波形产生电路的设计1 正弦波振荡电路的分析方法2 RC 正弦波振荡电路3 LC 正弦波振荡电路4 石英晶体振荡器5 非正弦波发生电路一、正弦波振荡电路的分析方法 1．产生正弦波振荡的条件如果反馈电压 u f 与原输入信号 u i 完全相等，则即使无外输入信号，放大电路输出端也有一个正弦波信号——自激振荡。

由此知放大电路产生自激振荡的条件是：i f U U 即：ii o f U U A F U F U 所以产生正弦波振荡的条件是：1 FA 1 FA ——幅度平衡条件 π2arg FA n F A ,2,1,0 n——相位平衡条件2. 分析步骤：（1）判断能否产生正弦波振荡a. 检查电路是否具备正弦波振荡的组成部分；b. 检查放大电路的静态工作点是否能保证放大电路正常工作；c. 分析电路是否满足自激振荡的相位平衡条件和振幅平衡条件。

(2) 判断相位平衡条件的方法是：瞬时极性法。

估算振荡频率和起振条件, 振荡频率由相位平衡条件决定。

a.写出回路增益FA 的表示式 b.令π2F A n ，即可求得满足该条件的0f ，此频率即为振荡频率；c.令0f f 时的1 FA ，即得起振条件。

3．正弦波产生电路一般应包括以下几个基本组成部分:(1) 放大电路。

~i U 放大电路A i o U A U 反馈网络F t U U sin 2ii O f U F U(2) 反馈网络。

(3) 选频网络。

(4) 稳幅电路。

判断一个电路是否为正弦波振荡器, 就看其组成是否含有上述四个部分。

二、RC 正弦波振荡电路(文氏电桥) （一）RC 串并联网络振荡电路 电路组成：放大电路 —— 集成运放 A ；选频与正反馈网络 —— R 、C 串并联电路； 稳幅环节 —— R F 与 R 组成的负反馈电路。

1．RC 串并联网络的选频特性)1j()1(1j 1j 1j 11221122122211222212f C R C R C C R R C R R C R C R R UU F取 R 1 = R 2 = R ， C 1 = C 2 = C ，令 RC1则： )j(3100F得 RC 串并联电路的幅频特性为：图8.2.2Z 1Z 2FF1/3+90º-90º2002)(31F相频特性为：3arctg0F时，当RC 1031 F 最大， F = 0。

2．振荡频率与起振条件 1. 振荡频率 RCf 212. 起振条件f = f 0 时，31 F 由振荡条件知：1 FA ，所以起振条件为：3 A 同相比例运放的电压放大倍数为RR A uFf 1，即要求：R R 2F 3．振荡电路中的负反馈(自动稳幅)引入电压串联负反馈，可以提高放大倍数的稳定性，改善振荡电路的输出波形，提高带负载能力。

反馈系数R R R FF改变 R F ，可改变反馈深度。

增加负反馈深度，并且满足3 A， 则电路可以起振，并产生比较稳定而失真较小的正弦波信号。

4．振荡频率的调节RCf 21调节电阻R 或电容C 的值，即可调节振荡频率；利用波段开关换接不同容量的电容，对频率进行粗调； 利用同轴电位器，对振荡频率进行细调。

（二）其他形式的 RC 振荡电路 1、移相式振荡电路集成运放产生的相位移 A = 180º，如果反馈网络再相移 180º，即可满足产生正弦波振荡的相位平衡条件。

当 f = f 0 时，相移 180º，满足正弦波振荡的相位条件。

RC32起振条件：R270º180º90º2、双 T 选频网络振荡电路 振荡频率约为：RCf 510起振条件1 23F A R R ， 当 f = f 0 时，双 T 网络的相移为 F = 180º；反相比例运放的相移 A = 180º，因此满足产生正弦波振荡的相位平衡条件。

如果放大电路的放大倍数足够大，同时满足振幅平衡条件，即可产生正弦波振荡。

三种 RC 振荡电路的比较LC正弦波振荡电路LC 并联电路的特性:当频率变化时，并联电路阻抗的大小和性质都发生变化。

并联电路的导纳：2222)(j )(j 1j L R LC L R R LR C Y当0)(20200L R LC 时，电路发生并联谐振。

并联谐振角频率LCLR 11)(1200，令：R L Q 0 ——谐振回路的品质因数 当 Q >> 1 时，LC 10，谐振频率：LCf 210 选频特性好，适用于产生单一频率的振荡波形。

电路简单，经济方便，适用于波形要求不高的轻便测试设备中。

可方便地连续调节振荡频率，便于加负反馈稳幅电路，容易得到良好的振荡波形。

电路特点及应用场合起振条件振荡频率电路形式双T 网络选频振荡电路移相式振荡电路RC 串并联网络振荡电路名称RC f 2103 A RC f 3210RC f 5101 23 F A R R ，R R 12FLC 并联回路的阻抗：)11(j 1)1j(j )1j (j 1j )j (1j2LCR L CR L CL R L C L R C L R C Z在谐振频率附近，)1(j 12200Q Z Z ，可见，Q 值不同，回路的阻抗不同。

发生并联谐振时，LC1回路等效阻抗：RCL Y Z 001 )1(j 12200Q Z Z ，RCLZ 0，C L R R L Q 10结论：1. 当 f = f 0 时，电路为纯电阻性，等效阻抗最大；当 f < f 0 时，电路为感性；当 f >f 0 时，电路为容性。

所以 LC 并联电路具有选频特性。

2. 电路的品质因数 Q 愈大，选频特性愈好。

谐振时 LC 回路中的电流电容支路的电流：U L R L U C I 20200C )( 并联回路的输入电流：U L R R I202)( 所以：I Q I C ，当 Q >> 1 时，I I C ，I I L ，LC I I 结论：谐振时，电容支路的电流与电感支路的电流大小近似相等，而谐振回路的输入电流极小。

（三）变压器反馈式振荡电路1、电路组成用瞬时极性判断为正反馈，所以满足 自激振荡的相位平衡条件。

(瞬时极性法) 2、振荡频率和起振条件 振荡频率LCf 21> Q2感性纯阻容性图8.3.2-X u i起振条件MCR rbe （四） 电感三点式振荡电路(Hartley) 1、电路组成用瞬时极性判断为正反馈，所以满足自激振荡的相位平衡条件。

2、振荡频率和起振条件 振荡频率CM L L LC f )2(2121210起振条件R r M L M Lbe21电感三点式振荡电路的特点1.由于二线圈之间耦合很紧，因此容易起振。

2.调节频率方便。

3.一般用于产生几十兆赫以下的频率。

4.输出波形中含有较大的高次谐波，故波形较差。

5.频率稳定度不高。

（五） 电容三点式振荡电路(Colpitts) 1、电路组成用瞬时极性判断为正反馈，所以满足自激振荡的相位平衡条件。

2、振荡频率和起振条件 振荡频率212102121C C CC L LCf起振条件R r C Cbe12（六）电容三点式改进型振荡电路 振荡频率210111121C C C L f选择 C << C 1， C << C 2， 则：LCf 21减小了三极管极间电容对振荡频率的影响，适用于产生高频振荡。

各种 LC 振荡电路的比较---图8.3.4图8.3.5-- -（七） 石英晶体振荡器石英晶体的基本特性和等效电路 1、基本特性压电效应：在石英晶片的两极加一电场，晶片将产生机械变形；若在晶片上施加机械压力，在晶片相应的方向上会产生一定的电场。

压电谐振：晶片上外加交变电压的频率为某一特定频率时，振幅突然增加。

2、等效电路静电电容： C 0 机械振动惯性：L 晶片弹性： C磨擦损耗： R串联谐振频率LCf 21s并联谐振频率0s 0p 121C C f C C CC Lf一、并联型石英晶体振荡电路同左几兆赫~ 一百兆赫同左几千赫~ 几十兆赫适用频率可达10-5可达10-4 ~10-5同左可达10-4频率稳定度好好较差一般振荡波形同左频率可调，范围较小。

同左频率可调，范围较宽。

频率调节方法及范围同左起振条件振荡频率电路形式电容三点式改进型电容三点式电感三点式变压器反馈式名称LC f 210C M L L f )2(21210 2121021C C C C L f 210111121C C C L f M CR r be R r M L M L e b 21 R r C C e b 12 电抗频率特性OfXf sf p容性容性感性振荡频率C C CCCC Lf000)(21，2121C CC C C由于CC C 0，s 021f LCf二、串联型石英晶体振荡电路当振荡频率等于 f S 时，晶体阻抗最小，且为纯电阻，此时正反馈最强，相移为零，电路满足自激振荡条件。

振荡频率s 0f f调节 R 可改变反馈的强弱，以获得良好的正弦波。

（八）非正弦波发生电路 矩形波发生电路 一、电路组成滞回比较器：集成运放、R 1、R 2； 充放电回路：R 、C ； 钳位电路：VD Z 、R 3。

二、工作原理设 t = 0 时，u C = 0，u O = + U ZRC 充放电回路滞回比较器图8.5.1图8.5.2则Z 211U R R R u当 u = u C = u + 时，输出跳变， u O =U Z ，则Z 211U R R R u当 u = u C = u + 时，输出又一次跳变， u O = + U Z 三、振荡周期电容的充放电规律：)(e)()0()(C tC C C u u u t u对于放电，Z 211)0(U R R R u CZ )(U u C ，RC解得：)21ln(221R R RC T结论：改变充放电回路的时间常数及滞回比较器的电阻，与R 1、R 2和U Z 有关。

四、占空比可调的矩形波发生电路使电容的充、放电时间常数不同且可调，即可使矩形波发生器的占空比可调。

充电时间 T 1放电时间 T 2 占空比 D)21ln()(221W1R C R R T)21ln()(221W2R R C R R T WW 12R R R R T T D三角波发生电路 一、电路组成 A 1 滞回比较器 A 2 反向积分电路t 1t 2T 2T 2R R tu Z211U R RZ211U R Ru O U U tt 3t OCO tO T 1T 2T图8.5.4图8.5.6二、工作原理设 t = 0 时，u O1 = + U Z u C = 0o 2121o 211u R R R u R R R uZ 21T U R R U •＝阈值电压 当 u + = u = 0 时，滞回比较器的输出发生跳变。