放大电路在接通电源的瞬间, 随着电源电压由零开 始的突然增大, 电路受到扰动, 在放大器的输入端产生
一个微弱的扰动电压ui, 经放大器放大、 正反馈, 再放
大、 再反馈……, 如此反复循环, 输出信号的幅度很快 增加。 这个扰动电压包括从低频到甚高频的各种频率 的谐波成分。
为了能得到我们所需要频率的正弦波信号, 必须增 加选频网络, 只有在选频网络中心频率上的信号能通过, 其他频率的信号被抑制, 在输出端就会得到如图ab段所 示的起振波形。
F
当 f=f0时, 电压传输系数最大,
1
其值为: F=1/3, 相角为零, 即φF=0。
3
此时, 输出电压与输入电压同相位。
当f≠f0时, F<1/3, 且φF≠0, 此时输 出电压的相位滞后或超前于输入电
压。
0
f0
jF
f
+90O
由以上分析可知:
RC串并联网络只在 f=f0=1/(2πRC) 时, 输出幅度最大, 而且输出电压与输
为RC串并联网络的输入电压, 而将RC串并联网络的输出 电压作为放大器的输入电压。
当f=f0时, RC串并联网络的相位移为零, 放大器是同 相放大器, 电路的总相位移是零, 满足相位平衡条件, 而对 于其他频率的信号, RC串并联网络的相位移不为零, 不满 足相位平衡条件。
由于RC串并联网络在 f=f0 时的传输系数F＝1/3, 因 此要求放大器的总电压增益Au应大于3, 这对于集成运放 组成的同相放大器来说是很容易满足的。
1
Z2
jC2 R2
Z2
R2
C2
. U2
-
RC串并联网络传输系数F：
R2
F
U2
U1
Z2 Z1 Z2
R1
1 jC2 R2
1
R2
jC1 1 jC2 R2
1
(1
R1 R2
C2 ) C1
j(R1C2
1)
R2C1
取：C1=C2=C, R1=R2=R, 则上式可简化为
1
F
3 j(RC 1 )
RC
石英晶体振荡电路（振荡频率极其稳定）。
2.1.2 RC正弦波振荡电路
RC正弦波振荡电路结构简单, 性能可靠, 用来产生 几兆赫兹以下的低频信号, 常用的RC振荡电路有RC桥 式振荡电路和移相式振荡电路。
1. RC桥式振荡电路
+
R1
1） RC串并联网络的选频特性
.
Z1 C1
Z1
R1
1ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
jC1
U1
+
Z2
由上述分析可知, 起振条件：
AF 1
稳幅后的幅度平衡条件为： A F 1
４.
要形成振荡, 电路中必须包含以下组成部分: ① 放大器; ② 正反馈网络; ③ 选频网络; ④ 稳幅环节。
根据选频网络组成元件的不同, 正弦波振荡电路通常分 为：
ＲＣ振荡电路（振荡频率较低，几百KHZ以下） ＬＣ振荡电路（振荡频率较高，几百KHZ以上）
由R1、 Rf、 V1、 V2及R2构成负反馈支路, 它与集成运 放形成了同相输入比例运算放大器
Au
1
Rf R1
只要适当选择Rf与R1的比值, 就能实现Au>3的要求。
其中, Ｖ1、 Ｖ2和R2是实现自动稳幅的限幅电路。
1
f0 2RC
2．RC移相式振荡电路
反馈网络由三节RC移相电路构成。
Rf
C
0
f0
f
入电压同相, 即相位移为零。 所以, -90O RC串并联网络具有选频特性。
2） RC桥式振荡电路
RC串并联网络： 正反馈选频网络
集成运放A ：
R
放大网络
C ∞
+
A+
uo
--
V1
R
C
R2
Rf R1
稳幅环节
V2 负反馈网络
反馈增益Avf≥3
图中, 集成运放组成一个同相放大器, 输出电压uo作
其模值：
FF
1
32 (RC 1 )2 RC
相角：
RC 1
F arctan
RC
3
令
0
2f0
1 RC
即
1
f0 2RC
将f0 的表达式代入模值和相角的表达式, 并将角频率
ω变换为由频率f 表示, 则
F
1
32 ( f f0 )2
f0 f
f f0
F arctan f0 3 f
根据上式可作出RC串并联网络频率特性
可以借助图示的方框图来分析正弦波振荡形成的条件。
2S
放大电路
+
1
+
.
.
U
U
id
. A
. U
o
.
i
+
U --
f
--
--
. F
反馈电路
由此可见, 自激振荡形成的基本条件是反馈信号与
输入信号大小相等、
相位相同, 即U f
Ui
, 而U f
AF Ui
可得：
AF 1
这包含着两层含义:
（１）
反馈信号与输入信号幅值相等,
C CR
∞ -
RR
+
+.
+
-U- o
由于集成运算放大器的相移为180°, 为满足振荡的相 位平衡条件, 要求反馈网络对某一频率的信号再移相180°, RC构成超前相移网络。 正如所知, 一节RC电路的最大相 移为90°, 不能满足振荡的相位条件; 二节RC电路的最大 相移可以达到180°, 但当相移等于180°时, 输出电压已接 近于零, 故不能满足起振的幅度条件。为此, 采用三节RC 超前相移网络, 三节相移网络对不同频率的信号所产生的 相移是不同的, 但其中总有某一个频率的信号, 通过此相移 网络产生的相移刚好为180°, 满足相位平衡条件而产生振 荡, 该频率即为振荡频率f0。
振荡频率f0 振幅起振条件为
2 波形发生电路
2.1 正弦波振荡电路 2.2 非正弦信号发生器 2.3 集成函数发生器8083 2.4 压控振荡器
2.1 正弦波振荡电路
2.1.1 正弦波振荡电路的基础知识 1. 自激振荡现象
扩音系统在使用中有时会发出刺耳的啸叫声, 其形成 的过程如图示。
扬声器
话筒
扩音机
2. 自激振荡形成的条件
表示
Uf
Ui
即
AF 1
（２） 反馈信号与输入信号相位相同, 表示输入信号 经过放大电路产生的相移φA和反馈网络的相移φF之和 为0, 2π, 4π, …, 2nπ, 即:φA+φF=2nπ(n=0, 1, 2, 3, …) 称为相位平衡条件。
自激振荡的起振波形
. Uo
O
t
a 起振 b 稳幅 c
３. 正弦波振荡的形成过程
那么, 振荡电路在起振以后, 振荡幅度会不会无休 止地增长下去了呢？这就需要增加稳幅环节, 当振荡电 路的输出达到一定幅度后, 稳幅环节就会使输出减小, 维持一个相对稳定的稳幅振荡, 如图bc段所示。
也就是说, 在振荡建立的初期, 必须使反馈信号大于 原输入信号, 反馈信号一次比一次大, 才能使振荡幅度 逐渐增大; 当振荡建立后, 还必须使反馈信号等于原输 入信号, 才能使建立的振荡得以维持下去。