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。

近年题型、分值列表考点题型分值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v f的振幅应等于输入信号v i的振幅，即A V·F=1。

起振条件：A V·F。

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4-12、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4-23、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4-34、振荡频率的计算2121021C C CC L f +π=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相放大器两部分组成。

图4-4振荡频率为：当1R =2R =R ，1C =2C =C 时，RCf π=210 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=RCπ21 振幅平衡条件：反馈系数F =31（即电压增益 A =3）和R f =2R e1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f s 和f p ，且f s ≈f p ，在f = f p 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；R S 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f s 和f p 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 ）ccR b1CR eR b2L 2L 1**C BC E+U f-C 2R b1R eR b2LC B1C EC B2R cu o V ccC 1VTVT（c ） （d ）V ccR b1C 1R eR b2LC B1C 2C B2R cu oV R b1CR eR b2C L 1L 2C EVTVT（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，I CQ = 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R b2上，将R b2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C b2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R的最小值；（2）p求振荡频率的f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1反馈系数的最大值为：F max=3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(1R R R A pf ++==（1+KR K p107.14+）≥3R p ≥5.3KΩ，即R p 的最小值为5.3KΩ。

（2）振荡频率0f 可采用下式计算CR R f )(21320+=π当R 2调至最大时，ƒ0最小C R R f )(2132min 0+=π=631001.010)10010(14.321⨯⨯⨯+⨯⨯=145Hz当R 2调至最小时，0f 最大C R f 3m ax 021π==631001.0101014.321⨯⨯⨯⨯⨯=1592Hz 所以0f 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1/3B 、略大于3C 、等于3D 、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R f 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311=+=R R A f所以R f =3R 1-R 1=2R 1=2×10K=20KΩ（3）根据振荡频率的计算公式ƒ0=RCπ21可求出R 的阻值为R =0f 21C π=4801001.014.3216⨯⨯⨯⨯-=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VD 1、VD 2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R 2短路时，输出电压u 0的波形。

图4-10【分析】该电路中，利用二极管VD 1、VD 2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VD 1、VD 2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R 3并联，由于二极管正向电阻r d 随u d 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u 0的幅值较小时，VD 1、VD 2截止，VD 1、VD 2与R 3并联电路的等效电阻近似为R 3=2.7K ，因此1321R R R A V ++=1.57.21.91++=≈3.3﹥3 有利于电路起振。

（2）输出信号的频率Hz RC f 106210015.0101014.32121630≈⨯⨯⨯⨯⨯==-π（3）因不慎使R 2短路时，即R 2=0，则131R R A V +==1+KK 1.57.2≈1.5＜3 电路停振，输出电压u 0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ωϕ∂∂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( )。