正弦波振荡电路 教学设计

正弦波振荡器的设计高频电子线路课程设计
正弦波振荡器是一种能够产生正弦波的振荡器，在电子线路设计中非常重要。

它有着
广泛的应用，如信号源、调制器和解调器等。

本文主要介绍电子工程中一种高频正弦波振
荡器的设计原理。

正弦波振荡器的设计需要考虑的因素很多，其中比较重要的参数有振荡频率、可靠性、污染物、灵敏度和稳定性等。

综合以上几个参数可以构建出一个满足要求的正弦波振荡器。

实现正弦波振荡器的设计，首先需要搭建电路，电路框图如下所示：
（图）
这是一个普通的多级高频正弦波振荡电路。

它包括四个级别，分别是上放大级、下放
大级、延迟级和信号调节级。

由于这个电路有两个放大级，其频率可以调节范围比较大，但最大的频率不能超过2GHz。

像栅极电容器、延迟电阻等元件可用来控制和调节振荡频率。

这些元件不仅可提升振荡频率，而且还可以降低振荡振幅，以及改善振荡器的可靠
性和稳定性。

正弦波振荡器的设计是一项有趣的研究课题。

它可以满足工业和商业应用的各种需求，正弦波的清晰度和稳定度也极大地增强了电子设备的可靠性。

高频正弦波振荡器的设计原
理完全可以参考上文的框图，依据电路的架构结合参数，可以根据不同的特性需求进行振
荡电路的搭建。

具体实施方法还需要实验进行最后的优化，以获得更好的设计效果。

课程设计课程名称：模拟电子技术A设计名称：RC正弦波振荡电路专业班级：学号：学生姓名：指导教师：2018年1月5 日XX大学课程设计任务书学生姓名专业班级课程名称模拟电子技术A设计名称RC正弦波振荡电路设计设计周数 1 设计任务主要设计参数⑴振荡频率：500Hz；⑵振荡频率测量值与理论值的相对误差小于；⑶振幅基本稳定，振荡波形对称；⑷电源电压变化在以内时，无明显非线性失真。

设计内容设计要求⑴RC正弦波振荡电路形式有多种，按照设计要求，提出两种设计方案，进行比较后确定选用方案。

⑵用Multisim软件设计电路原理图；②根据电路功能及技术指标要求，计算电路各元件的参数；③对所设计电路进行仿真、调试，使所设计电路能实现设计要求。

④对仿真过程和仿真结果进行分析。

⑤将仿真测得的正弦波频率,输出幅值分别与理论计算值进行比较,分析产生误差的原因。

⑥如果所设计的RC正弦波振荡电路不能起振，一个条件哪个参数？如何调节？（通过仿真验证）⑦如果输出波形失真，应该调节哪个参数？如何调节？（通过仿真验证）主要参考资料[1]华中科技大学电子技术课程组编，康华光主编.电子技术基础.模拟部分.第五版.北京：高等教育出版社，2010[2]华中科技大学电子技术课程组编，康华光主编.电子技术基础.数字部分.第五版.北京：高等教育出版社，2011[3]刘原主编.电路分析基础.北京：电子工业出版社，2011[4]及力主编.Protel 99 SE原理图与PCB设计教程.北京：电子工业出版社，2007[5]（日）稻叶保著，何希才，尤克译.振荡电路的设计与应用.北京：科学出版社，2004学生提交归档文件“课程设计说明书”一本（用word编辑排版打印）要求：内容准确，表述清晰、调理，图文详尽。

注：1.课程设计完成后，学生提交的归档文件应按照：封面—任务书—说明书—图纸的顺序进行装订上交（大张图纸不必装订）。

2.可根据实际内容需要续表，但应保持原格式不变。

省精品课程 《模拟电子技术技能训练》实训课程教学设计
& 卩741构成的正弦波振荡电路
1 •掌握使用集成运放PA741构成的正弦波振荡电路的工作原理：
2•掌握使用集成运（1A74放构成的正弦波振荡电路的装配（设计.布线、制
板、安装、焊接、调试）技能。

3 •熟悉模拟电子技术技能训练中常用电子测量仪器的综合使用技能。

掌握使用集成运放R A74构成的正弦波振荡电路的装配与调试技能。

图5-5-1 集成运算放大器FI A741实物与引脚排列
图5-5-2为集成运放HA741构成的正弦波振荡电路。

授课教师: 授课日期: 授课班级:
工具、仪器
材料 双踪示波器一台
连接导线若干 指针式万用表或数字式万用表一台
焊锡丝若干 晶体管电伏表一台
元器件见表5-5-1 电烙铁45W 、锻子、尖嘴钳各一把
直流稳压电源一台
教学目标
工作任务
实训器材 表5-5-2 工具、材料、仪器
基础知识 如图5-5-1所示为集成运算放大器FI A741的实物和引脚排列。

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。

引言：三相正弦波是实验室、教学等场合经常需要用到的信号。

通常情况下，可以通过变压器从电网获得，但在使用时很不方便，也不安全。

因此，研究三相正弦波电子振荡器是很有实际意义的。

一、 课题名称：频率为1kHz 的三相正弦波振荡器二、 实验目的：1、掌握一阶全通网络、滤波器、振荡电路的原理；2、设计频率为1kHz 的三相正弦波振荡器，获得高精度的三相波形。

三、 任务与要求1、设计一个可产生三相正弦波的振荡电路；2、使用multisim 仿真并获得波形。

四、 实验原理（一）一阶全通网络上图中的一阶全通网络的传输函数可以表示为：1()1TsG s Ts-=+。

其中T=RC,是网络时间常数，该网络在全频域有单位增益，相移为。

通过设置参数，可使得1kHz 的信号通过该一阶全通网络产生的相移为120度，因此，使用三个一阶全通器组成一个移相电路，可使得每相之间的相位差为120度，并且总相移位360度。

U13288RT 12543R11k¦¸R21k¦¸R3275.6644¦¸C11uFV112 VV212 VU23288RT12543R41k¦¸R51k¦¸R6275.6644¦¸C21uFU33288RT12543R71k¦¸R81k¦¸R9275.6644¦¸C31uF198543212XFG110000XSC1ABCDG T67三阶移相网络（输入信号频率为1kHz）移相网络的波形（二）起振和稳幅电路振荡电路必须包含起振和稳幅（非线性）环节。

起振条件是该电路的电压增益AuF>1（F为移相网络的增益，始终为1），稳定运行条件是AuF=1,且相移始终保持为2kπ。

上图为振荡电路的起振环节，在信号幅值较小时，未达到二极管导通电压，因此，2个二极管截止，此时AuF>1；当经过一段时间振荡后，输出信号幅值达到二极管的导通电压，理想二极管情况下，二极管的导通电阻为0，此时AF=1。

第40卷第2期2018年4月电气电子教学学报JOURNAL OF EEE V〇1.40No.2Apr.2018 R C正弦波振荡电路教学设计李爱华\袁莉2(1军械工程学院无人机工程系，河北石家庄0500002石家庄学院电气信息工程系，河北石家庄050000)摘要:本文以8音阶简易电子琴电路引人，从信号产生和8音阶实现两个问题人手，引出RC正弦波振荡电路理论，并拓展应用到实现简易电子 琴的设计。

通过全员参与，步步设疑，层层探究，理论与应用结合，激发了学员兴趣，提高了学员能力。

关键词:多元教学法;正弦波振荡电路;起振中图分类号:TN7514 文献标识码:A文章编号:1008~0686(2018)(XM)04(M)6The Teaching Design of RC sine wave oscillatorLI Ai-hua1, YUAN Li2(1Ordnance Engineering C ollage, shijiazhuang050000, China2 Shijiazhuang University，shijiazhuang Q500CK)，China)Abstract ：Begin w ith a simply interesting electronic organ,a multicomponent teaching method is proposed to intxo-duce RC sine wave oscillator.Signal generator and8 musical scale design are main problem.W ith the completion of the electronic organ,the theory and application of RC sine wave oscillator is grasped.In this process,everyone joins in the process to solve and do research for series of problem which the teacher designed.The multicomponent teaching method is good for the students to develop their interests and capability,keywords：multicomponent teaching method；RC sine wave oscillator；starting oscillation〇引言RC正弦波振荡电路作为非电类专业电子技术 课程的教学重点，通常授课采用从反馈放大电路引 人，该部份内容理论性强，抽象枯燥，晦涩难懂，学员 学习兴趣不高[M];或者从有源滤波器角度探寻产 生特定频率正弦波的方法引人，但其专业性强且对 本门课程教学目的来说，部分内容如有源滤波器属 于超范围内容。

RC 正弦波振荡电路设计电气工程系 王文川任务三 RC 正弦波振荡电路一、RC 正弦波振荡器任务描述RC 正弦波振荡电路的描述学习目标RC 正弦波振荡电路的认识。

重点：RC 正弦波振荡电路的描述。

难点：RC 正弦波振荡电路的认识。

一、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、调试振荡器二、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。

1、RC移相振荡器。

电路型式如图12－1所示,选择R＞＞Ri图12－1 RC移相振荡器原理图振荡频率起振条件放大器A的电压放大倍数｜｜＞29电路特点简便，但选频作用差，振幅不稳，频率调节不便，一般用于频率固定且稳定性要求不高的场合。

频率范围几赫～数十千赫。

2、RC串并联网络（文氏桥）振荡器电路型式如图12－2所示。

振荡频率起振条件 ||＞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12－2 RC串并联网络振荡器原理图3、双T选频网络振荡器电路型式如图12－3所示。

图12－3 双T选频网络振荡器原理图振荡频率起振条件 ||＞1电路特点选频特性好，调频困难，适于产生单一频率的振荡。

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。

三、实验设备与器件1、＋12V 直流电源2、函数信号发生器3、双踪示波器4、频率计5、直流电压表6、 3DG12×2 或 9013×2电阻、电容、电位器等四、实验内容1、RC串并联选频网络振荡器(1)(1)按图12－4组接线路图12－4 RC串并联选频网络振荡器(2) 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。

(3) 接通RC串并联网络，并使电路起振，用示波器观测输出电压uO波形，调节Rf使获得满意的正弦信号，记录波形及其参数。

6.信号发生电路【重点】自激振荡的条件、正弦波振荡电路组成及判断电路能否振荡方法。

【难点】判断电路能否振荡方法。

6.1正弦波振荡电路基本概念6.1.1 自激振荡的条件1.自激振荡现象振荡电路首先应是放大电路。

2.1=F A1=F AφA +φF =±26.1.2 自激振荡的建立及稳定过程在起振时电路必须满足F A＞1的条件。

电路起振后，振荡幅度也不会由于正反馈而无止境地增长下去，这是因为基本放大器中的三极管等器件本身的非线性或反馈支路本身与输入关系的非线性，放大倍数或反馈系数在振幅增大到一定程度时就会降低。

6.1.3 正弦波振荡电路组成及分析方法1.振荡电路组成 （1）放大电路。

（2）正反馈网络。

（3）选频网络。

（4）稳幅环节。

2.振荡电路分析方法（1）分析电路是否包含振荡电路四个组成部分。

（2）判断放大电路能否正常工作（是否有合适的静态工作点，动态信号能否输入、输出）。

（3）判断电路能否振荡（相位平衡条件，用瞬时极性法判断）。

（4）分析起振幅值条件（满足AF ＞1的幅值条件）。

（5）稳幅与稳频电路，稳幅是指起振、增幅、等幅的振荡建立过程。

（6）估算振荡频率。

自激振荡的产生o【重点】变压器反馈式、电感三点式、电容三点式正弦波振荡电路工作原理及特点，估算振荡频率。

【难点】石英晶体振荡电路工作原理。

6.2 LC 正弦波振荡电路6.2.1 LC 并联谐振电路的选频特性电路复阻抗Z 为L R CL R C Z ωωωωj j 1)j (j 1+++=通常L ω＞＞ R ，故上式可简化为)1j(CL R CL Z ωω-+=1.谐振频率及复阻抗LCf π=210 RC L Z =02.品质因数CL R CR RLQ 1100===ωω3.选频特性6.2.2变压器反馈式振荡电路1.电路组成2.振荡条件及振荡频率L＋V CCLC 并联谐振电路LLC Zωa.幅频特性LCf π=213.电路特点变压器反馈式振荡电路的特点是结构简单，容易起振，改变电容大小可方便地调节振荡频率，调频范围较宽，工作频率通常在几兆赫兹，但电路输出波形不理想，输出波形中含有较多高次谐波成分。

正弦波振荡电路设计1 技术指标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 设计方案及其比较通过查阅资料可以知道所谓的正弦波振荡电路是指一个没有输入信号，依靠自激振荡产生正弦波输出信号的电路。

正弦波电路由放大电路，正反馈电路和选频网络组成。

正弦波振荡电路的实质是放大器引正反馈的结果。

正弦波振荡电路主要有RC 振荡电路，LC 振荡电路和石英晶体振荡电路。

本次试验中我主要设计的方案是RC 正弦波振荡电路。

RC 正弦波振荡电路是由电阻R 和电容C 元件作为选频和正反馈网络的振荡器，RC 作为选频网络的正弦波振荡器有桥式振荡电路，双T 网络和相移式振荡电路。

根据桥式振荡电路和相移式振荡电路的工作原理，我设计了如下三个方案。

U1COMPIR110k R210kR310k R510kR410k C11nF C21nF D1DIODED2DIODE 图一本方案主要采用一个文式桥式振荡电路作为正反馈，一个由两个二极管反相并联组成的稳幅电路作为负反馈。

其中当ｗ=ｗ0=1／RC 时，RC 选频网络的相移为零，这样，RC 串并联选频网络送到运算放大器同向输入端的信号电压与输出电压同相。

满足相位平衡条件有可能发生震荡。

U1COMPIU2COMPI C1C2C3R1R2R3R4R5这是一个RC 相移式电路，正弦波信号发生器由反相输入比例放大器，电压跟随器和三节RC 相移网络构成。

对于三节RC 电路，其最大相移可以接近于二百七十度。

有可能在某一特定的频率下使其相移为一百八十度，满足相位平衡条件，合理的选取元件及元件参数，满足产生振荡条件和幅度平衡条件的电路就会产生振荡。

2.3 方案三U1COMPIR1R2R3R4C1C2图三这是一个RC 文式桥正弦波振荡电路。

振荡原理与方案一相似。