正弦振荡器

三点式正弦波振荡器(高频电子线路实验报告)

摘要

本实验采用三点式正弦波振荡器电路，通过实验验证了三点式正弦波振荡器的设计和实际应用，其中包括三点式正弦波振荡器的基本原理、电路结构和工作特性等。实验结果表明，通过合理的电路设计和优化，可以得到高精度、稳定性好的正弦波振荡器，为工程应用提供了重要的参考。

关键词：三点式正弦波振荡器、电路结构、工作特性

一、实验目的

1.熟悉三点式正弦波振荡器的基本原理和电路结构；

3.通过实验验证三点式正弦波振荡器的设计和实际应用。

二、实验原理

三点式正弦波振荡器是一种常用的基本电路，它通过正反馈作用在电路中产生自激振荡现象，从而输出对称的正弦波信号。其基本原理如下：

当输出正弦信号幅度变动时，输入放大器的反相输出端和反馈电容之间的电压也会变化，导致反馈放大器的增益也会随之变化，最终导致输出正弦波的幅度稳定在一定的水平上。同时，在电路中增加合理的RC网络，可以使三点式正弦波振荡器输出的波形更加准确、稳定。

其中，

- OA1, OA2分别为运算放大器；

- R1, R2, R3分别为电阻，C1, C2分别为电容，L为电感；

- 输出信号可以从OA1反相输出端或者OA2非反相输出端输出。

三、实验过程

本实验采用EDA软件进行电路仿真和搭建，整个实验过程分为以下几个步骤：

1.根据电路原理图，使用EDAW工具将三点式正弦波振荡器的电路搭建出来；

2.依据实验材料，按照电路图要求选择合适的R、C、L值；

3.将搭建好的电路连接上电源（+12V），开启仿真。 4.在电路仿真过程中，通过示波器观察输出的正弦波形，并分析波形的稳定性和频率响应等特性；

5.修改电路参数，观测输出波形的变化情况，并记录相应的数据；

四、实验结果

正弦波振荡器分析 1．振荡器的振荡特性和相应特性如如下面图，试分析该振荡器的建立过程，并判定A、B两平衡点是否稳定。

解：依据振荡器的平衡稳定条件能够判定出A点是稳定平衡点，B点是不稳定平衡点。因此，起始输进信号必须大于UiB振荡器才有可能起振。

图9.10 图

2．具有自偏效应的相应振荡器如如下面图，从起振到平衡过程uBE波形如如下面图，试画出相应的iC和Ic0波形。

解：相应的和波形如如下面图。

图9.12 图

3．振荡电路如如下面图，试分析以下现象振荡器工作是否正常： 〔1〕图中A点断开，振荡停振，用直流电压表测得VB＝3V，VE＝。接通A点，振荡器有输出，测得直流电压VB＝，VE＝。

〔2〕振荡器振荡时，用示波器测得B点为余弦波，且E点波形为一余弦脉冲。

解：〔1〕A点断开，图示电路变为小信号谐振放大器，因此，用直流电压表测得VB＝3V，VE＝。当A点接通时，电路振荡，由图所示的振荡器从起振到平衡的过程中能够瞧出，具有自偏效应的相应振荡器的偏置电压uBEQ，从起振时的大于零，等于零，直到平衡时的小于零〔也能够不小于零，但一定比停振时的uBEQ小〕，因此，测得直流电压VB＝，VE＝是正常的，讲明电路已振荡。

〔2〕是正常的，因为，振荡器振荡时，ube为余弦波，而ic或ie的波形为余弦脉冲，所示E点波形为一余弦脉冲。

4．试咨询仅用一只三用表，如何判定电路是否振荡？

解：由上一题分析可知，通过测试三极管的偏置电压uBEQ即可判定电路是否起振。短路谐振电感，令电路停振，要是三极管的静态偏置电压uBEQ增大，讲明电路差不多振荡，否那么电路未振荡。

5．一相应振荡器，假设将其静态偏置电压移至略小于导通电压处，试指出接通电源后应采取什么措施才能产生正弦波振荡，什么缘故？

第五节正弦波振荡电路振荡电路是一种能量转换装置，它无需外加信号，就能自动地将直流电能转换成具有一定频率、一定幅度和一定波形的交流信号。

一、正弦波振荡器的基本知识

1．正弦波振荡器的组成

正弦波振荡器主要由放大电路、选频电路和反馈网络组成。

（1）放大电路

利用三极管的电流放大作用使电路具有足够的放大倍数。

（2）选频电路

对某个特定频率的信号产生谐振，从而保证正弦波振荡器具有单一的工作频率。

（3）反馈网络

将输出信号正反馈到放大电路的输入端，作为输入信号，使电路产生自激振荡。

2．自激振荡的过程

当振荡器接通电源的瞬间，电路受到扰动，在放大器的输入端产生一个微弱的扰动电压，经放大器放大、选频后，通过正反馈网络回送到输入端，形成放大→选频→正反馈→再放大的过程，使输出信号的幅度逐渐增大，震荡便由小到大地建立起来。当振荡信号幅度达到一定值时，由于三极管非线性的限制作用，使振幅不再增大，最终使电路维持稳幅振荡。

3．自激振荡的条件

振荡电路要产生自激振荡必须同时满足下列两个条件：

（1）相位平衡条件

反馈电压的相位与输入电压的相位相同，即为正反馈。

n（n=0，1，2，…） 为vf与vi的相位差

（2）振幅平衡条件

反馈电压的幅度与输入电压的幅度相等，这是电路维持稳幅振荡的振幅条件。

AvF≥1 F反馈系数

起振时AvF＞1，稳幅振荡时AvF=1。

二、RC振荡器

RC振荡器主要由RC选频反馈网络和放大器组成，常见的类型有桥式振荡电路和移相式振荡电路。

RC桥式振荡电路的基本原理：

1．RC串并联选频网络 2

图a为RC串并联选频网络，它由R2、C2并联后与R1、C1串联组成，一般取R1= R2= R，C1= C2= C，它的选频特性如图b、c，输入电压vi的幅度一定时，输入信号频率变化会引起输出电压vo幅度和相位的变化。

当输入信号vi的频率等于选频频率时，输出电压幅度最高，为vi/3，而且它们的相位差为零。选频频率f0取决于选频网络元件R、C的数值，并且

正弦波振荡器

振荡器——就是自动地将直流能量转换为具有一定波形参数的交流振荡信号的装臵。和放大器一样也是能量转换器。它与放大器的区别在于，不需要外加信号的激励，其输出信号的频率，幅度和波形仅仅由电路本身的参数决定。

应用范围：在发射机、接收机、测量仪器（信号发生器）、计算机、医疗、仪器乃至电子手表等许多方面振荡器都有着广泛的应用。

主要技术指标：

1.振荡频率f及频率范围

2.频率稳定度:调频广播和电视发射机要求:10-5~10-7左右

标准信号源:10-6~10-12

要实现与火星通讯:10-11

要为金星定位:10-12

3.振荡的幅度和稳定度

一、反馈式振荡器的工作原理

1. 反馈振荡器的组成

反馈振荡器由放大器和反馈网络两大部分组成。

反馈型振荡器的原理框图如图4-1所示。由图可见, 反馈型振荡器是由放大器和反馈网络组成的一个闭合环路, 放大器通常是以某种选频网络(如振荡回路)作负载, 是一调谐放大器, 反馈网络一般是由无源器件组成的线性网络。

自激振荡：没有外加输入信号,但输出端有一定幅度的电压.oU输出，即实现了自激振荡。自激振荡只可在某一频率上产生，不能在其它频率上产生。

当接通电源时，回路内的各种电扰动信号经选频网络选频后，将其中某一频率的信号反馈到输入端，再经放大→反馈→放大→反馈的循环，该信号的幅度不断增大，振荡由小到大建立起来。随着信号振幅的增大，放大器将进入非线性状态，增益下降，当反馈电压正好等于输入电压时，振荡幅度不再增大进入平衡状态。

2. 反馈式正弦振荡器分类

LC振荡器

RC振荡器

石英晶体振荡器

3. 平衡和起振条件

（1）平衡条件

平衡状态——反馈电压.fU等于.iU时，振荡器能维持等幅振荡，且有稳定的电压输出，称此时电路达到平衡状态