一个振荡器要建立振荡,必须满足自激振荡的两个基本条件。当振荡幅度逐渐增大,最后达到稳态,电路需要有稳幅环节使放大器的放大倍数下降,满足|af|=1的幅值条件。所以,根据上述条件,正弦波振荡电路由四部分组成,即放大电路正弦波振荡电路、选频网络、反馈网络和稳幅环节。
①放大电路:对交流信号具有一定的电压放大倍数,其作用是对选择出来的某一频率的信号进行放大。根据电路需要可采用单级放大电路或多级放大电路。
②选频网络:选择出某一频率的信号产生谐振,其作用是选出指定频率的信号,以便使正弦波振荡电路实现单一频率振荡,并有最大幅度的输出。选频网络分为lc选频网络和rc选频网络。使用lc选频网络的正弦波振荡电路,称为lc振荡电路;使用rc选频网络的正弦波振荡电路,称为rc振荡电路。选频网络可以设置在放大电路中,也可以设置在反馈网络中。
③反馈网络:是反馈信号所经过的电路,其作用是将输出信号反馈到输入端,引入自激振荡所需的正反馈,并与放大器共同满足振荡条件。一般反馈网络由线性元件r、l和c按需要组成。
④稳幅环节:具有稳定输出信号幅值的作用。利用电路元件的非线性特性和负反馈网络,限制输出幅度螬大,达到稳幅目的。因此稳幅环节是正弦波振荡电路的重要组成部分。
自激震荡是指不外加激励信号而自行产生的恒稳和持续的振荡。从数学的角度出发,它是一种出现于某些非线性系统中的一种自由振荡。一个典型例子是范达波尔(vanderpol)方程所描述的系统,方程形式为mx¨-f(1-x2)x·-kx=0(m>0,f>0,k>0)。其中x·和x¨为变量x的一阶和二阶导数。分析表明:当x的值很小时,阻尼f是负的,因而运动发散;当x的值很大时,阻尼f是正的,因而运动衰减。
扩展资料:
一、产生自激振荡条件
1、幅度平衡条件|af|=12、相位平衡条件φa+φf=2nπ(n=0,1,2,3···)其中,a指基本放大电路的增益(开环增益)。f指反馈网络的反馈系数同时起振必须满足|af|略大于1的起振条件基本放大电路必须由多级放大电路构成,以实现很高的开环放大倍数。然而在多级放大电路的级间加负反馈,信号的相位移动可能使负反馈放大电路工作不稳定,产生自激振荡。负反馈放大电路产生自激振荡的根本原因是af(环路放大倍数)附加相移.单级和两级放大电路是稳定的,而三级或三级以上的负反馈放大电路。只要有一定的反馈深度,就可能产生自激振荡,因为在低频段和高频段可以分别找出一个满足相移为180度的频率(满足相位条件),此时如果满足幅值条件|af|=1,则将产生自激振荡。因此对三级及三级以上的负反馈放大电路,必须采用校正措施来破坏自激振荡,达到电路稳定工作目的。
二、正弦波振荡电路的组成从上述分析可知,正弦波振荡电路从组成上看必须有以下四个基本环节。(1)放大电路:保证电路能够由从起振到动态平衡的过程,是电路获得一定幅值的输出量,实现能量的控制。(2)选频网络:确定电路的振荡频率,使电路产生单一频率的振荡,即保证电路产生正弦波振荡。(3)正反馈网络:引入正反馈,使放大电路的输入信号等于反馈信号。(4)稳幅环节:也就是非线性环节,作用是使输出信号幅值稳定。在不少实用电路中,常将选频网络和正反馈网络“合二为一”;而且,对于分立元件放大电路,也不再另加稳幅环节,而依靠晶体管特性的非线性起到稳幅作用。正弦波振荡电路常根据选频网络所用元件来命名,分为rc正弦波振荡电路、lc正弦波振荡电路和石英晶体正弦波振荡电路3种类型。rc正弦波振荡电路振荡频率较低,一般在1mhz以下;lc正弦波振荡电路振荡频率较高,一般在1mhz以上;石英晶体正弦波振荡电路也可以等效为lc正弦波振荡电路,其特点是振荡频率非常稳定。
rc振荡电路,采用rc选频网络构成,适用于低频振荡,一般用于产生1hz~1mhz(fo=1/2πrc)的低频信号。对于rc振荡电路来说,增大电阻r即可降低振荡频率,而增大电阻是无需增加成本的;而对于lc振荡电路来说,一般产生的正弦波频率较高,若要产生频率较低的正弦振荡,势必要求振荡回路要有较大的电感和电容,这样不但元件体积大、笨重、安装不便,而且制造困难、成本高。因此,200khz以下的正弦振荡电路,一般采用振荡频率较低的rc振荡电路。
正弦波振荡器电路的主要组成部分:
1.放大器:放大器的作用是提供足够的放大倍数,以便随着时间的推移,电路能够自我激励。
2.反馈网络:反馈网络是电路中的一个部分,将一部分输出信号反馈到输入端,以实现正弦波的自我激励。
3.滤波器:滤波器用于滤除噪声或杂波信号,确保电路输出一个干净的正弦波。
4.振荡元件:振荡元件是电路中的一个设备,它在反馈网络的作用下可以产生自我激励的振荡。
这些部分在不同类型的正弦波振荡器中会有所不同,但基本的构成是类似的。
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