正弦波振蕩電路的基本工作原理

　　一個(ge) 放大電路，在輸入端加上輸入信號的情況下，輸出端才有輸出信號。如果輸入端無外加輸入信號，輸出端仍有一定頻率和幅度的信號輸出，這種現象稱為(wei) 放大電路的自激振蕩。振蕩電路就是在沒有外加輸入信號的情況下，依靠電路自激振蕩而產(chan) 生正弦波輸出電壓的電路。它廣泛應用於(yu) 遙控、通信、自動控製、測量等設備中，也作為(wei) 模擬電子電路的測試信號。

　　1、產(chan) 生正弦波振蕩的條件

　　圖1所示的正弦波振蕩電路是一個(ge) 未加輸入信號的正反饋閉環電路。若輸出正弦電壓經反饋環節產(chan) 生的反饋電壓恰好等於(yu) 放大電路所需的輸入電壓（幅度相等、相位相同），即=，則可在閉環電路輸出端得到持續穩定的正弦波，如圖1（b）所示。由=，可得

　　（1）

　　圖1 正弦波振蕩電路的框圖

　　式（1）就是產(chan) 生正弦波振蕩的振蕩條件。式（1）為(wei) 複數式，若設，，正弦波振蕩條件可用幅度平衡條件和相位平衡條件來表示。

　　幅度平衡條件

　　|AF|=1（2）

　　相位平衡條件

　　（3）

　　2、正弦波振蕩的建立和穩定

　　一個(ge) 實際的正弦波振蕩電路的初始信號是由電路內(nei) 部噪聲和瞬態過程的擾動引起的。通常這些噪聲和擾動的頻譜很寬而幅度很小。為(wei) 了最終能得到一個(ge) 穩定的正弦信號，首先，必須用一個(ge) 選頻環節把所需頻率的分量從(cong) 噪聲或擾動信號中挑選出來使其滿足相位平衡條件，而使其他頻率分量不滿足相位平衡條件。其次，為(wei) 了能使振蕩能夠從(cong) 小到大建立起來，要求滿足

　　|AF|》1（4）

　　式（4）稱為(wei) 正弦波振蕩的起振條件。

　　從(cong) 式（4）可以看到，振蕩建立起來後，信號由小到大不斷增長，不能得到一個(ge) 穩定的正弦波。實際上，信號的幅度最終要受到放大電路非線性的限製，即當幅度逐漸增大時，|A|將逐漸減小，最終使|AF|=1達到幅度平衡條件，從(cong) 而使正弦波振蕩穩定。

　　3、正弦波振蕩電路的組成

　　從(cong) 上述分析可知，正弦波振蕩電路從(cong) 組成上看必須有以下四個(ge) 基本環節。

　　（1）放大電路：保證電路能夠由從(cong) 起振到動態平衡的過程，是電路獲得一定幅值的輸出量，實現能量的控製。

　　（2）選頻網絡：確定電路的振蕩頻率，使電路產(chan) 生單一頻率的振蕩，即保證電路產(chan) 生正弦波振蕩。

　　（3）正反饋網絡：引入正反饋，使放大電路的輸入信號等於(yu) 反饋信號。

　　（4）穩幅環節：也就是非線性環節，作用是使輸出信號幅值穩定。

　　在不少實用電路中，常將選頻網絡和正反饋網絡“合二為(wei) 一”；而且，對於(yu) 分立元件放大電路，也不再另加穩幅環節，而依靠晶體(ti) 管特性的非線性起到穩幅作用。

　　正弦波振蕩電路常根據選頻網絡所用元件來命名，分為(wei) RC正弦波振蕩電路、LC正弦波振蕩電路和石英晶體(ti) 正弦波振蕩電路3種類型。RC正弦波振蕩電路振蕩頻率較低，一般在1MHz以下；LC正弦波振蕩電路振蕩頻率較高，一般在1MHz以上；石英晶體(ti) 正弦波振蕩電路也可以等效為(wei) LC正弦波振蕩電路，其特點是振蕩頻率非常穩定。

       典型正弦波振蕩電路圖

　　如圖所示，RC串並聯構成選頻網絡，其中R1與(yu) R2阻值相等，均為(wei) 8k，C1與(yu) C2容值相等，均為(wei) 0.01uF，R3和R4構成反饋網絡，R4阻值取2k，R5、D1、D2構成穩幅電路，R4阻值取2k，調節R3可改變反饋係數，從(cong) 而改變放大電路的電壓增益滿足振蕩的幅度條件，二極管利用其穩壓特性來限製輸出幅度，改善輸出波形，避免失真