈电阻单独画出，即得电桥电路，又称文氏电桥振荡器。 电路特点：振荡频率范围宽且连接可调，信号波形失真小。 电路组成：同相比例运算放大器、RC串并联选频网络。 选频频率： ƒ0= 振幅平衡条件： 反馈系数F=（即电压增益 A=3）和Rf =2Re1 起振条件： 电压增益A﹥3 四、石英晶体振荡器 1、特点 石英晶体振荡器是利用石英晶体具有压电效应的特点而工作的，其频率稳定度很高。 （1）石英晶体的物理化学性能十分稳定，外界因素对其性能影响很小； （2）石英晶体振荡器的Q值很高，达105以上，稳频作用强。 （3）有串联和并联两个谐振频率，即fs和fp，且fs≈fp，在f= fp时，呈纯电阻性，在其他频率范围内呈容性。 2、石英晶体振荡器 （a）                          （b） 图4-6 串联型：电路如图4-6（a）所示。石英晶体谐振器串联在反馈电路中，具有选频的功能；振荡器频率等于石英晶体的串联谐振频率时，石英晶体呈阻性，满足自激振荡条件；RS的大小可以调节，即可以调节反馈量的大小。 并联型：电路如图4-6（b）所示。在电路中晶体作为感性元件，同反馈电容一起构成电容三点式振荡电路，振荡频率在fs和fp之间。 五、判断正弦波振荡电路的方法 1、判断电路的组成是否正确：包含选频放大器和反馈网络。 2、判断放大电路是否正常工作。 3、判断电路是否满足相位平衡条件：用瞬时极性法判断电路为正反馈时才有可能振荡。 4、判断振幅平衡条件：只要电路参数选择合适，一般都可满足振幅平衡条件。 5、电感三点式和电容三点式：根据电路组成原则进行判断。 知识点 高中化学知识点免费下载体育概论知识点下载名人传知识点免费下载线性代数知识点汇总下载高中化学知识点免费下载 精讲 【知识点1】振荡电路起振的分析判断 【例1】电路如图4-7所示。试用相位平衡条件判断电路是否能振荡，指出可能振荡的电路属于什么类型。 （ a）                （b） （c）                                （d） （e）                              （f） 图4-7 【分析】（a）图：该电路中集电极的直流通路被电容阻断，集电极无直流偏置，ICQ= 0，因此三极管不能进行放大，故不能产生振荡。 （b）图：该电路没有选频回路，而且L2并接在Rb2上，将Rb2短接，基极相当于对地短路，基极无直流偏置电压，三极管不能进行放大，因此不能产生振荡。 （c）图：运用瞬时极性判断反馈类型。假设VT基极电压瞬时极性为“+”，集电极为“-”，L1的极性为上“+”下“-”，由电路连接可知L2为反馈元件，反馈电压取自L2两端，根据同名端原理，L2的极性为上“-”下“+”，反馈至VT基极极性为“-”，与原来的极性相反，使输入信号减弱，所以是负反馈，电路不满足相位平衡条件，不能产生振荡。 （d）图：用瞬时极性法判断反馈类型，假设VT基极电压瞬时极性为“+”，集电极为“-”，经Cb2至LC反馈网络，该电路中，反馈信号取自电容C2两端，C2两端的电压极性为上“-”下“+”，反馈至VT基极极性为“-”，为负反馈，电路不满足相位平衡条件，不能产生振荡。 （e）图：该电路中，VT与L、C1、C2组成电容三点式振荡电路，满足相位平衡条件，其中C2为反馈元件，适当选取其它元件参数，使电路满足幅度平衡条件就能起振。 （f）图：该电路中，VT与C、L1、L2组成电感三点式振荡电路，满足相位平衡条件，其中L1为反馈元件，适当选取其它元件参数，使电路满足幅度平衡条件就能起振。 【知识点2】RC文氏桥电桥振荡器的分析与计算 【例2】电路如图4-8所示：（1）保证电路振荡，求的最小值；（2）求振荡频率的的调节范围。 图4-8 【解】（1）该电路为RC文氏桥电桥振荡器，电路起振的条件是 反馈系数的最大值为：Fmax= 即电压增益至少等于3：A≥3， 由于运算放大器为同相比例运放，所以 =（1+）≥3 Rp≥5.3KΩ，即Rp的最小值为5.3KΩ。 （2）振荡频率可采用下式计算 当R2调至最大时，ƒ0最小 ==145Hz 当R2调至最小时，最大 ==1592Hz 所以的调节范围是145Hz～1592Hz。 【例3】在RC桥式正弦波振荡电路中，当相位平衡条件满足时，放大电路可以起振时的电压放大倍数是（  ） A、等于1/3        B、略大于3        C、等于3        D、等于1 【分析】RC桥式振荡电路的起振条件是：当相位平衡条件满足时，电压增益 A﹥3。所以该题选B。 【举一反三】 【例3】（2013年对口招生考试题）文氏电桥振荡电路如图4-9所示。 图4-9 （1）请在图中指出运算放大器A两个输入端的正、负极性； （2）估算满足起振时电阻Rf至少为多少； （3）设运放A具有理想的特性，若要求振荡频率为480Hz，试计算R的阻值。 【解】（1）根据文氏电桥电路连接的形式可知，运算放大器两输入端的极性是上端为“﹣”下端为“+”。 （2）电路起振的条件是 所以 Rf =3R1-R1=2R1=2×10K=20KΩ （3）根据振荡频率的计算公式 ƒ0= 可求出R的阻值为 R===33174Ω 【例4】（2011年对口招生考试题）如图4-10所示为RC正弦波振荡电路，其最大输出电压为±14V。 （1）二极管VD1、VD2为自动稳幅元件，试分析起振幅度条件； （2）计算输出信号的频率； （3）试定性说明因不慎使R2短路时，输出电压u0的波形。 图4-10 【分析】该电路中，利用二极管VD1、VD2的非线性特性自动调节负反馈的强弱来控制输出电压的恒定。振荡过程中VD1、VD2将交替导通和截止，总有一个处于正向导通状态的二极管与R3并联，由于二极管正向电阻rd随ud增大而下降，因此负反馈随振幅上升而增强，即A随振幅增大而下降，直到满足振幅平衡条件为止。 【解】（1）当u0的幅值较小时，VD1、VD2截止，VD1、VD2与R3并联电路的等效电阻近似为R3=2.7K，因此 ≈3.3﹥3 有利于电路起振。 （2）输出信号的频率 （3）因不慎使R2短路时，即R2=0，则 =1+≈1.5＜3 电路停振，输出电压u0的波形为一条与时间轴重合的直线。 同步检测 一、选择题 1、振荡器的振荡频率取决于（  ）。 A、供电电源              B、选频网络 C、晶体管的参数          D、外界环境 2、为提高振荡频率的稳定度，高频正弦波振荡器一般选用（  ）。 A、LC正弦波振荡器      B、晶体振荡器 C、RC正弦波振荡器      D、多谐振荡器 3、设计一个振荡频率可调的高频高稳定度的振荡器，可采用 （    ）。 A、RC振荡器                B、石英晶体振荡器 C、互感耦合振荡器        D、并联改进型电容三点式振荡器 4、串联型晶体振荡器中，晶体在电路中的作用等效于（  ）。 A、电容元件              B、电感元件 C、大电阻元件            D、短路线 5、振荡器是根据（  ）反馈原理来实现的，（  ）反馈振荡电路的波形相对较好。 A、正、电感                  B、正、电容        C、负、电感                  D、负、电容 6、（  ）振荡器的频率稳定度高。 A、互感反馈              B、克拉泼电路 C、西勒电路              D、石英晶体 7、石英晶体振荡器的频率稳定度很高是因为 （    ）。 A、低的Q值              B、高的Q值    C、小的接入系数          D、 大的电阻 8、正弦波振荡器中正反馈网络的作用是（    ）。 A、保证产生自激振荡的相位条件 B、提高放大器的放大倍数，使输出信号足够大 C、产生单一频率的正弦波 D、以上说法都不对 9、在讨论振荡器的相位稳定条件时，并联谐振回路的Q值越高，值越大，其相位稳定性 （    ）。 A、越好                    B、越差 C、不变                      D、无法确定 10、并联型晶体振荡器中，晶体在电路中的作用等效于(    )。 A、电容元件                B、电感元件        C、电阻元件                D、短路线 11、克拉拨振荡器属于（  ）振荡器。 A 、RC振荡器                B 、电感三点式振荡器 C 、互感耦合振荡器            D 、电容三点式振荡器 12、振荡器与放大器的区别是（    ）。 A、振荡器比放大器电源电压高 B、振荡器比放大器失真小 C、振荡器无需外加激励信号，放大器需要外加激励信号 D、振荡器需要外加激励信号，放大器无需外加激励信号 13、如图所示电路，以下说法正确的是（    ）。 A、该电路由于放大器不能正常工作，不能产生正弦波振荡 B、该电路由于无选频网络，不能产生正弦波振荡 C、该电路由于不满足相位平衡条件，不能产生正弦波振荡 D、该电路满足相位平衡条件，可能产生正弦波振荡 14、改进型电容三点式振荡器的主要优点是（   ）。 A、容易起振              B、振幅稳定    C、频率稳定度较高        D、减小谐波分量 15、在自激振荡电路中，下列哪种说法是正确的（    ）。 A、LC振荡器、RC振荡器一定产生正弦波 B、石英晶体振荡器不能产生正弦波 C、电感三点式振荡器产生的正弦波失真较大 D、电容三点式振荡器的振荡频率做不高 16、利用石英晶体的电抗频率特性构成的振荡器是（    ）。 A、f＝fs时，石英晶体呈感性，可构成串联型晶体振荡器 B、f＝fs时，石英晶体呈阻性，可构成串联型晶体振荡器 C、fs