第七章 正弦波振荡电路
正弦波振荡电路是用来产生一定频率和幅度的正弦交流信号的电子电路。它的频率范围可以从几赫兹到几百兆赫兹,输出功率可能从几毫瓦到几十千瓦。广泛用于各种电子电路中。在通信、广播系统中,用它来作高频信号源；电子测量仪器中的正弦小信号源,数字系统中的时钟信号源。另外，作为高频加热设备以及医用电疗仪器中的正弦交流能源。
正弦波振荡电路是利用正反馈原理构成的反馈振荡电路，本章将在反馈放大电路的基础上，先分析振荡电路的自激振荡的条件，然后介绍LC 和RC 振荡电路，并简要介绍石英晶体振荡电路。
第一节 振荡电路概述
在放大电路中，输入端接有信号源后，输出端才有信号输出。如果一个放大电路当输入信号为零时，输出端有一定频率和幅值的信号输出，这种现象称为放大电路的自激振荡。
一、 振荡电路框图
图7-1为正反馈放大器的方框图，在放大器的输入端存在下列关系：
X i =X s +X f (7-1)
其中X i 为净输入信号，且
f o
X F X =
及 o
i
X A X =
正反馈放大器的闭环增益
o i i
f s i f i i
X AX AX A X X X X AFX =
==-- 最后得到
1f A
A AF
=- (7-2)
如果满足条件
|1-AF|=0，或AF=1 （7-3）
则A ，这就表明，在图7-1中如果有很小的信号X s 输入，便可以有很大的信号X o =A f X s 输出。如果使反馈信号与净输入信号相等，即
X f =X i
图7-1正反馈放大电路的方框图 图7-2自激振荡方框图
那么可以不外加信号X s 而用反馈信号X f 取代输入信号X z 。仍能确保信号的输出，这时整个电路就成为一个自激振荡电路，自激荡器的方框图就可以绘成如图7-2所示的形式。
二、 自激振荡的条件
由上述分析可知，当AF=1自激振荡可维持振荡。AF=1即为自激振荡的平衡条件，其中A 和F 都是频率的函数，可用复数表示： a A A ?= ，f F F ?= 则 a f AF AF
??=+
即 1AF AF == （7-4） 和 2a f n ??π+= 0,1,2,3n =L （7-5） 式（7-4）称为自激振荡的振幅平衡条件，式（7-5）称为自激振荡的相位平衡条件。
综上所述，振荡器就是一个没有外加输入信号的正反馈放大器，要维持等幅的自激振荡，放大器必须满足振幅平衡条件和相位平衡条件。上述振荡条件如果仅对某一单一频率成立时，则振荡波形为正弦波，称为正弦波振荡器。
三、 正弦波振荡电路基本构成
正弦波振荡电路一般包含以下几个基本组成部分：
1．基本放大电路 提供足够的增益，且增益的值具有随输入电压增大而减少的变化特性。
2．反馈网络 它的主要作用是形成正反馈，以满足相位平衡条件。
3．选频网络 它的主要作用是实现单一频率信号的振荡。在构成上，选频网络与反馈
网络可以单独构成，也可合二为一。很多正弦波振荡电路中，选频网络与反馈网络在一起，选频网络由LC电路组成称为LC正弦波振荡电路，由RC正弦波振荡电路，由石英晶体组成称石英晶体正弦波振荡电路。
4．稳幅环节引入稳幅环节可以使波形幅值稳定，而且波形的形状良好。
四、振荡电路的起振过程
振荡电路刚接通电源时，电路中会出现一个电冲击，从而得到一些频谱很宽的微弱信号，它含有各种频率的谐波分量。经过选频网络的选频作用，使f=f o的单一频率分量满足自激振荡条件，其他频率的分量不满足自激振荡条件，这样就将f=f o的频率信号从最初信号中挑选出来。在起振时，除满足相位条件（即正反馈）外，还要使AF>1，这样，通过放大→输出→正反馈→放大L L的循环过程，f=f o的频率信号就会由小变大，其他频率信号因不满足自激振荡条件而衰减下去。振荡就建立起来。
振荡产生的输出电压幅度是否会无限制地增长下去呢由于晶体管的特性曲线是非线性的，当信号幅度增大到一定程度时，电压放大倍数Au就会随之下降，最后达到AF=1，振荡幅度就会自动稳定在某一振幅上。从AF>1到AF=1过程，就是振荡电路看激振荡的建立与稳定的过程。
第二节LC正弦波振荡电路
采用LC谐振网络作选频网络的振荡电路称为LC振荡电路。LC振荡电路通常采用电压正反馈。按反馈电压取出方式不同，可分为变压器反馈式，电感三点式、电容三点式，三种典型电路。三种电路的共同特点是采用LC并联谐振回路作为选频网络。
一、LC回路的频率特性。
一个LC并联回路如图7—3所示，其中R表示电感线圈和回路其他损耗总的等效电阻。其幅频特性和相频特性如图7—4所示。
I s
C
L
R
U o
+
－
(a)幅频特性 (b)相频特性 图7—3 LC 并联回路 图7—4 LC 并联回路的频率特性（Q1>Q2） 当LC 并联回路发生谐振时，谐振频率为
02f LC
π=
（7-6）
电路阻抗Z 达到最大，其值为
000Q L
Z Q L C RC
ωω=
== （7-7） 式（7-7）中Q 为回路品质因数，其值为
001
L
Q R
CR
ωω=
=
（7-8） 由图7-4可知，当外加信号频率f 等于LC 回路的固有频率f 0(f=f 0)时，电路发生并联谐振，阻抗Z 达到最大值Z 0，相位角?=0，电路呈纯电阻性，当f 偏离f 0时由于Z 将显著减小，? 不再为零，在f
因此，采用LC 谐振回路作为选频网络的振荡电路，只能输出f=f 0的正弦波，其振荡频率为
02f f LC
π==
（7-9）
当改变LC 回路的参数L 或C 时，就可改变输出信号的频率。
二、 变压器反馈式振荡电路
在变压器反馈振荡电路中，其谐振回路接在共发射极电路的集电极的称为共射调集振荡电路，类似的还有共射调基振荡电路和共基调射振荡电路。下面以共射调集变压器反馈式
LC 振荡电路为例进行分析。
1、 电路组成
图7-5电路就是共射调集变压器反馈式LC 振荡电路，它由放大电路、LC 选频网络和变压器反馈电路三部分组成。线圈L 与电容C 组成的并联谐振回路作为晶体管的集电极负载，直选频作用，由变压器副边绕组来实现反馈，所以称变压器反馈式LC 正弦波振荡电路，输出的正弦波通过L 1耦合给负载，C B 为基极耦合电容。
图7-5 变压器反馈式振荡电路
2、振荡的建立与稳定
首先按图7-5所示反馈线圈L 2的极性标记，根据同名端和用“瞬时极性法”判别可知，符合正反馈要求，满足振荡的相位条件。其次，当电源接通后瞬间，电路中会存在各种电的扰动，这些扰动都是具有谐振回路两端产生较大的电压，通过反馈线圈回路送到放大器的输入端进行放大。经放大和反馈的反复循环，频率为f 0的正弦电压的振幅就会不断地增大，于是振荡就建立起来。
由于晶体管的输出特性是非线性的，放大器增益将随输入电压的增大而减小，直到AF=1，振荡趋于稳定，最后电路就稳定在某一幅度下工作，维持等幅振荡。
2、 振荡频率
0f f =≈
（7-10）
4、电路的优缺点
变压器反馈式振荡电路通过互感实现耦合和反馈，很容易实现阻抗匹配和达到起振要
求，所以效率较高，应用很普遍。可以在LC回路中装置可变电容器来调节振荡频率，调频范围较宽，一般在几千赫兹~几百千赫兹，为了进一步提高振荡频率，选频放大器可改为共基极接法。该电路在安装中要注意的问题是反馈线圈的极性不能接反，否则就变成负反馈而不能起振，若反馈线圈的连接正确仍不能起振，可增加反馈线圈的匝数。
三、电感三点式振荡电路
三点式振荡电路有电容三点式电路和电感三点式电路，它们的共同点是谐振回路的三个引出端点与三极管的三个电极相连接（指交流通路），其中，与发射极相接的为两个同性质电抗，与集电极和基极相接的是异性质电抗。这种规定可作为三点式振荡电路的组成法则，利用这个法则，可以差别三点式振荡电路的连接是否正确。
1、电路组成
电感三点式振荡电路，也称为哈脱莱振荡电路，电路如图7-6所示。由放大电路、选频网络和正反馈回路组成。选频网络是由带中间抽头的电感线圈L1、L2与电容C组成，将电感线圈的三个端点—首端、中间抽头和尾端分别与放大电路相联。对交流通路而言，电感线圈的三个端点分别与三极管的三个极相联，其中与发身极相接的是L1和L2。线圈L2为反馈元件，通过它将反馈电压送到输入端。C1、C2及C E对交流视作为短路。
图7-6 电感三点式振荡电路
2、振荡的相位平衡条件
根据“瞬时极性法”和同名端差别可知，当输入信号瞬时极性为 时，经过三极管倒
相输出为e ，即 f ?=180°，整个闭环相移 0360f a ???=+=即反馈信号与输入信号同相，电路形成正反馈，满足相位平衡条件。
3、振荡的振幅平衡条件
只要晶体三极管的β值足够大，该电路就能满足振荡的振幅平衡条件。L 2越大，反馈越强，振荡输出越大，电路越容易起振，只要求用较小β的晶体管就能够使振荡电路起振。
3、 振荡频率
f =
=
（7-11）
式（7-11）中M 为耦合线圈的互感系数。通过改变电容C 可改变输出信号频率。 5、电路优缺点
（1）电路较简单，易联接。
（2）耦合紧，同名端不会接错，易起振。
（3）采用可变电容器，能在较宽范围内调节振荡频率，振荡频率一般为几十赫兹至几十兆赫兹。
（4）高次谐波分量大，波形较差。 四、电容三点式振荡电路 1、电路组成
电容三点式振荡电路又称为考毕兹电路，电路如图7-7所示，反馈电压取自C 1、C 2组成的电容分压器。晶体管VT 为放大器件，R b1、R b2、R C 、R e 用来建立直流通路和合适的工作点电压，C b 为耦合电容，C e 为旁路电容，L 、C 1、C 2并联回路组成选频反馈网络。与电感三点式振荡电路的情况相似，这样的联接也能保证实现正反馈，产生振荡。
图7-7 电容三点式振荡电路 图7-8 改进型电容三点式振荡电路
2、振荡频率
0f ≈
（7—12）
式（7—12）中 12
12
C C C C C =
+
3、电路优缺点
（1）反馈电压从电容C 2两端取出，频率越高，容抗越小，反馈越弱，减少了高次谐波分量，从而输出波形好，频率稳定性也较高。 （2）振荡频率较高，可达100MHz 以上。
（3）要改变振荡频率，必须同时C 1和C 2调节不方便，并将导致振荡稳定性变差。 4、克拉泼振荡电路
为了方便地调节电容三点式振荡电路的振荡频率，通常在线圈L 上串联一个容量较小的可变电容C 3，电路如图7-8所示。
例7-1 标出图7-9所示电路中变压器的同名端，使之满足产生振荡的相位条件。 解 运用“瞬时极性法”，欲使电路满足相位条件，则应符合图中标识的极性，那么，ａ与ｄ是同名端，ｂ与ｃ是同名端。
图7-9 例7-1的图 图7-10 例7-2的图
例7—2 电路如图7—6所示，L 1=，L2=，M=，电容C 在33p F 到330pF 范围内可调，求： （1）画出交流通路
（2）振荡频率f 的变化范围。 解 交流通路如图7-10所示。
1220.7 1.048331.31H L L L L M mH f MHz f MHz
=++==
=
====
答：振荡频率f 在～范围内可调。
第三节 RC 振荡电路
LC 振荡电路的振荡频率过低时，所需的L 和C 就很大，这将使振荡电路结构不合理，
经济不合算，而且性能也变坏，在几百千赫兹以下的振荡电路常采用RC 振荡电路。由RC 元件组成的选频网络有RC 称相型，RC 串并联型，RC 双T 型等结构。这里主要介绍RC 串并联型网络组成的振荡电路，即RC 桥式正弦波振荡电路。
一、RC 串并联型网络的选频特性
RC 桥式电路如图7-11所示，设R 1=R 2=R ，C 1=C 2=C ，
111212
111
2112j CR
Z R j C j C
R j C R
Z j CR R j C ωωωωωω+=+
===
++
g
则反馈系数
2121
13()
f o
U Z F U Z Z j CR CR
ωω=
=
=++-
令 01C R ω=
，即 012f RC
π= （7—13） 则式（7-13）可写为
00
001
1
3(
)3()
F f f j j f f
ωωωω
=
=
+-+-
其频率特性曲线如图7-12（a ）、（b ）所示。
从图中可看出，当信号频率f =f 0时，u f 与u 0同相，且有反馈系数 01
3
f
U F U =
=为最大。 R 1
C 1R 1
C 2
－U o +
－
+
U f
Z 1
Z 2
(a)幅频特性 (b)相频特性 图7—11 RC 串并联网络 图7—12 RC 串并联网络的频率特性 二、RC 桥式振荡电路 1、电路组成
图7-13所示电路是文氏电桥振荡电路的原理图，它由同相放大器A g 及反馈网络F g
两部分组成。图中RC 串并联电路组成正反馈选频网络，电阻R f 、R 是同相放大器中的负反馈回路，由它决定放大器的放大倍数。
2、 RC 桥式振荡电路的起振条件
同相放大器的输出电压0U g 与输入电压i U g
同相，即0a ?=，从分析RC 串并联网络的选频特性知，当输入RC 网络的信号频率f =f 0时，0U g
与f U g
同相，即0f ?=，整个电路的相移0f
a ???=+=，即为正反馈，满足相位平衡条件。
放大器的放大倍数1f u R A R
=+
，从分析RC 串联网络的选频特性知，在R 1=R 2=R ，C 1=C 2=C
的条件下，当f=f 0时，反馈系数F=1/3达到最大，此时，只要放大器的电压放大倍数略大于连（即R f ≥2R ），就能满足AF ＞1的条件，振荡电路能自行建立振荡。
图7-13 文氏电桥振荡电路的原理图 图7-14 稳幅的振荡电路
3、稳幅方法
根据振荡幅度的变化来改变负反馈的强弱是常用的自动稳幅措施。如图7—14所示电路就是一个稳幅的文氏振荡电路。图中R 1、R 2、C 1、C 2构成正反馈选频网络，结型场效应管3DJ6作可变电阻的稳幅电路，这种电路使场效应管工作在可变电阻区，使其成为压敏电阻。D 和S 两端的等效阻抗随栅压而变，以控制反馈通路的反馈系数，从而稳定振幅。
第四节 晶体振荡电路
石英晶体振荡电路是利用石英晶体的压电效应制成的一种谐振器件。在晶体的两个电极上加交流电压时，晶体就会产生机械振动，而这种机械振动反过来又会产生交变电场，在电极上出现交流电压，这种物理现象称为压电效应。如果外中交变电压的频率与晶片本身的固有振动频率相等，振同明显加大，比其他频率下的振幅大得多，这种现象称为压电振荡，称该晶体为石英晶体振荡器，简称晶振，它的谐趣振频率仅为晶片的外形尺寸与切割方式等有关。
一、石英晶体的频率特性
石英晶体的符号和等效电路如图7-15（a ）、（b ）所示。
从石英晶体振荡器的等效电路可知，他有串联谐趣振频率fs 和并联谐振频率f p 。 （1）当LCR 支路发生串联谐振时，它的等效阻抗最小（等于R ），谐振频率为
2s f LC
π=
（7—14）
（2）当频率高于f s 时，LCR 支路呈感性，可与电容C O 发生并联谐振，谐振频率为 00
12s s C
f f C C C L
C C π=
++g （7—15）
由于C =C 0，因此f s 和f p 非常接近。
根据石英晶体的等效电路，可定性的画出它的电抗曲线，如图7—15（d ）所示，当频率f ＜f s 或f ＞f p 时，石英晶体呈容性；当f s ＜f ＜f p 时，石英晶体呈感性。
C o
L
C R
（a ） （b ） （c ） （d ） 图7-15 石英晶体的符号、等效电路和电抗频率特性
通常，石英晶体产品给出的标称频率不是f s也不是f p，而是串接一个负载小电容C L时的校正振荡频率，如图7-15（c）所示。利用C L可使得石英晶体的谐振频率在一个小范围内（即fs～fp之间）调整。C L值应比C大。
二、石英晶体振荡电路
石英晶体振荡电路的形式是多种多样的，但其基本电路只有两类，即并联晶体振荡器和串联晶体振荡器。现以图7-16所示的并联晶体谐振器的原理图为例作简要介绍。
图7—16 并联型晶体振荡电路
图7-16所示电路是石英晶体以并联谐振电路的形式出现，从图中可看出，该电路是电容三点式LC振荡电路，晶体在此起电感的作用。谐振频率f在fs与f p之间，由C1、C2、C3和石英晶体等效电感L决定，由于C1?C3和C2?C3，所以振荡频率主要取决于石英晶体与C3谐振频率。
石英晶振的频率相对偏移率为10-9～10-11，RC振荡器在10-3以上，LC振荡器在10-4左右。晶振的频率稳定度远高于后两者，一般用在对频率稳定要求较高的场合，如用在数字电路和计算机中的时钟脉冲发生器等。
习题七
7-1产生自激荡的振幅平衡条件和相位平衡条件是什么满足稳定振荡条件是什么
7-2正弦波振荡电路一般包括哪几个组成部分各部分的作用是什么
7-3简述变压器反馈式ＬＣ振荡电路的组成，振荡原理。
7-4画出两种三点式ＬＣ振荡的电路，写出满足相位条件的振荡回路的三个抽头与晶体管三个电极的连接原则并分别写出两种三点式ＬＣ振荡器的振荡频率表达式。
7-5简述ＲＣ串并联网络的选频特性，写出振荡频率f0的表达式，并说明怎样改变振荡频率f0。
7-6组成RC文氏电桥振荡器的基本放大电路的放大倍数必须为多少设图7-13所示电路中R=5KΩ，问R f=5KΩ、R f=20KΩ以及R f为Ω的电阻和10KΩ的可调电阻串联，这三种情况能否分别产生正弦波振荡
7-7 试判断图7-17所示电路中，哪些能产生振荡，哪些不能产生振荡。
(a) (b)
(c) (d)
(e) (f)
图7-17 习题7-7的图
7-8 图7-18是一个振荡电路，C1=C2=C3=0.1μF，C4=510PF，以C5=2200PF，问：
（1）该电路是什么形式振荡电路
（2）若振荡频率f0=100KHZ，求L
7-9在图7-8所示的改进型电容三点式正弦波振荡电路中，设C1=C2=1000PF，L=50μH，可变电容C3在12PF～365PF范围内可调，试求其振荡频率的变化范围。
图7-18 习题7-8的图图7-19 习题7-10的图7-10 RC文氏电桥电路如图7-19所示，R1=R2=R4=1000KΩ，R3的最大阻值250KΩ，C1=C2=0.1μF求：
（1）电路的振荡频率
（2）欲使振荡频率为10KHZ，试问电容C1、C2的数值应为大
（3）可变电阻R3的数值应如何确定
7-11 电路如图7-20所示，石英晶体起什么作用（电感、电容）属于何种类型晶体振荡电路
图7-20 习题7-11的图
摘要 自激式振荡器是在无需外加激励信号的情况下，能将直流电能转换成具有一定波形、一定频率和一定幅值的交变能量电路。正弦波振荡器的作用是产生频率稳定、幅度不变的正弦波输出。基于频率稳定、反馈系数、输出波形、起振等因素的综合考虑，本次课程设计采用电容三点式振荡器，运用multisim软件进行仿真。根据静态工作点计算出回路的电容电感取值，得出输出频率与输出幅度有效值以达到任务书的要求。 关键词：电容三点式；振荡器；multisim；
目录 1、绪论 (1) 2、方案的确定 (2) 3、工作原理、硬件电路的设计和参数的计算 (3) 3.1 反馈振荡器的原理和分析 (3) 3.2. 电容三点式振荡单元 (4) 3.3 电路连接及其参数计算 (5) 4、总体电路设计和仿真分析 (6) 4.1组建仿真电路 (6) 4.2仿真的振荡频率和幅度 (7) 4.3误差分析 (8) 5、心得体会 (9) 参考文献 (10) 附录 (10) 附录Ⅰ元器件清单 (10) 附录Ⅱ电路总图 (11)
1、绪论 振荡器是不需外信号激励、自身将直流电能转换为交流电能的装置。凡是可以完成这一目的的装置都可以作为振荡器。一个振荡器必须包括三部分：放大器、正反馈电路和选频网络。放大器能对振荡器输入端所加的输入信号予以放大使输出信号保持恒定的数值。正反馈电路保证向振荡器输入端提供的反馈信号是相位相同的，只有这样才能使振荡维持 下去。选频网络则只允许某个特定频率0f能通过，使振荡器产生单一频率的输出。 振荡器能不能振荡起来并维持稳定的输出是由以下两个条件决定的；一个是反馈电压 U和输入电压i U要相等，这是振幅平衡条件。二是f U和i U必须相位相同，这是相位f 平衡条件，也就是说必须保证是正反馈。一般情况下，振幅平衡条件往往容易做到，所以在判断一个振荡电路能否振荡，主要是看它的相位平衡条件是否成立。 本次课程设计我设计的是电容反馈三点式振荡器，电容三点式振荡器，也叫考毕兹振荡器，是自激振荡器的一种，这种电路的优点是输出波形好。电容三点式振荡器是由串联电容与电感回路及正反馈放大器组成。因振荡回路两串联电容的三个端点与振荡管三个管脚分别相接而得名。 本课题旨在根据已有的知识及搜集资料设计一个正弦波振荡器，要求根据给定参数设计电路，并利用multisim仿真软件进行仿真验证，达到任务书的指标要求，最后撰写课设报告。报告内容按照课设报告文档模版的要求进行，主要包括有关理论知识介绍，电路设计过程，仿真及结果分析等。 主要技术指标：输出频率9 MHz，输出幅度（有效值）≥5V。
前言 (1) 1高频压控振荡器设计原理压控振荡器 (2) 1.1工作原理 (2) 1.2变容二极管压控振荡器的基本工作原理 (2) 2高频压控振荡器电路设计 (4) 2.1设计的资料及设备 (4) 2.2变容二极管压控振荡器电路的设计思路 (4) 2.3变容二极管压控振荡器的电路设计 (4) 2.4实验电路的基本参数 (5) 2.5实验电路原理图 (6) 3高频压控振荡器电路的仿真 (7) 3.1M ULTISIM软件简介 (7) 3.2M ULTISIM界面介绍 (8) 3.2.1电路仿真图 (9) 3.2.2压控振荡器的主要技术指标 (9) 3.3典型点的频谱图 (9) 4高频压控振荡器电路实现与分析 (16) 4.1实验电路连接 (16) 4.2实验步骤 (16) 4.3实验注意事项 (18) 4.4硬件测试 (19) 5心得体会 (21) 参考文献 (22)
压控振荡器广泛应用于通信系统和其他电子系统中，在LC振荡器决定振荡器的LC 回路中，使用电压控制电容器（变容管），可以在一定的频率范围内构成电调谐振荡器。这种包含有压控元件作为频率控制器件的振荡器就称为压控振荡器。它广泛应用与频率调制器、锁相环路以及无线电发射机和接收机中。 压控振荡器是锁相环频率合成器的重要组成单元，在很大程度上决定了锁相环的性能。在多种射频工艺中，COMS工艺以高集成度、低成本得到广泛的应用。 压控振荡器（VCO）在无线系统和其他必须在一个范围的频率内进行调谐的通信系统中是十分常见的组成部分。许多厂商都提供VCO产品，他们的封装形式和性能水平也是多种多样。现代表面的贴装的射频集成电路（RFIC）VCO继承了近百来工程研究成果。在这段历史当中。VCO技术一直在不断地改进中，产品外形越来越小而相位噪声和调谐线性度越来越好。 对压控振荡器的技术要求主要有：频率稳定度好，控制灵敏度高，调频范围宽，频偏与控制电压成线性关系并宜于集成等。晶体压控振荡器的频率稳定度高，但调频范围窄；RC压控振荡器的频率稳定度低而调频范围宽，LC压控振荡器居二者之间。 压控振荡器可分为环路振荡器和LC振荡器。环路振荡器易于集成，但其相位噪声性能比LC振荡器差。为了使相位噪声满足通信标准的要求，这里对负阻RC压控振荡器进行了分析。
《电子设计基础》 课程报告 设计题目： RC正弦波振荡器电路设计及仿真学生班级： 学生学号： 学生姓名： 指导教师： 时间： 成绩： 西南xx大学 信息工程学院
一.设计题目及要求 RC正弦波振荡器电路设计及仿真，要求： （1）设计完成RC正弦波振荡器电路； （2）仿真出波形，并通过理论分析计算得出频率。 二.题目分析与方案选择 在通电瞬间电路中瞬间会产生变化的信号且幅值频率都不一样，它们同时进入放大网络被放大，其中必定有我们需要的信号，于是在选频网络的参与下将这个信号谐振出来，进一步送入放大网络被放大，为了防止输出幅值过大所以在电路中还有稳幅网络（如图一中的两个二极管），之后再次通过选频网络送回输入端，经过多次放大稳定的信号就可以不断循环了，由于电路中电容的存在所以高频阻抗很小，即无法实现放大，且高频在放大器中放大倍数较小。 三.主要元器件介绍 10nf电容两个；15kΩ电阻一个；10kΩ电阻三个；滑动变阻器一个；2.2k Ω电阻一个；二极管两个；运算放大器；示波器 四.电路设计及计算 电路震荡频率计算： f=1/2πRC
起振的复制条件：R f/R i>=2 其中R f=R w+R2+R3/R d 由其电路元件特性 R=10KΩ C=10nF 电路产生自激震荡，微弱的信号1/RC 经过放大，通过反馈的选频网络，使输出越来越大，最后经过电路中非线性器件的限制，使震荡幅度稳定了下来，刚开始时A v=1+R f/R i >3。 平衡时A v=3，F v=1/3(w=w0=1/RC) 五.仿真及结果分析 在multisim中进行仿真，先如图一连接好电路，运行电路，双击示波器，产生波形如下图 图2 刚开始运行电路时，输出波形如图2，几乎与X轴平行，没有波形输出。
实验六RC桥式正弦波振荡器 一、实验目的 1．研究RC桥式振荡器中RC串、并联网络的选频特性。 2．研究负反馈网络中稳幅环节的稳幅功能。 3．掌握RC桥式振荡器的工作原理及调测技术。 二、实验原理 RC桥式振荡器的实验电路如图1所示。 图（b）Multisim仿真电路图 图1 RC桥式振荡器 该电路由三部分组成：作为基本放大器的运放；具有选频功能的正反馈网络；具有稳幅功能的负反馈网络。 1．RC串并联正反馈网络的选频特性。 电路结构如图2所示。一般取两电阻值和两电容值分别相等。由分压关系可得正反馈网络的反馈系数表达式： 1
2 RC j R C j R RC j R C j R C j R C j R Z Z Z V V F i F ωωωωωω++ ++=++=+==1111//11// 212 ()()RC j RC j RC j RC RC j RC j RC j RC j RC j RC j R C j RC j RC j R ωωωωωωωωωωωωω++=+-+=++=++++=131 2111112 2 令RC 10= ω，则上式为? ?? ? ??-+=ωωωω0031j F 由上式可得RC 串并联正反馈网络的幅频特性和相频特性的表达式和相应曲线（如图 3和图4所示）。 2 002 31 ? ?? ? ??-+=ωωωωF 3 arctg 0ω ωωωφ--=?F 图4 相频特性曲线 图3 幅频特性曲线
3 I I D1D1图5 由特性曲线图可知，当ω＝ω0时，正反馈系数达最大值为1/3，且反馈信号与输入信号同相位，即φF ＝0，满足振荡条件中的相位平衡条件，此时电路产生谐振ω＝ω0＝1/RC 为振荡电路的输出正弦波的角频率，即谐振频率f o 为 RC f o π21 = 当输入信号i V 的角频率低于ω0时，反馈信号的相位超前，相位差φF 为正值；而当输入信号的角频率高于ω0时，反馈信号的相位滞后，相位差φF 为负值。 2、带稳幅环节的负反馈支路 由上分析可知，正反馈选频网络在满足相位平衡的条件下，其反馈量为最大，是三分之一。因此为满足幅值平衡条件，这样与负反馈网络组成的负反馈放大器的放大倍数应为三倍。为起振方便应略大于三倍。由于放大器接成同相比例放大器，放大倍数需满足 VF A =1+31 ≥R R f ，故1 R R f ≥2。为此，线路中设置电位器进行调节。 为了输出波形不失真且起振容易，在负反馈支路中接入非线性器件来自动调节负反馈量，是非常必要的。方法可以有很多种。有接热敏电阻的，有接场效应管的（压控器件），本实验是利用二极管的非线性特性来实现稳幅的。其稳幅原理可从二极管的伏安特性曲线得到解答。如图5所示。 在二极管伏安特性曲线的弯曲部分，具有非线性特性。从图中可以看出，在Q 2点，PN 结的等效动态电阻为22Q di dv r D D d =；而在Q 1 点,PN 结的等效动态电阻为1 1Q di dv r D D d =；显然， 1d r >2d r ；也就是说，当振荡器的输出电压幅度增 大时，二极管的等效电阻减少，负反馈量增大，从而抑制输出正弦波幅度的增大，达到稳幅的目的。 通过R p 调节负反馈量，将振荡器输出正弦波控 制在较小幅度，正弦波的失真度很小，振荡频率接近估算值；反之则失真度增大，且振荡
摘要 振荡器的种类很多，适用的范围也不相同，但它们的基本原理都是相同的，都由放大器和选频网络组成，都要满足起振，平衡和稳定条件。然后通过所学的高频知识进行初步设计，由于受实践条件的限制，在设计好后，我利用了模拟软件进行了仿真与分析。为了学习Multisim软件的使用，以及锻炼电子仿真的能力，我选用的仿真软件是Multisim10.0版本，该软件提供了功能强大的电子仿真设计界面和方便的电路图和文件管理功能。它包含了电路原理图的图形输入、电路硬件描述语言输入方式，具有丰富的仿真分析能力。NI Multisim软件结合了直观的捕捉和功能强大的仿真，能够快速、轻松、高效地对电路进行设计和验证。 关键词：LC振荡回路；仿真；正弦波信号；Multisim软件；
目录 一、绪论 (1) 二、方案确定 (1) 2．1电感反馈式三端振荡器 (2) 2．2电容反馈式三端振荡器 (3) 2.3 振荡平衡条件一般表达式 (4) 2．4起振条件和稳幅原理 (4) 三、LC振荡器的基本工作原理 (4) 四、总电路设计和仿真分析 (5) 4.1软件简介 (5) 4.2 总电路设计 (7) 4.3 进行仿真 (8) 4.4 各个原件对电路的影响 (11) 五、心得体会 (12) 参考文献 (13) 附录 (14) 电路原理图 (14) 元器件清单 (14)
一、绪论 在本课程设计中，对LC正弦波振荡器的仿真分析。正弦波振荡器用来产生正弦交流信号的电路，它广泛应用于通信、电视、仪器仪表和测量等系统中。在通信方面，正弦波震荡器可以用来产生运载信息的载波和作为接收信号的变频或调解时所需要的本机振荡信号。医用电疗仪中，用高频加热。在课程设计中，学习Multisim软件的使用，以及锻炼电子仿真的能力，我选用的仿真软件是Multisim10.0版本，该软件提供了功能强大的电子仿真设计界面和方便的电路图和文件管理功能。 我利用了仿真软件对电路进行了一写的仿真分析，得到了与理论值比较相近的结果，这表明电路的原理设计是比较成功的，本次课程设计也是比较成功的。 本课程设计中要求设计的正弦波振荡器能够输出稳定正弦波信号，本设计中所涉及的仿真电路是比较简单的。但通过仿真得到的结论在实际的类似电路中有很普遍的意义。 二、方案确定 通过对高频电子线路相关知识的学习，我们知道LC正弦波振荡器主要有电感反馈式三端振荡器、电容反馈式三端振荡器以及改进型电容反馈式振荡器（克拉波电路和西勒电路）等。其中互感反馈易于起振，但稳定性差，适用于低频，而电容反馈三点式振荡器稳定性好，输出波形理想，振荡频率可以做得较高。我们这里研究的主要是LC三端式振荡器。
目录 摘要 (2) 1．系统基本方案 (2) 1.1 正弦波振荡电路的选择与论证 (2) 1.2. 运算放大器的选择 (3) 1.3最终的方案选择 (3) 2.正弦波发生器的工作原理 (3) 2.1正弦波振荡电路的组成 (3) 2.1.1 RC选频网络 (3) 2.1.2放大电路 (6) 2.1.3正反馈网络 (6) 2.2产生正弦波振荡的条件 (6) 2.3.判断电路是否可能产生正弦波的方法和步骤 (7) 3．系统仿真 (7) 4．结论 (8) 参考文献： (11) 附录 (13)
1KHZ 桥式正弦波震荡器电路的设计与制作 摘要 本设计的主要电路采用文氏电桥振荡电路。如图1-1文氏桥振荡电路由放大电路和选频网络两部分组成,施加正反馈就产生振荡，振荡频率由RC 网络的频 率特性决定。它的起振条件为： ，振荡频率为： 。运算放大 器选用LM741CN,采用非线性元件（如温度系数为负的热敏电阻或JFET ）来自动调节反馈的强弱以维持输出电压的恒定，进而达到自动稳幅的目的，这样便可以保证输出幅度为2Vp-p ；而频率范围的确定是根据式RC f π21 0= 以及题目给出的频 率范围来确定电阻R 或电容C 的值，进而使其满足题目的要求。 关键词：文氏电桥、振荡频率、LM741CN 1．系统基本方案 1.1 正弦波振荡电路的选择与论证 本设计选用文氏电桥振荡电路。
图1 RC 桥式振荡电路 这种电路的特点是：它由放大器即运算放大器与具有频率选择性的反馈网络构成，施加正反馈就产生振荡。振荡频率由RC 网络的频率特性决定。它的起振条件为： 12R R f > 。它的振荡频率为：RC f π21 0= 。 1.2. 运算放大器的选择 考虑到综合性能和题目要求的关系这里我们选用LM741CN 作为运算放大。 1.3最终的方案选择 文氏电桥振荡电路适用的频率范围为几赫兹到几千赫兹，可调范围宽，电路简单易调整，同时波形失真系数为千分之几。很适合我们题目的要求。故采用文氏电桥振荡电路. RC 文氏电桥振荡电路是以RC 选频网络为负载的振荡器. 这个电路由两部分组成，即放大电路和选频网络。放大电路由集成运放所组成的电压串联负反馈放大电路，取其输入阻抗高和输出阻抗低的特点。而选频网络则由Z1、Z2组成，同时兼做正反馈网络。 2正弦波发生器的工作原理 2.1正弦波振荡电路的组成 放大电路 选频网络 正反馈网络 2.1.1 RC 选频网络
综合设计 正弦波振荡器的设计与测试 一．实验目的 1． 掌握运用Multisim 设计RC 振荡电路的设计方法 2． 掌握RC 正弦波振荡器的电路结构及其工作原理 3． 熟悉RC 正弦波振荡器的调试方法 4． 观察RC 参数对振荡器的影响，学习振荡器频率的测定方法 二．实验原理 在正弦波振荡电路中，一要反馈信号能够取代输入信号，即电路中必须引入正反馈；二要有外加 的选频网络，用以确定振荡频率。正弦波振荡的平衡条件为：.. 1AF = 起振条件为.. ||1A F > 写成模与相角的形式：.. ||1A F = 2A F n πψ+ψ=（n 为整数） 电路如图1所示： 1． 电路分析 RC 桥式振荡电路由RC 串并联选频网络和同相放大电路组成，图中RC 选频网络形成正反馈电路， 决定振荡频率0f 。1R 、f R 形成负反馈回路，决定起振的幅值条件，1D 、2D 是稳幅元件。 该电路的振荡频率 ： 0f =RC π21 ① 起振幅值条件：311 ≥+ =R R A f v ② 式中 d f r R R R //32+= ，d r 为二极管的正向动态电阻 2． 电路参数确定 （1） 根据设计所要求的振荡频率0f ，由式①先确定RC 之积，即 RC= 21f π ③ 为了使选频网络的选频特性尽量不受集成运算放大器的输入电阻i R 和输出电阻o R 的影响，应使
R 满足下列关系式：i R >>R>>o R 一般i R 约为几百千欧以上，而o R 仅为几百欧以下，初步选定R 之后，由式③算出电容C 的值，然后再算出R 取值能否满足振荡频率的要求 （2） 确定1R 、f R ：电阻1R 、f R 由起振的幅值条件来确定，由式②可知f R ≥21R ， 通常 取f R =（2.1~2.5）1R ，这样既能保证起振，也不致产生严重的波形失真。此外，为了减小输入失调电流和漂移的影响，电路还应满足直流平衡条件，即： R=1R //f R （3） 确定稳幅电路：通常的稳幅方法是利用v A 随输出电压振幅上升而下降的自动调节作用实 现稳幅。图1中稳幅电路由两只正反向并联的二极管1D 、2D 和电阻3R 并联组成，利用二极管正向动态电阻的非线性以实现稳幅，为了减小因二极管特性的非线性而引起的波形失真，在二极管两端并联小电阻3R 。实验证明，取3R ≈d r 时，效果最佳。 三．实验任务 1．预习要求 （1） 复习RC 正弦波振荡电路的工作原理。 （2） 掌握RC 桥式振荡电路参数的确定方法 2． 设计任务 设计一个RC 正弦波振荡电路。其正弦波输出要求： （1） 振荡频率：接近500Hz 或1kHz 左右，振幅稳定，波形对称，无明显非线性失真 （2）* 振荡频率：50Hz~1kHz 可调，其余同（1） 四．实验报告要求 1． 简述电路的工作原理和主要元件的作用 2． 电路参数的确定 3． 整理实验数据，并与理论值比较，分析误差产生的原因 4． 调试中所遇到的问题以及解决方法 五．思考题 1． 在RC 桥式振荡电路中，若电路不能起振，应调整哪个参数？若输出波形失真应如何调整？ 2． 简述图-1中21D D 和的稳幅过程。 六．仪器与器件 仪器： 同实验2 单管 器件： 集成运算放大器μA741 二极管 1N4001 电阻 瓷片电容 若干
目录 1 引言 (2) 2 振荡器的原理 (5) 2.1 振荡器的功能、分类与参数 (5) 2.2 起振条件 (9) 2.3 压控振荡器的数学模型 (10) 3 利用ADS仿真与分析 (11) 3.1 偏置电路的的设计 (12) 3.2 可变电容VC特性曲线测试 (13) 3.3 压控振荡器的设计 (15) 3.4 压控振荡器相位噪声分析 (18) 3.5 VCO振荡频率线性度分析 (23) 4 结论 (24) 致谢 (25) 参考文献 (25)
压控振荡器的设计与仿真 Advanced Design System客户端软件设计 电子信息工程（非师范类）专业 指导教师 摘要：ADS可以进行时域电路仿真，频域电路仿真以及数字信号处理仿真设计，并可对设计结果进行成品率分析与优化，大大提高了复杂电路的设计效率。本论文运用ADS仿真软件对压控振荡器进行仿真设计，设计出满足设计目标的系统，具有良好的输出功率，相位噪声性能及震荡频谱线性度。本论文从器件选型开始，通过ADS软件仿真完成了有源器件选型，带通滤波器选型，振荡器拓扑结构确定，可变电容VC特性曲线，瞬态仿真及谐波平衡仿真。实现了准确可行的射频压控振荡器的计算机辅助设计。关键字：压控振荡器，谐波平衡仿真，ADS 1 引言 振荡器自其诞生以来就一直在通信、电子、航海航空航天及医学等领域扮演重要的角色，具有广泛的用途。在无线电技术发展的初期，它就在发射机中用来产生高频载波电压，在超外差接收机中用作本机振荡器，成为发射和接收设备的基本部件。随着电子技术的迅速发展，振荡器的用途也越来越广泛，例如在无线电测量仪器中，它产生各种频段的正弦信号电压:在热加工、热处理、超声波加工和某些医疗设备中，它产生大功率的高频电能对负载加热;某些电气设备用振荡器做成的无触点开关进行控制;电子钟和电子手表中采用频率稳定度很高的振荡电路作为定时部件等。尤其在通信系统电路中，压控振荡器(VCO)是其关键部件，特别是在锁相环电路、时钟恢复电路和频率综合器电路等更是重中之重，可以毫不夸张地说在电子通信技术领域，VCO几乎与电流源和运放具有同等重要地位。 人们对振荡器的研究未曾停止过。从早期的真空管时代当后期的晶体管时代，无论是理论上还是电路结构和性能上，无论是体积上还是制作成本上无疑都取得了飞跃性的
RC正弦波振荡电路 概念： 采用RC选频网络构成的振荡电路称为RC正弦波振荡电路；它试用于低频振荡，产生1MHZ以下的低频信号。 电路原理图： 电路由放大电路和选频网络组成。放大电路是由集成运放所组成的电压串联负反馈放大电路，取其输入阻抗高和输出阻抗低的特点。选频网络由电阻电容串并联组成，同时兼作正反馈网络。 电路元件参数： 电阻４个（10Ｋ欧2个、4.95K欧、10K欧各一个）、电容２个10ｎＦ、LM358集成块一个、直流电源+12V、-12V。 RC串并联选频网络 RC串并联选频网络如下图（a）所示，它在正弦波振荡电路中既 为选频网络，又为正反馈网络，所以其输入电压为，输出电压为。 当信号频率足够低时，，因而网络的简化电路及其电压
和电流的向量如图(b)所示。超前，当频率趋于零时，相位超 前趋近于+900，且趋近于零。 当信号频率足够高时，，因而网络的简化电路及其电压 和电流的向量如图（c）所示。滞后，当频率趋近于无穷大时， 相位滞后趋近于-900，且趋近于零。 当信号频率从零逐渐变化到无穷大时，的相位将从+900逐渐变化到-900。因此，对于RC串并联选频网络，必定存在一个频率f0， 当f=f0时，=同相。通过计算可求出RC串并联选频网络的频 率特性，如下图所示，其谐振频率。
RC桥式正弦波振荡电路： ，从幅频特性曲线可得， 因为正弦波振荡器的起振条件是 当f=f0时，F=1/3，所以当A>3时，即RC串并联选频网络匹配一个电压放大倍数略大于3的正反馈放大器时，就可构成正弦波振荡器。 从理论上讲，任何满足放大倍数要求的放大电路与RC串并联选频网络都可组成正弦波振荡电路；但是，实际上，所选用的放大电路应具有尽可能大的输入电阻和尽可能小的输出电阻，以减小放大电路对选频特性的影响，使振荡频率几乎仅仅决定于选频网络。因此，通常选用引入电压串联负反馈的放大电路，如同相比例运算电路。 由RC串并联选频网络和同相比例运算电路所构成的RC桥式正弦波振荡电路如图所示。 正反馈网络的反馈电压是同相比例运算电路的输入电压，因而要把同相比例运算电路作为整体看成电压放大电路，它的比例系数是电压放大倍数，根据起振条件和幅值平衡条件
实验十四 RC 正弦波振荡器 一． 实验目的 1.掌握RC 正弦波振荡器的电路结构及其工作原理。 2.熟悉正弦波振荡器的测试方法。 3.观察RC 参数对振荡器的影响，学习振荡器频率的测定方法。 二． 实验仪器 双踪示波器 低频信号发生器 频率计 毫伏表 直流电源 三． 实验原理 正弦振荡电路一般包括两部分，放大电路A 和反馈网络F ，如图5-14-1所示。 由于振荡电路不需要外接输入信号，因此，通过反馈网络输出的反馈信号f X 就是基本放大电路的输入信号id X 。该信号经基本放大电路放大后，输出为0X ，若能使f X 和id X 大小相等，极性相同，构成正反馈电路，那么这个电路就能维持稳定的输出。因而，f X =id X 可引出正弦振荡条件。由方框图5-14-1可知： 0id X AX = 而0f X AX =当f id X X =时，则有 AF=1 上述条件可写成|AF|=1，称幅值平衡条件。 即放大倍数A 与反馈系数F 乘积的模为1，表明振荡电路已经达到稳幅振荡，但若要求电路能够自行振荡，开始时必须要求|AF|>1的起振条件。 由f X 与id X 极性相同，可得：1A B φφ+= 称相位平衡条件 即放大电路的相角和反馈网络的相角之和为2n π，其中n 为整数。 要使振荡电路输出确定频率的正弦波信号，电路还应包含选频网络和稳幅电路两部分。选频电路的作用使单一频率的信号满足振荡条件，稳幅电路能保证电路的输出幅度是稳定不失真的，这两部分电路通常可以是反馈网络，或放大电路的一部分。 RC 正弦振荡电路也称为文氏桥振荡电路。它的主要特点是利用RC 串并联网络作为选频和反馈网络。如图5-14-2所示：
压控振荡器（VCO 一应用范围 用于各种发射机载波源、扩频通讯载波源或作为混频器本振源。 二基本工作原理 利用变容管结电容Cj 随反向偏置电压VT 变化而变化的特点（VT=OV 时Cj 是最大值，一 般变容管VT 落在2V-8V 压间，Cj 呈线性变化，VT 在8-10V 则一般为非线性变化，如图1 所示，VT 在10-20V 时，非线性十分明显），结合低噪声振荡电路设计制作成为振荡器，当 改变变容管的控制电压，振荡器振荡频率随之改变，这样的振荡器称作压控振荡器（VCO 。 压控振荡器的调谐电压 VT 要针对所要求的产品类别及典型应用环境（例如用户提供调谐要 求，在锁相环使用中泵源提供的输出控制电压范围等 ）来选择或设计，不同的压控振荡器， 对调谐电压VT 有不同的要求，一般而言，对调谐线性有较高要求者， VT 选在1-10V ，对宽 频带调谐时，VT 则多选择1-20V 或1-24V 。图1为变容二极管的V — C 特性曲线。 图1变容二极管的V — C 特性曲线 三压控振荡器的基本参数 1工作频率：规定调谐电压范围内的频率范围称作工作频率，通常单位为“ MHZ 或 “GHz 。 2输出功率：在工作频段内输出功率标称值，用 Po 表示。通常单位为“ dBmW 。 3输出功率平稳度：指在输出振荡频率范围内，功率波动最大值，用△ P 表示，通常 单位为“ dBmW 。 4调谐灵敏度：定义为调谐电压每变化1V 时，引起振荡频率的变化量，用 MHz/ △ VT 表示，在线性区，灵敏度最咼，在非线性区灵敏度降低。 5谐波抑制：定义在测试频点，二次谐波抑制 =10Log （P 基波/P 谐波）（dBmw ）。 6推频系数：定义为供电电压每变化1V 时，引起的测试频点振荡频率的变化量，用 MHz/V 表 示。 7相位噪声：可以表述为，由于寄生寄相引起的杂散噪声频谱，在偏移主振 f0为fm 的带内，各杂散能量的总和按fin 平均值+15f0点频谱能量之比，单位为dBC/Hz 相位噪 声特点是频谱能量集中在f0附近，因此fm 越小，相噪测量值就越大，目前测量相噪选定 WV) 0 8 10
RC正弦波振荡电路 1. 技术指标 1.1 初始条件 直流可调稳压电源一台、万用表一块、面包板一块、元器件若干、剪刀、镊子等必备工具设计、组装、调试RC正弦波振荡电路电路，使其能产生幅度稳定的低频振荡。 1.2 技术要求 设计、组装、调试RC正弦波振荡电路电路，使其能产生幅度稳定的低频振荡 2. 设计方案及其比较 2.1 方案一 RC文氏电桥振荡器：电路结构：放大电路，选频网络，正反馈网络和稳幅环节四个部分。电路如图A所示： 图A RC文氏电桥振荡器原理图 1
电路中噪声的电磁干扰就是信号来源，不过此频率信号非常微弱。这就要求振荡器在起振时做增幅振荡，既起振条件是|AF|>1。放大电路保证电路能够有从起振到动态平衡的过程，使电路获得一定幅值的输出量，本设计采用通用集成运放电路。 选频网络兼正反馈网络 RC串并联网络使电路产生单一的频率振荡，本设计要求产生500Hz的正弦波，采用RC串并联选频网络，中心频率f0=500 Hz，ω=1/RC,则f0=1/2πRC，故选取C=0.2uF,故R=1.6K另外还增加了R1和RF负反馈网络，合理的选择R1和RF可以保证环路增益大于一。 电压放大倍数A=1+(RF/R1), 因为产生振荡的最小电压放大倍数为3，所以RF>=2R1，通过仿真，我选择R1=5K,RF=20K的滑动电阻。 一开始波形失真很严重，当调到35%，就是大约7K时，出现失真很小的正弦波，测得周期为2.16ms，频率F=1000/2.16=463KH,误差较小，基本符合要求。仿真波形如下图B所示 图B RC文氏电桥振荡器仿真波形图 2
作用是使输出信号的幅值稳定，本实验采用双向并联二极管作为稳幅电路。利用电流增大时二极管动态电阻减小，电流减小时二极管动态电阻增大的特点，加入非线性环节，从而使输出电压稳定。 2.2 方案二 RC移相振荡器 电路结构电：由反向输入比例放大器，电压跟随器，和三节RC相移网络组成。电路如图C所示： 图C RC移相振荡器原理图 电路原理：放大电路的相移为-180度，利用电压跟随器的阻抗变换作用减小放大电路输入电阻R1对RC相移网络的影响。为了满足相位平衡条件，要求反馈网络的相移为-180度，由RC电路的频率响应可知。一节RC电路的最大相移不超过正负90度，两节也不超过正负180度，而RC高通电路的频率也很低，此时输出电压已接近零，也不能满足振荡电路的相移平衡条件。对于三节RC电路，相移接近正负270度，有可能在一特定频率下满足条件，然后选取合理的器件参数，满足起振条件和振幅平衡条件，电路就会产生振荡。 起振条件：由电路的起振条件|AF|>1，经过计算可得|A|=(R2/R1)>=29时，电路产生振荡。本实验取R2=30K,R1=3K。 3
. 太原理工大学现代科技学院 高频电子线路课程实验报告 专业班级信息13-1 学号2013101269 姓名 指导教师孙颖
实验名称 正弦波振荡器（LC 振荡器和晶体振荡器） 专业班级 信息13-1 学号 2013100 姓名 0 成绩 实验2 正弦波振荡器（LC 振荡器和晶体振荡器） 2-1 正弦波振荡器的基本工作原理 振荡器是指在没有外加信号作用下的一种自动将直流电源的能量变换为一定的波形的交变振荡能量的装置。 正弦波振荡器在电子领域中有着广泛的应用。在信息传输系统的各种发射机中，就是把主振器（振荡器）所产生的载波，经过放大、调制而把信息发射出去。在超外差式的各种接收机中，是由振荡器产生的一个本地振荡信号，送入混频器，才能将高频信号变成中频信号。 振荡器的种类很多。从所采用的分析方法和振荡器的特性来看，可以把振荡器分为反馈式振荡器和负阻式振荡器两大类。我们只讨论反馈式振荡器。根据振荡器所产生的波形，又可以把振荡器氛围正弦波振荡器和非正弦波振荡器。我们只介绍正弦波振荡器。 常用正弦波振荡器主要是由决定振荡频率的选项网络和维持振荡的正反馈放大器组成，这就是反馈振荡器。按照选频网络所采用的元件不同，正弦波振荡器可以分为LC 振荡器、RC 振荡器和晶体振荡器等类型。 一、反馈型正弦波自激振荡器基本工作原理 以互感反馈振荡器为例，分析反馈型正弦自激振荡器的基本原理，其原理电路如图2-1所示； 当开关K 接“1”时，信号源Vb 加到晶体管输入端，这就是一个调谐放大器电路，集电极回路得到 ……………………………………装………………………………………订…………………………………………线………………………………………
实验五RC正弦波振荡器 一．实验目的 1.学习文氏桥振荡器的电路结构和工作原理。 2.学习振荡电路的调整与测量振荡频率的方法。 二．电路原理简述 从电路结构上看，正弦波振荡器实质上是一个没有输入信号，但带有选频网络的正反馈放大器。它由选频网络和放大器两部分组成，选频网络由R、C串并联组成，故振荡电路称为RC振荡器，它可产生lHz--1MHz的低频信号。根据RC 电路的不同，可分为RC移项、RC串并联网络、双T选频网络等振荡器。 RC串并联网络(文氏桥)振荡器电路形式如图5—1所示。其原理为：图中的RC选频电路，若把Ui看成输入电压，把Uo看成输出电压，则只有当f=fo=1/2∏RC，Uo和Ui才能同相位。且在有效值上Uo=3Ui，对该振荡器电路而言．当电路满足振荡频率f=fo=1/2∏RC，且放大电路的放大倍数︳Au ︳>3时，就能产生一个稳定的正弦波电压Uo。 图5—1 RC串并联网络振荡器原理图 本实验采用两极共射极带负反馈放大器组成RC正弦波振荡器，实验电路如图5-2。 电路特点：改变RC则可很方便的改变振荡频率，由于采用两级放大及引入负反馈电路，所以能很容易得到较好的正弦波振荡波形。
其中：R F1=1kΩ，R W=150kΩ，增加Rf3=1kΩ,C2=C3=0.47μF，C7=C8=0.01μF，C1=10μF/25V，C E1= C E2=47μF/25V，R E1’=R E2’=10Ω，R F2=51Ω，R C1’=R E1”=120Ω，R C2=R S= R E2”=470 Ω，R B22=1kΩ，R B21=1.5kΩ，R B1=10kΩ，T1=T2=9013，外接电阻R=2kΩ，电容C=0.01μF， 三．实验设备 名称数量型号 1．直流稳压电源 1台 0～30V可调 2．低频信号发生器1台 3．示波器 1台 4．晶体管毫伏表 1只 5．万用表 1只 6．反馈放大电路模块 1块 ST2002 四. 实验内容与步骤 1. RC振荡电路的调整 1）按照图5-2电路原理，选用“ST2002反馈放大电路”模块，熟悉元件安装位置，开始接线,此电路中D和0V两点不要连接，检查连接的实验电路确保无误后，在稳压电源输出为12V的前提下对实验电路供电。 2）在A，B断开（无负反馈）情况下，调整放大器静态工作点，使其Vc1=8V左右，工作点调好后断开电源然后将A，B短接（引入负反馈），按照电路原理图接上R、C电阻和电容（选频网络），连接F,I两点，组成文氏振荡器。 3）用示波器观察输出波形，若无振荡波形可调节R F1，直至输出为稳定不失真的正弦波为止。 文氏振荡器的振荡频率f，满足下式fo =1/2∏RC 2.测量振荡频率及输出电压 ，在在E端用示波器观察输出的正弦波波形。然后用交流毫伏表测出输出电压V O 示波器上读出振荡频率的周期填入表5—1中，并与计算值相比较。 3.测量负反馈放大电路的放大倍数A vf。
实验二压控LC 电容三点式振荡器设计及仿真 一、实验目的 1、了解和掌握LC 电容三点式振荡器电路组成和工作原理。 2、了解和掌握压控振荡器电路原理。 3、理解电路元件参数对性能指标的影响。 4、熟悉电路分析软件的使用。 二、实验准备 1、学习LC 电容三点式西勒振荡器电路组成和工作原理。 2、学习压控振荡器的工作原理。 3、认真学习附录相关内容，熟悉电路分析软件的基本使用方法。 三、设计要求及主要指标 1、采用电容三点式西勒振荡回路，实现振荡器正常起振，平稳振荡。 2、实现电压控制振荡器频率变化。 3、分析静态工作点，振荡回路各参数影响，变容二极管参数。 4、振荡频率范围：50MHz~70MHz，控制电压范围3~10V。 5、三极管选用MPSH10（特征频率最小为650MHz，最大IC 电流50mA，可 满足频率范围要求），直流电压源12V，变容二极管选用MV209。 四、设计步骤 1、整体电路的设计框图
整个设计分三个部分，主体为LC 振荡电路，在此电路基础上添加压控部分，设计中采用变容二极管MV209 来控制振荡器频率，由于负载会对振荡电路的 频 率产生影响，所以需要添加缓冲器隔离以使振荡电路不受负载影响。 2、LC 振荡器设计 首先应选取满足设计要求的放大管，本设计中采用MPSH10 三极管，其特征频率f T=1000MHz。LC 振荡器的连接方式有很多，但其原理基本一致，本实验中采用电容三点式西勒振荡电路的连接方式，该振荡电路在克拉泼振荡电路的基础上进行了细微的改良，增加了一个与电感L 并联的电容，主要利用其改变频率而不对振荡回路的分压比产生影响的特点。电路图如下所示：
题目：RC正弦波振荡电路的设计校名：福州大学至诚学院 年级班级： 姓名： 学号：210992 指导教师：
目录 一、RC正弦波振荡电路原理 (1) 二、设计指导要求 (2) 三、RC正弦振荡电路图 (2) 四、参数计算 (3) 五、安装调试 (4) 六、设计结论 (5) 七、心得体会 (6) 八、参考文献 (6)
一、RC正弦波振荡电路原理 采用RC选频网络构成的振荡电路称为RC振荡电路，它使用于低频振荡，一般用于产生1HZ~1MHZ的低频信号。常用的RC振荡电路有RC桥式振荡电路和RC移相式振荡电路。 RC桥式振荡电路 RC桥式振荡电路如图所示，RC串并联网络接在运算放大器的输出端和同相端构成了带有选频作用的正反馈电路，另外、Rf、R1接在运算放大器的输出端与反相端之间，与集成运放一起构成负反馈放大电路。 对于负反馈放大电路，输入信号由同相端输入，根据虚短，虚断可求
得负反馈带你呀放大倍数 振幅起振条件： 二、设计指导要求 要求：设计一个振荡频率f=500HZ的RC正弦波振荡电路。 内容要求：1、设计报告，元器件清单 2、组装，调整RC正弦振荡电路，使电路产生振荡输出。 3、当输出波形稳定且不失真时，测出输出电压的频率和 幅值，检验电路是否满足设计指标。若不满足，调整设计参数。 4、若要求输出500HZ的方波，余姚增加哪些元件予以实 现? 三、RC正弦振荡电路
集成运放 四、参数计算 令 R1=R2=R ， C1=C2=C f0=1 / 2πRC 取 R=16K ，f0=500HZ
C=1 / 2πRf0 =0.02 uf 取标准电容 0.022uf R F≥2.1 R3 R=R3∥R F R3=3.1R/2.1≈24K R F= R f∥rd+Rp rd=10K 二极管取IN4007 R f=10K R p=68K 五、安装调试
三点式正弦波振荡器 一、实验目的 1、掌握三点式正弦波振荡器电路的基本原理，起振条件，振荡电路设计及电路参数计算。 2、通过实验掌握晶体管静态工作点、反馈系数大小、负载变化对起振和振荡幅度的影响。 3、研究外界条件（温度、电源电压、负载变化）对振荡器频率稳定度的影响。 二、实验内容 1、熟悉振荡器模块各元件及其作用。 2、进行LC振荡器波段工作研究。 3、研究LC振荡器中静态工作点、反馈系数以及负载对振荡器的影响。 4、测试LC振荡器的频率稳定度。 三、实验仪器 1、模块3 1块 2、频率计模块1块 3、双踪示波器1台 4、万用表1块 四、基本原理 将开关S1 的1 拨下2 拨上，S2 全部断开，由晶体管N1 和C3、C10、C11、C4、CC1、L1 构成电容反馈三点式振荡器的改进型振荡器——西勒振荡器，电容CCI 可用来改变振荡频率。
振荡器的频率约为4.5MHz（计算振荡频率可调范围） 振荡电路反馈系数 振荡器输出通过耦合电容C5（10P）加到由N2组成的射极跟随器的输入端，因C5容量很小，再加上射随器的输入阻抗很高，可以减小负载对振荡器的影响。射随器输出信号经N3调谐放大，再经变压器耦合从P1输出。 五、实验步骤 1、根据图5-1在实验板上找到振荡器各零件的位置并熟悉各元件的作用。 2、研究振荡器静态工作点对振荡幅度的影响。 1）将开关S1拨为“01”，S2拨为“00”，构成LC振荡器。 2）改变上偏置电位器W1，记下N1发射极电流Ieo(=Ve/R11 ，R11=1K)（将万用表红表笔接TP2，黑表笔接地测量VE），并用示波测量对应点TP4的振荡幅度VP-P，填于表5-1中，分析输出振荡电压和振荡管静态工作点的关系。 表5-1 分析思路：静态电流ICQ会影响晶体管跨导gm，而放大倍数和gm是有关系的。在饱和状态下（ICQ过大），管子电压增益AV会下降，一般取ICQ=（1~5mA）为宜。 3、测量振荡器输出频率范围 将频率计接于P1处，改变CC1，用示波器从TP8观察波形及输出频率的变化情况，记录最高频 六、实验报告
广州大学学生实验报告 院（系）名称 物理与信息工程系 班别 姓名 专业名称 学号 实验课程名称 模拟电路实验 实验项目名称 RC 串并联网络（文氏桥）振荡器 实验时间 实验地点 实验成绩 指导老师签名 【实验目的】 1.进一步学习RC 正弦波振荡器的组成及其振荡条件。 2.学会测量、调试振荡器。 【实验原理】 从结构上看，正弦波振荡器是没有输入信号的，带选频网络的正反馈放大器。若用R 、C 元件组成选频网络，就称为RC 振荡器， 一般用来产生1Hz ～1MHz 的低频信号。 RC 串并联网络（文氏桥）振荡器 电路型式如图6－1所示。 振荡频率 RC 21 f O π= 起振条件 |A &|＞3 电路特点：可方便地连续改变振荡频率，便于加负反馈稳幅，容易得到良好的振荡波形。 图6－1 RC 串并联网络振荡器原理图 注：本实验采用两级共射极分立元件放大器组成RC 正弦波振荡器。 【实验仪器与材料】 模拟电路实验箱 双踪示波器 函数信号发生器 交流毫伏表 万用电表 连接线若干
【实验内容及步骤】 1.RC 串并联选频网络振荡器 （1）按图6－2组接线路 图6－2 RC 串并联选频网络振荡器 （2）接通RC 串并联网络，调节R f 并使电路起振，用示波器观测输出电压u O 波形，再细调节R f ，使获得满意的正弦信号，记录波形及其参数，即，测量振荡频率，周期并与计算值进行比较。 （3） 断开RC 串并联网络，保持R f 不变，测量放大器静态工作点，电压放大倍数。 （4）断开RC 串并联网络，测量放大器静态工作点及电压放大倍数。（输入小信号：f=1KHz,峰峰值为100mV 正弦波）用毫伏表测量u i 、u 0 就可以计算出电路的放大倍数。 （5）改变R 或C 值，观察振荡频率变化情况。 将RC 串并联网络与放大器断开，用函数信号发生器的正弦信号注入RC 串并联网络，保持输入信号的幅度不变（约3V ），频率由低到高变化，RC 串并联网络输出幅值将随之变化，当信号源达某一频率时，RC 串并联网络的输出将达最大值（约1V 左右）。且输入、输出同相位，此时信号源频率为 2πRC 1 f f ο== 【实验数据整理与归纳】 （1）静态工作点测量 U B （V ） U E （V ） U C (V) 第一级 2.48 2.96 4.66 第二级 0.84 11.51 1.01 （2）电压放大倍数测量： u i (mV) u o (V) Av 788 2.80 3.60
课程设计任务书 学生姓名：专业班级： 指导老师：刘辛工作单位：武汉理工大学理学院 题目：正弦波振荡电路设计 初始条件：直流可调稳压电源一台、示波器一台、万用表一块、面包板一块、元器件若干、剪刀、镊子等必备工具 要求完成的主要任务：（包括课程设计工作量及其技术要求以及说明书撰写等具体要求）1、技术要求： 设计一个正弦波振荡电路，使它能输出频率一定的正弦波信号，振荡频率测量值与理论值的相对误差小于±5%，电源电压变化±1V时，振幅基本稳定，振荡波形对称，无明显非线性失真。 2、主要任务： （一）设计方案 （1）按照技术要求，提出自己的设计方案（多种）并进行比较； （2）以模拟器件电路为主，设计一个正弦波振荡电路（实现方案）； （3）依据设计方案，进行预答辩； （二）实现方案 （4）根据设计的实现方案，画出电路逻辑图和装配图； （5）查阅资料，确定所需各元器件型号和参数； （6）在面包板上组装电路； （7）自拟调整测试方法，并调试电路使其达到设计指标要求； （8）撰写设计说明书，进行答辩。 3、撰写课程设计说明书： 封面：题目，学院，专业，班级，姓名，学号，指导教师，日期 任务书 目录（自动生成） 正文：1、技术指标；2、设计方案及其比较；3、实现方案； 4、调试过程及结论； 5、心得体会； 6、参考文献 成绩评定表 时间安排： 课程设计时间：17周－18周 17周：明确任务，查阅资料，提出不同的设计方案（包括实现方案）并答辩； 18周：按照实现方案进行电路布线并调试通过；撰写课程设计说明书。 指导教师签名：年月日 系主任（或负责老师）签名：年月日
正弦波振荡电路 1.技术指标 1.1初始条件 直流可调稳压电源一台、示波器一台、万用表一块、面包板一块、元器件若干、剪刀、 镊子等必备工具。 1.2技术要求 设计一个正弦波振荡电路，使它能输出频率一定的正弦波信号，振荡频率测量值与理论值的相对误差小于±5%，电源电压变化±1V时，振幅基本稳定，振荡波形对称，无明显非线性失真。 1.3正弦波振荡电路原理 正弦波振荡电路是一个没有输入信号，依靠自激振荡产生正弦波输出信号的电路。正弦波振荡电路也称为正弦波振荡器，其实质是放大器引正反馈的结果。正弦波振荡电路一般由放大电路、选频网络、正反馈电路、稳幅环节四部分组成。选频网络通常不是独立存在，有时和正反馈网络合二为一，有时和放大电路合二为一。其基本原理如下：在直流电源闭合的瞬间，频率丰富的干扰信号串入振荡电路的输入端，经过放大后出现在电路的输出端，但是由于幅值很小而频率又杂，不是所要求的信号。此信号再经过选频及正反馈网络把某一频率信号筛选出来（而其他信号被抑制），再送回放大电路的输入端，整个电路的回路增益应略大于1，这样不断循环放大，得到失真的输出信号，最后经稳幅环节可输出一个频率固定、幅值稳定的正弦波信号。 总的来说，正弦波振荡电路大致作用过程如图1所示： 图1 正弦波振荡电路作用过程 2.设计方案及其比较 正弦波振荡电路的类型根据选频网络的组成元件可大致分为RC正弦波振荡电路、LC