常用的是正弦波。电子琴、音乐合成器等电子乐器能发出各种美妙的声音，尤 其是近年来面世的手机发出的和弦声令人回味无穷。这些声音都是由正弦波振 荡电路产生的。无线通讯的基础就是建立在正弦波振荡电路上的。 电路需要满足什么条件才能产生正弦波？如何判断电路能否振荡？这是本 章首先要研究的内容。产生正弦波的电路有哪些？每个电路又有什么特点？分 别适合用于什么场合？本章要着重讨论这些问题。随着电子技术的发展，锁相 环电路的应用越来越广，本章也简单介绍了锁相环电路的组成．工作原理及其 在信号转换电路中的应用
7.1 正弦波振荡电路
7.1.1 正弦波振荡器的基本概念
2. 振荡器的起振与稳幅
当振荡电路刚接通电源时，随着电路中的电流从零开始突然增大，电路中就
产生了电冲击，它包含了从低频到高频的各种频率成分，其中必有一种频率的信 号满足振荡器的相位平衡条件，产生正反馈。 随着电路输出信号的增大，晶体管的工作范围进入了截止区和饱和区，电路 的放大倍数自动地逐渐减小，限制了振荡幅度的无限增大，最后电路就有稳定的
第 7章
信号的产生和波形变换
7.1 正弦波振荡电路 7.2 非正弦波信号发生电路 7.3 用专用集成电路构成的信号发生器 7.4 锁相环技术及其应用
第 7章
信号的产生和波形变换
章首导言
电子电路除了能对信号进行放大和处理外，还有一个重要的功能就是产生
信号。能自己产生信号的电路叫做振荡器。振荡器产生的信号有各种波形，最
7.1 正弦波振荡电路
7.1.1 正弦波振荡器的基本概念
1. 正弦波振荡器的振荡条件
由方框图可知，电路产生振荡的基
本条件是反馈信号与原输入信号大小相 等、相位相同。因为反馈电压为：
U f F U O F AU id

当 U f U id 时，有：
F A 1


RC串并联高频等效电路
7.1 正弦波振荡电路
7.1.2 RC正弦波振荡电路
RC串并联选频网络的幅频特性和相频特性
7.1 正弦波振荡电路
7.1.2 RC正弦波振荡电路
2. 文氏桥正弦波振荡电路 (1) 放大器必须是一个同相放大器 由于 RC 串并联选频网络在 f = f0 时，输出信号 Uf 最大，相移 φ=0，这就要
为幅度恒定、频率可变的电压UO，分析UO 与输出信号Uf之间相位差 φ 的变化。
RC串并联选频网络
7.1 正弦波振荡电路
7.1.2 RC正弦波振荡电路
当信号的频率较低时，在 RC 串 联回路中，C1的容抗远大于R1，故R1 的大小可忽略不计；在 RC 并联回路
中，C2的容抗远大于R2，所以C2的容
7.1.3 LC正弦波振荡电路
1. LC 并联网络的选频特性 LC 并联选频网络如图所示。在图中R 表示电感和电容的等效损耗电阻。因为一 般选频网络都接在三极管放大电路的输出 端，所以用恒流源 Io 近似等效三极管的恒 流作用。
f0
1 2 LC
LC并联选频网络
7.1 正弦波振荡电路
7.1.3 LC正弦波振荡电路
信号输出。
7.1 正弦波振荡电路
7.1.1 正弦波振荡器的基本概念
3.振荡电路的组成 根据振荡电路对起振．稳幅和振荡频率的要求，振荡器由以下几部分组成： (1)放大电路 它具有放大信号的作用，并将电源的直流电能转换成振荡信号 的交流能量。 (2)反馈网络 它形成正反馈，满足振荡器的相位平衡条件。 (3)选频网络 在正弦波振荡电路中，它的作用是选择某一频率 f0 ，使之满足 振荡条件，形成单一频率的振荡。 (4)稳幅电路 用于稳定振荡器输出信号的振幅，改善波形。
7.1 正弦波振荡电路
7.1.1 正弦波振荡器的基本概念
5．振荡电路的分类 为了保证振荡电路产生单一频率的正弦波，电路中必须包含选频网络，根据 选频网络组成的元件不同，可将振荡器分为RC振荡器、LC振荡器和石英晶体正弦
波振荡器。
7.1 正弦波振荡电路
7.1.2 RC正弦波振荡电路
1. RC 串并联网络的频率特性 如图所示，为 RC 正弦波振荡器 的一种，又称为文氏桥振荡器。它
抗也可以忽略不计，这样可得到图所 示的低频等效电路。
RC串并联选频网络Байду номын сангаас
7.1 正弦波振荡电路
7.1.2 RC正弦波振荡电路
当信号的频率较高时，在RC串 联回路中，容抗远小于R1，所以C1的 容抗可以忽略不计；在RC并联回路
中，C2的容抗也远小于R2，所以R2的
阻抗可以忽略不计，这样可得到图所 示的高频等效电路。
求放大电路的相移φa=±2nπ，即放大器必须是一个同相放大器。在图中放大电
路采用同相输入式，这样就满足了振荡的相位平衡条件。
7.1 正弦波振荡电路
7.1.2 RC正弦波振荡电路
2. 文氏桥正弦波振荡电路 (2) 文氏桥振荡器的振荡频率 可以证明，RC串并联正弦波振荡电路的振荡频率为： 1 f 0 2RC (3) 文氏桥振荡器的起振条件 电压串联负反馈放大电路的电压放大倍数：
一般用来产生从零点几赫兹到数百
千赫兹的低频信号，目前常用的低 频信号源大多采用这种形式的振荡 电路。
RC桥式振荡器
7.1 正弦波振荡电路
7.1.2 RC正弦波振荡电路
1. RC 串并联网络的频率特性 在文氏桥正弦波振荡电路中， RC 串 并联网络担任选频和正反馈的双重任务。
RC 串并联网络如图所示。设输入信号
用文氏桥组成的正弦波音频信号发生器
7.1 正弦波振荡电路
7.1.3 LC正弦波振荡电路

正弦波振荡器方框图
7.1 正弦波振荡电路
7.1.1 正弦波振荡器的基本概念
式子可分解为两部分：
(1) 幅度平衡条件：
F A 1
(2)相位平衡条件


a f 2n (n 0,1,2,)
相位平衡条件要求放大器对信号的相移与反馈网络对信号的相移之和为2nπ，即电
路必须引入正反馈。
Af 1
Rf R3
3
7.1 正弦波振荡电路
7.1.2 RC正弦波振荡电路
2. 文氏桥正弦波振荡电路 (4) 常用的稳幅措施 如图所示是两种具有稳幅环节的文氏桥振荡器。
具有稳幅环节的文氏桥振荡器
7.1 正弦波振荡电路
7.1.2 RC正弦波振荡电路
用文氏桥组成的正弦波音频信号发生器
7.1 正弦波振荡电路