当前课程知识点：模拟电子技术基础(应用部分) > 第三周 > 8.1 正弦波振荡的条件 > 正弦波振荡的条件
从现在开始我们讲述第八章
波形的产生和信号的转换
在波形产生电路里面
有正弦波振荡电路
和非正弦波的振荡电路
我们首先讲正弦波振荡电路
正弦波振荡的条件
在什么情况下
能够产生正弦波振荡呢
首先我们看一个正弦波振荡电路
它的现象
就是在没有任何外加信号的情况下
输出一个一定频率和一定幅值的信号
而这个频率和这个幅值
都是人为可控的
那么与负反馈放大电路产生
自激振荡的不同之处
在于什么呢
在正弦波振荡电路里面
引的是正反馈
在负反馈放大电路里面
它产生自激振荡的时候
是在它的低频段
或者是它的高频段
它引的是负反馈
那么它们的区别就在于
负反馈放大电路我不要它振荡
而正弦波振荡电路
是我要让它振荡
负反馈放大电路产生的振荡频率
是人为不可控的
而正弦波振荡电路
它的振荡频率是可控的
是人们设计使得它振荡在哪个频率
就振荡在哪个频率
因此负反馈放大电路
即使产生了自激振荡
也不能作为一个信号源
而正弦波振荡电路
它是一个信号源
这就是正弦波振荡电路
它的方框图
从方框图里面我们可以看到
它的输入信号Xi = 0
而它的反馈信号注意它的极性
它是一个正反馈
那么既然根本不需要输入信号
所以这个方框图
我们就可以画成为这样子
那就是输出量作为反馈网络的输入
给反馈网络
然后反馈网络的输出xf
就是这个基本放大电路的X'i
通过A之后产生Xo
所以是Xo转化成为Xf
然后作为X'i
给放大电路最后维持着Xo
这就是它的方框图
那么它怎么会产生的振荡呢
首先是因为它加入到正反馈
所以在电扰动下
那么就对那个特定的频率f0
这个f0是人为设计的
对这个f0的信号形成正反馈
所以这个正反馈
并不是对所有频率的信号
而是只对你要它产生振荡的
那个特定频率形成正反馈
正反馈的过程是这样的
输出量的增大
会使得净输入量增大
也就是反馈量增大
而净输入量的增大
会使得输出量进一步地增大
因此当你合闸通电
也就是给了一个电扰动的时候
电路马上产生了这样一个
正反馈的过程
由于半导体器件
它的非线性的特性
和供电电源的限制
最终它就达到了动态平衡
在这个平衡点上输出
就是一定幅值一定频率的
这样的一个信号了
那么通常它是一个输出的电压
我们研究了刚才产生了
稳定振荡之后的情形
那我们就可以看到
说这个电路它的输出量
通过了反馈网络
又通过了基本放大电路
然后维持着它自己
也就是Xo
通过反馈网络产生Xf
作为X'i给了A
A维持着这个Xo
所以我们叫它说自维持的
这样一种状态
那写出数学式子来就是
Xo = A F Xo
那么当我们把Xo消掉的时候
我们就得到的一个式子
这个式子就是AF = 1
可以把它写成为模
| AF | = 1
而相角是φA + φF
= 2nπ
这里头的n是整数
那这个式子我们似曾相识
因为在负反馈放大电路里面
产生自激振荡的时候
它也是一个自维持的
这样一种状态
而由于它是负反馈
所以产生自激振荡
平衡之后的条件是AF = -1
我们把上一个条件叫做
幅值平衡条件
把下一个条件叫做相位平衡条件
那么在一个电路里边
当合闸通电的时候
它是怎么从起振一直到稳符的
要符合什么样的条件呢
我们称它为起振条件
从前面的分析已经知道
当合闸通电的时候
这时f = f0的那个信号
由小增大直至平衡
所以在一合闸通电的时候
必须使得它每次反馈回来
都比原来的信号大
最后再达到平衡
因此它的起振条件是
| AF |要大于1
所以要产生自激振荡
就应该有两个基本的条件
一个就是这个电路里边
有满足相位条件的f0
而且是唯一的一个频率
那么合闸通电
由于它有一个从小到大
直至稳幅的过程
它还有一个条件
就是必须满足起振条件
那我们来看一看
我用Multisim来看一个
正弦波振荡电路
它起振的过程
首先我们看一合闸的时候
这里头有丰富的频率
再看它的电压是非常非常小的
是多少多少微伏
那么随着时间
随着正反馈的过程我们可以看到
波形逐渐会清晰了
幅值在增大
我们再看它的电压的值在增大
然后再看频率没有原来那么丰富了
随着时间我们可以看到
它越来越清晰
越来越按照我们所选择的那个频率
来产生振荡
最后我们就看到
基本上是一个正弦振荡
这个电路本身
选频的特性还不是特别好
所以这个波形还稍微有一点歪
如果它选频特性特别好
再振一会儿那么它就应该是
非常非常好的正弦波
那大概经过多少时间
完全了这样一个从起振
到稳幅的过程
我们看这时间
大概是100多个毫秒
我们也可以从方框图里
来了解起振到稳幅的过程
首先我们建立起一个坐标系
这个坐标系的纵轴是Xo
我们把它想象成是一个有效值
横轴就是Xf
Xf实际上也是这个放大电路的X
i
那么这样的一条曲线
是Xi和Xo之间的关系
就是A
还有一条曲线
实际在这里是一条直线
它是Xo和Xf之间的关
系
那下面我们就来看它的起振过程
首先一合闸的时候
就会产生了一个Xo
于是这的Xo
就会输入到反馈网络
从反馈网络得到了Xf
因此我们要从F这一条直线上
去找这时产生了多大的Xf
那我们就找到了
数值是这样的
而这个Xf它会给A作为输入信号
那这时候输出是多少呢
我们就要从A这一条曲线上
去找着在这样的一个输入的情况下
它的输出应该是多少
这是它反馈一次之后得到的输出
而有了这个输出
它又作为反馈网络的输入
给反馈网络
从而得到一个新的Xf
那我们就要从F这条曲线上
去找这时候新的Xf是多少
那就是这个值
而这样一个值就作为放大电路的
输入信号
那放大电路的输出应该是多少呢
我们应该从A这条曲线上去寻找
这样不断地从F上面找到
新的Xo作为下的Xf
然后以Xf作为A的输入信号
去找新的输入信号所产生的Xo
那么最后我们就找着了
它会平衡在什么地方呢
就平衡在这里
实际上从数学的观点
当我们看到这两条曲线的时候
它的交点一定就是它最后的平衡点
是它们的解
那么由此我们就可以看到
说要产生这样一个稳定的输出电压
A和F这两条曲线
一定应该是有交点的
所以如果A和F是这样的
它们的交点在零那
这个电路不会产生自激
而如果A是一个线性的
F是一个非线性的
有焦点
那么这样一个电路就会产生自激振荡
由此我们得到一个什么样的结论呢
就除了我们前面所说的
有反馈 正反馈的网络
要有一个选频
还有一个很重要的环节
就是在一个正弦波振荡电路里边
一定要有非线性的环节
也就是在这里我们看到
它要有一个非零的这样一个交点
这个电路才会产生自激振荡
-7.1模拟电子技术基础（应用部分）概述
-7.2 由集成运放组成的运算电路概述
-7.3 反相输入比例运算电路
-7.4 同相输入比例运算电路
-7.5 反相求和运算电路
--反相求和运算电路
-7.6 同相求和运算电路
--同相求和运算电路
-实验一：单端输入双端输出电路
-7.7 加减运算电路
--加减运算电路
-7.8 关于比例及加减运算电路的讨论
-7.9 积分运算电路
--积分运算电路
-7.10 微分运算电路
--微分运算电路
-第一周作业
--第一周作业题
-EDA1 解一元多次方程
--解一元多次方程
-7.11 对数运算电路和指数运算电路
-7.12 模拟乘法器简介
--模拟乘法器简介
-7.13 模拟乘法器在运算电路中的应用
-实验二 正弦波电压倍频电路
-7.14 关于运算电路的讨论
-7.15 有源滤波器概述
--有源滤波器概述
-7.16 一阶低通滤波器
--一阶低通滤波器
-7.17 二阶低通滤波器
--二阶低通滤波器
-7.18 其它滤波器
--其它滤波器
-实验三 滤波电路的应用
--滤波电路的应用
-第二周作业
--第二周作业题
-8.1 正弦波振荡的条件
--正弦波振荡的条件
-8.2 正弦波振荡的组成及分类
-EDA2 正弦波振荡电路的起振和稳幅过程
-8.3 RC串并联选频网
--RC串并联选频网
-8.4 RC桥式正弦波振荡电路
-8.5 RC正弦波振荡电路的讨论
-实验四 正弦波振荡电路的测试
-8.6 变压器反馈式正弦波振荡电路
-8.7 电感反馈和电容反馈式正弦波振荡电路
-8.8 LC正弦波振荡电路的讨论
-第三周作业
--第三周作业题
-8.9 石英晶体正弦波振荡电路
-8.10 电压比较器概述
--电压比较器概述
-8.11 过零比较器
--过零比较器
-8.12 一般单限比较器
--一般单限比较器
-8.13 滞回比较器
--滞回比较器
-8.14 窗口比较器与集成比较器
-8.15 关于电压比较器的讨论
-8.16 常见非正弦波和矩形波发生电路的组成
-第四周作业题
-8.17 矩形波发生电路
--矩形波发生电路
-8.18 三角波-方波发生电路
-8.19 锯齿波发生电路和压控振荡电路
-EDA3 三角波发生电路->锯齿波发生电路->压控振荡电路的结构变化
-实验五 非正弦波发生电路的测试
-8.20 波形变换电路
--波形变换电路
-EDA4 波形变换电路的设计与实现
-8.21 信号转换电路
--信号转换电路
-8.22 关于信号转换电路的讨论
-9.1 概述
--概述
-9.2 变压器耦合功率放大电路
-第五周作业
--第五周作业题
-实验六 压控振荡电路的参数选择与调试
-9.3 OTL电路
--OTL电路
-9.4 OCL电路和BTL电路
-9.5 OCL电路最大输出功率及效率的估算
-9.6 OCL电路中晶体管的选择
-实验七 功放管及其散热器展示
-9.7 功率放大电路的讨论一（读图练习）
-9.8 功率放大电路的讨论二（电路的识别和故障分析）
-10.1 直流稳压电源的组成及各部分的作用
-10.2 单相半波整流电路
--单相半波整流电路
-第六周作业
--第六周作业题
-EDA5 数字式仪表的设计与仿真
--数字式仪表的设计
-10.3 单相桥式整流电路
--单相桥式整流电路
-10.4 电容滤波电路
--电容滤波电路
-10.5 其它滤波电路
--其他滤波电路
-10.6 稳压电路的性能指标及稳压二极管
-10.7 稳压管稳压电路的工作原理和主要性能指标
-10.8 稳压管稳压电路的设计
-实验八 稳压管稳压电路的设计及实现
-10.9 串联型稳压电路的组成
-10.10 串联型稳压电路中调整管的选择
-第七周作业
--第七周作业题
-10.11 关于串联型稳压电路的讨论
-10.12 集成三端稳压器及其基本用法
-10.13 基准电压源三端稳压器及其基本用法
-实验九 稳压电源性能指标的测试
-10.14 关于线性稳压电源的讨论
-10.15 开关型稳压电路的特点和基本原理
-10.16 串联开关型稳压电路
-10.17 并联开关型稳压电路
-第八周作业
--第八周作业题
-调查问卷
-期末考试
