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震荡电路技术资料

  一个放大器如果它的输入端不外接输入信号,而它的输出端仍有一定频率和振幅的信号输出,这样的现象称为自激振荡。若它产生的交流信号为正弦波,则称为正弦波振荡器

  正弦波振荡器由基本放大电路、反馈网络和选频网络组成,自激振荡的频率由选频网络的参数决定。

  自激振荡的条件如下。

  幅度平衡条件:jAFI=l。

  相位平衡条件:cp=2n,1T瓴为整数)。

  正弦波振荡电路主要有LC振荡电路和RC振荡电路。

  1.LC振荡电路(1)变压器反馈式振荡电路。图所示为变压器反馈式振荡电路。由晶体管V和Ri、R2、R3构成静态工作点稳定的分压式射极偏置放大电路,LC并联谐振电路为电路的选频网络,通过变压器的次级线圈N2经耦合电容C,构成正反馈电路。满足正弦波振荡电路的三个组成部分。通过变压器的次级线圈N3向负载RL提供正弦波振荡信号。

  电路的振荡频率就是LC并联电路的谐振频率五,即fo- l2-rr、/瓦_式中:fo为电路的振荡频率,单位为Hz(赫兹)。其中,£为谐振电路的总电感,单位为H(亨利),C为谐振电路的总电容,单位为F(法拉)。

  改变电感L或电容器C的大小时,均可改变振荡频率fo。

  在实际应用中,电容器C-般选用可变电容器,通过调节可变电容器的容量,可连续调整输出信号的频率。如收音机的调台就是通过调整可变电容来实现的。

  电路特点为:电路起振容易;频率调节方便,通过改变电容的容值,来调节频率的高低,振荡频率不高,一般小于几十兆赫兹。缺点是输出波形不好。

  (2)电感三点式LC振荡电路。常见的电感三点式LC振荡电路的如图3-26所示。电感三点式振荡器的振荡频率为:

  f 1o= 2-rr瓦元孺丽T式中:肘为£。和/。之间的互感系数。

  电感三点式LC振荡电路的反馈电压是根据自耦变压器原理由输出电压感应得到的。

  电感三点式LC振荡电路的特点如下。

  ①由于具有抽头的两个绕组间耦合紧密,因此,容易起振,改变电感线圈抽头,可以获得满意的正弦波振荡,且幅度较大。

  ②调节频率方便,采用可变电容,可获得一个较宽的可调频率。

  ③一般用于产生几十兆赫兹以下的频率。

  ④由于反馈取自电感线圈,对高次谐波阻抗较大,故对高次谐波反馈较强,输出波形中含有高次谐波,波形较差。

  ⑤由于该电路波形不好,且频率稳定度不高,因此,用于要求不高的设备中。

  2.RC振荡电路(1)电容三点式振荡电路。  

  晶体管与其偏置电路构成了静态工作点稳定的基本放大电路,在集电极加接电阻Rc,用以提供集电极直流通路。C.、C2和L构成了LC选频电路;正反馈信号取自电容器C2的两端。

  振荡电路的振荡频率等于LC并联谐振电路的谐振频率,即分熹厅式中:C=Cl C2/(C1+C2)。

  电路的特点如下。

  ①反馈电压取自反馈电容,它对于高次谐波阻抗较小,反馈电压谐波分量小,输出波形好。

  ②Cl、C2的容量可以选得小一些,振荡频率较高,一般可达到100MHz以上。

  ③调节频率不便,因此,这种电路适用于产生固定频率的信号。

  (2) RC移相式正弦波振荡电路。RC移相式正弦波振荡电路如图3-29所示。三级RC电路组成反相1800反馈电路,放大器使信号反相1800,故满足正反馈,即相移3600的条件,容易起振。其振荡频率为:

  舻熹万3.自激多谐振荡电路自激多谐振荡电路实际上是一种无稳态电路,由于它不需要外加激励信号就能连续地、周期性地自行产生矩形脉冲,而且该脉冲是由基波和多次谐波构成,因此,通常称为自激多谐振荡器

  自激多谐振荡器可以由三极管构成,也可以用555或者通用门电路等来构成。用两只三极管组成的多谐振荡器,通常叫做三极管自激多谐振荡器。

  (1)三极管自激多谐振荡器。

  它由两级RC耦合放大器组成,其中每一级的输出耦合到另一级的输入,各级交替地导通和截止,每次只有一级是导通的。

  从电路结构上看,自激多谐振荡器与两级RC正弦振荡器是相似的,但实际上却不同。正弦振荡器不会进入截止状态,而多谐振荡器却会进入截止状态。这是借助于RC耦合网络较长的时间常数来控制的。尽管在时间上是交替的,但这两级产生的都是矩形波,所以,多谐振荡器的输出可取自任何一级。

  接通电源后Vcc加至电路,由于两只三极管都是正向偏置,故他们均处于导通状态,此外还为耦合电容器Cl和C2充电到近于Vcc的电压。充电的路径是由Vcc电源经电容器、三极管发射结至接地点,因而使两级的集电极电压同时下降。

  但两只晶体管和阻容元件的参数不可能是完全相同的,电路参数的微小差异和正反馈过程,将使一只管子导通另一只管子截止,出现一个暂稳状态。

  假设在某一个周期内VT1截止,VT2导通。因为在前一个周期中,电容器Cl已被充电,所以,当VT2导通后,Cl经VT2的集电极、发射极、电源电阻Rb1放电。

  Cl放电时间常数丁放=Rb1×Cl。

  此时Cl负极的低电位保证了VT1的可靠截止,Cl放电的同时,电源经RC1、VT2的基极釉发射极为电容C2充电。

  C2充电时间常数下充=Rci×C2。

  Cl放电过程结束后又被充电,使得VT1的基极电压Ull,逐渐升高,VT1由截止变为导通,其集电极电压下降。这个电压的变化经电容C2耦合到VT2基极,使VT2由导通变为截止。这样电路完成了一次状态的变换(通常称为翻转)。

  电路就是这样循环变化,周而复始,两管形成周期性的翻转状态,改变电路充放电的时间常数,就可以改变翻转的周期,也就是改变电路的振荡频率。

  (2)门电路多谐振荡器。

  与非门作为一个开关倒相器件,可用以产生各种脉冲波形。电路的基本工作原理是利用电容器的充放电,当输入电压达到与非门的阈值电压VT时,门的输出状态即发生变化。因此,电路输出的脉冲波形参数直接取决于电路中阻容元件的数值。

  ①非对称型多谐振荡器,如图3-31 (a)所示。非门3用于输出波形整形。非对称型多谐振荡器的输出波形是不对称的,当用TTL与非门组成时,输出脉冲宽度f.i=RC tw2=1.2RC T=2.2RC调节R和C值,可改变输出信号的振荡频率,通常用改变C实现输出频率的粗调,改变电位器R实现输出电容器的细调。

  ②对称型多谐振荡器,如图3-31 (b)所示。由于电路完全对称,频率的充放电时间常数相同,故输出为对称的方波。改变R和C的值,可以改变输出振荡频率,非门3用于输出波形整形。

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