正弦波振荡电路的振荡条件

正弦波振荡电路一、实验要求：1、振荡频率：f0＝500Hz；2、输出电压有效值V0≥8V，且输出幅度可调；3、集成运放采用μA741，稳幅元件采用二极管；4、电容选用标称容量为0.047uF的金属膜电容器，电位器Rw选用47KΩ，二极管并联的电阻选用10kΩ。

二、实验仿真分析：1、设计参数：已知C=0.047uF, R=1/(6.28*500*0.047*10-6 )=6.78K，R1=3.1/2.1*R=10K,Rf=2.1*R1=21K, 取R3=10K, 则R2=Rf-R3/2=16K2、仿真输出波形，设置瞬态分析，仿真时间设为30ms,最大步长为0.01ms,选中skip initial transient solution ,以使电压从0开始起振，分析知振荡幅值没有达到8V，故增大R2，增大得过多，又会出现失真，最会确定R2为18k.且此时振荡频率符合要求。

3、输出电压波形为：C20.047uD1周期为2ms(1) 在Probe 中对输出波形进行傅里叶分析（2）在pspice 中经行傅里叶分析，查看输出文件FOURIER COMPONENTS OF TRANSIENT RESPONSE V(N01135) DC COMPONENT = 5.709746E-02HARMONIC FREQUENCY FOURIER NORMALIZED PHASE NORMALIZED NO (HZ) COMPONENT COMPONENT (DEG) PHASE (DEG)1 5.000E+02 9.956E+00 1.000E+00 -7.811E+01 0.000E+00 2 1.000E+03 4.473E-02 4.493E-03 -6.870E+01 8.751E+01 3 1.500E+03 2.625E-01 2.637E-02 7.320E+01 3.075E+024 2.000E+03 7.411E-03 7.444E-04 -1.393E-01 3.123E+025 2.500E+03 1.148E-01 1.153E-02 -6.699E+01 3.235E+026 3.000E+03 9.616E-03 9.659E-04 -3.727E+01 4.314E+027 3.500E+03 5.762E-02 5.788E-03 1.366E+02 6.833E+028 4.000E+03 9.774E-04 9.818E-05 6.531E+01 6.902E+02Time0s5ms10ms 15ms 20ms 25ms 30msV(D1:1)-10V-5V0V5V10VFrequency0Hz0.1KHz 0.2KHz 0.3KHz 0.4KHz 0.5KHz 0.6KHz 0.7KHz 0.8KHz 0.9KHz 1.0KHzV(D1:1)0V 2.0V4.0V6.0V8.0V9 4.500E+03 4.233E-02 4.252E-03 -1.666E+01 6.863E+02 TOTAL HARMONIC DISTORTION = 3.002431E+00 PERCENT1、 调节R2为19K ，输出电压V0从无到有，从正弦波直至削顶2、 当二极管D1开路时，输出波形为：C20.047uD1Time0s5ms 10ms 15ms 20ms 25ms 30msV(D2:2)-20V-10V0V10V20V20V10V0V-10V-20V0s5ms10ms15ms20ms25ms30ms V(D2:2)Time6当D2开路时20V10V0V-10V-20V0s5ms10ms15ms20ms25ms30ms V(D1:1)Time可知输出波形为削顶波7、当R3开路时，输出波形为20V10V0V-10V-20V0s5ms10ms15ms20ms25ms30ms V(D2:2)Time仍为正弦波，只是幅值减小而已三、实验体会：本次实验参数的理论值和实际值非常接近，使得调试极为顺利。

正弦波振荡电路是一种电路设计，能够产生稳定的正弦波输出。

为了实现振荡，正弦波振荡电路需要满足以下条件：
放大增益条件：振荡电路中的放大器必须具有足够的放大增益。

放大器将输入信号放大，并将一部分输出信号反馈到输入端，以维持振荡。

放大增益必须大于1，以补偿电路的损耗和反馈信号的衰减。

正反馈条件：振荡电路需要具有正反馈回路。

正反馈会将一部分输出信号反馈到输入端，形成自激振荡。

反馈信号必须足够强以保持振荡。

相位条件：正弦波振荡电路的反馈回路必须具有相位延迟为360度的特性。

相位延迟确保反馈信号与输入信号同相或反相，从而维持振荡的稳定性。

振荡频率条件：振荡电路的频率由电路元件和参数决定。

为了产生稳定的正弦波输出，电路的增益和相位特性必须在特定频率上产生正反馈。

振荡起始条件：振荡电路需要一定的启动条件，以开始振荡。

这可以通过外部信号或电路内部的初始扰动实现。

这些条件的具体实现方式和参数取决于所使用的正弦波振荡电路的类型和拓扑结构。

常见的正弦波振荡电路包括RC相移振荡器、LC谐振振荡器、晶体振荡器等。

每种电路都有其特定的振荡条件和设计要求。

9．信号发生电路
9.1 正弦波振荡电路的基本概念
正弦波振荡电路的基本概念
（1）产生正弦波振荡的平衡条件
正反馈条件下的闭环表达式：
当分母时，。

表明时，电路产生了自激振荡。

幅值平衡条件
相位平衡条件（n为整数）
起振条件：
，形成等幅振荡。

反馈网络：引入正反馈，与放大电路共同满足。

正弦波振荡电路的基本概念
（4）正弦波振荡电路的分析方法
①分析电路组成
采取“一看、二查、三找”的方法。

②判断振荡条件
相位平衡条件：“断回路、引输入、看相位”——“瞬时极性法”
幅值平衡条件：求解和，然后判断是否大于1。

③估算振荡频率
振荡频率由相位平衡条件决定，它取决于选频网络的参数。

正弦波振荡电路的起振条件和平衡条件
正弦波振荡电路的起振条件和平衡条件如下：
起振条件：AF＞1 φa＋φf＝2nπ(2) 平衡后满足平衡条件：AF＝1 φa＋φf＝2nπ160、RC正弦波振荡器的结构特点是什么？
根据以上参考文章，可以得出结论：
正弦波振荡电路的起振条件是指当输入电压等于放大器输出电压时，电路必须满足平衡条件。

此时，振荡器进入稳态振荡状态。

要使振荡器开始工作并达到平衡状态，需要满足以下条件：
1. 起振时满足起震条件：AF＞1 φa＋φf＝2nπ(2) 平衡后满足平衡条件：AF＝1 φa＋φf＝2nπ。

其中，A是放大倍数，F是反馈系数，φa是放大器相移，φf是反馈回路相移，n是正整数。

关于“RC正弦波振荡器的结构特点”，可以参考文中所述“结构特点是指与通用运算放大器类似的几个组成部分”，并结合文中附图做进一步的说明和解释。

如有需要可以查询资料进一步获取详细信息。

《高频电子线路》正弦波振荡器实验报告课程名称：高频电子线路实验类型：验证型实验项目名称：正弦波振荡器一、实验目的和要求通过实验，学习克拉泼振荡器的工作原理、电路组成和调试方法，学习电容三点式振荡器的设计方法，利用Multisim仿真软件进行仿真分析实验。

二、实验内容和原理（一）实验原理1、正弦振荡器的基本原理；2、产生等幅震荡的两个基本条件：相位条件和幅度条件)1 利用正反馈将电源接入瞬间的一个激励不断通过谐振网络滤波放大得到一个只含有一个频率成分的正弦。

2 振幅条件：环路增益在放大倍率为1时的偏导数（对输出电压）小于0.相位条件：谐振频率的信号输出相位为2π整数倍（二）实验内容（1）设计振荡频率为9.5MHz的克拉泼振荡器。

（2）用Multisim进行仿真，用双踪示波器观察振荡器器输出信号波形，并用频率计测量振荡频率，并与理论计算结果进行对比。

（3）改变电阻R3的阻值，用电压表测量振荡管的直流静态工作电压。

三、主要仪器设备计算机、Multisim仿真软件、双踪示波器、频率计、电压表、直流电源。

四、操作方法与实验步骤及实验数据记录和处理1、设计频率为9.5MHz的克拉泼振荡器电路图。

C11000pF R212kΩR12kΩL110mHR4100ΩXSC3ABExt Trig++__+_L23.2uHC41000pFR310kΩKey=A0 %C31000pF C510µFC610µFV112VL322mH C21µFC7100pFXFC1123Q12N29232、用Multisim 进行仿真，用双踪示波器观察振荡器器输出信号波形，并用频率计测量振荡频率，并与理论计算结果进行对比。

（1）仿真波形和频率测量（2）理论分析计算根据电路图提供的振荡回路参数，计算设计电路的振荡频率与实际测试的振荡频率进行对比。

计算频率值02f LCπ==8.897MHz电路测试频率值f = 9.325MHz 00||100%f f f -=⨯=频率稳定度 5.3%对比分析其产生误差的原因：3、改变电阻R3的阻值，用电压表测量振荡管Q1的直流静态工作电压。

高手解读振荡电路和振荡条件及常用振荡器要外加信号就能自动地把直流电能转换成具有一定振幅和一定频率的交流信号的电路就称为振荡电路或振荡器。

这种现象也叫做自激振荡。

或者说，能够产生交流信号的电路就叫做振荡电路。

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 f 和输入电压U i 要相等，这是振幅平衡条件。

二是u f 和u i 必须相位相同，这是相位平衡条件，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。

振荡器按振荡频率的高低可分成超低频（20 赫以下）、低频（20 赫～200 千赫）、高频（200 千赫～30 兆赫）和超高频（10 兆赫～350 兆赫）等几种。

按振荡波形可分成正弦波振荡和非正弦波振荡两类。

正弦波振荡器按照选频网络所用的元件可以分成LC 振荡器、RC 振荡器和石英晶体振荡器三种。

石英晶体振荡器有很高的频率稳定度，只在要求很高的场合使用。

在一般家用电器中，大量使用着各种L C 振荡器和RC 振荡器。

LC 振荡器LC 振荡器的选频网络是LC 谐振电路。

它们的振荡频率都比较高，常见电路有3 种。

（1 ）变压器反馈LC 振荡电路图 1 （ a ）是变压器反馈LC 振荡电路。

晶体管VT 是共发射极放大器。

变压器T 的初级是起选频作用的LC 谐振电路，变压器T 的次级向放大器输入提供正反馈信号。

接通电源时，LC 回路中出现微弱的瞬变电流，但是只有频率和回路谐振频率 f 0 相同的电流才能在回路两端产生较高的电压，这个电压通过变压器初次级L1 、L2 的耦合又送回到晶体管V 的基极。

从图 1 （ b ）看到，只要接法没有错误，这个反馈信号电压是和输入信号电压相位相同的，也就是说，它是正反馈。

因此电路的振荡迅速加强并最后稳定下来。

变压器反馈LC 振荡电路的特点是：频率范围宽、容易起振，但频率稳定度不高。