振荡电路

表1 振荡电路的分类

其中的RC振荡电路是由电阻与电容所形成的调谐电路，因此，无法产生高谐波，不适合高频振荡电路。高频振荡电路一般使用LC振荡电路，也即固态振荡电路。

本章将经由这些高频率振荡电路的设计、制作，而了解其工作原理与过程。

 

LC振荡电路
LC振荡电路，是指用电感L、电容C组成选频网络的振荡电路，用于产生高频正弦波信号，常见的LC正弦波振荡电路有变压器反馈式LC振荡电路、电感三点式LC振荡电路和电容三点式LC振荡电路。LC振荡电路的辐射功率是和振荡频率的四次方成正比的，要让LC振荡电路向外辐射足够强的电磁波，必须提高振荡频率，并且使电路具有开放的形式。

LC振荡电路工作原理
开机瞬间产生的电扰动经三极管V组成的放大器放大，然后由LC选频回路从众多的频率中选出谐振频率F0。并通过线圈L1和L2之间的互感耦合把信号反馈至三极管基极。设基极的瞬间电压极性为正。经倒相集电压瞬时极性为负，按变压器同名端的符号可以看出，L2的上端电压极性为负，反馈回基极的电压极性为正，满足相位平衡条件，偏离F0的其它频率的信号因为附加相移而不满足相位平衡条件，只要三极管电流放大系数B和L1与L2的匝数比合适，满足振幅条件，就能产生频率F0的振荡信号。
 

LC振荡电路特点
共射变压器耦合式振荡器功率增益高，容易起振，但由于共发射极电流放大系数B随工作频率的增高而急剧降低，故共振荡幅度很容易受到振荡频率大小的影响，因此常用于固定频率的振荡器。
 

LC振荡电路分析方法
LC电磁振荡过程涉及的物理量较多，且各个物理量变化也比较复杂。实际分析过程中，如果注意到电场量（电场能、电荷量、电压、电场强度）和磁场量（磁场能、电流强度、磁感应强度）的异步变化，电场量、磁场量各自的同步变化，充分利用包含电场能、磁场能在内的能量守恒，由能量变化辐射其他物理变化，就可快速地弄清各物理量的变化情况，判断电路所处的状态。
 

LC振荡电路模型条件
1.整个电路的电阻R=0（包括线圈、导线），从能量角度看没有其它形式的能向内能转化，即热损耗为零。
2.电感线圈L集中了全部电路的电感，电容器C集中了全部电路的电容，无潜布电容存在。
3.LC振荡电路在发生电磁振荡时不向外界空间辐射电磁波，是严格意义上的闭合电路，LC电路内部只发生线圈磁场能与电容器电场能之间的相互转化，即便是电容器内产生的变化电场，线圈内产生的变化磁场也没有按麦克斯韦的电磁场理论激发相应的磁场和电场，向周围空间辐射电磁波。
 能产生大小和方向都随周期发生变化的电流叫振荡电流。能产生振荡电流的电路叫振荡电路。其中最简单的振荡电路叫LC回路。
 振荡电流是一种交变电流,是一种频率很高的交变电流，它无法用线圈在磁场中转动产生，只能是由振荡电路产生。
 充电完毕（充电开始）：电场能达到最大，磁场能为零，回路中感应电流i=0。
 放电完毕（放电开始）：电场能为零，磁场能达到最大，回路中感应电流达到最大。
 充电过程：电场能在增加，磁场能在减小，回路中电流在减小，电容器上电量在增加。从能量看：磁场能在向电场能转化。
 放电过程：电场能在减少，磁场能在增加，回路中电流在增加，电容器上的电量在减少。从能量看：电场能在向磁场能转化。
 在振荡电路中产生振荡电流的过程中，电容器极板上的电荷，通过线圈的电流，以及跟电流和电荷相联系的磁场和电场都发生周期性变化，这种现象叫电磁振荡。

  RC振荡电路工作原理及其应用

2012/4/11 11:12:10

RC振荡电路，顾名思义就是由电阻R和电容C组合成选频网络的一种振荡电路，适用于低频振荡。这种振荡电路一般产生低频率信号，频率只有1Hz~1MHz。常见的RC振荡电路有两种，一种是RC相移振荡电路，另一种是RC桥式振荡电路，这两种电路都是由正反馈网络、选频网络和放大器组成的。对于这种振荡电路来说，要想降低振荡频率，只要增大电阻就行了，而且增大电阻是不需要增加陈本的。在接下来的文章中，小编将会为您详细介绍RC振荡电路的相关知识，希望对您的学习有所帮助!

　　相较而言，我们平常用的LC振荡电路产生的正弦波频率一般都比较高，如果想要产生频率比较低的正弦振荡，就要求该振荡回路中的电感和电容都比较大。但是，这样会有很多问题，比如元件体积大，笨重，安装也不方便，除此之外，陈本较高，制造也比较困难。所以，一般频率在200kHz的正弦振荡电路，我们一般选用振荡频率比较低的RC振荡电路。

　　RC串并联网络振荡电路用以产生低频正弦波信号，是一种使用十分广泛的RC振荡电路。

　　振荡电路的原理图如上图所示。其中集成运放A作为放大电路，它的选频网络是一个由R、C元件组成的串并联网络，RF和R’支路引入一个负反馈。由图可见，串并联网络中的R1、C1和R2、C2以及负反馈支路中的RF和R’正好组成一个电桥的四个臂，因此这种电路又称为文氏电桥振荡电路。

　　RC振荡电路工作原理

　　输出电压 uo 经正反馈(兼选频)网络分压后，取uf? 作为同相比例电路的输入信号ui。

　　(1) 起振过程

　　(2) 稳定振荡

　　(3) 振荡频率

　　振荡频率由相位平衡条件决定。

　　φA= 0，仅在 f0处 φF = 0 满足相位平衡条件，所以振荡频率f0= 1/2πRC。

　　改变R、C可改变振荡频率

　　RC振荡电路的振荡频率一般在200KHz以下。

　　振荡频率的调整

　　(4)起振及稳定振荡的条件

　　考虑到起振条件AuF > 1, 一般应选取 RF略大2R1。如果这个比值取得过大，会引起振荡波形严重失真。

　　由运放构成的RC串并联正弦波振荡电路不是靠运放内部的晶体管进入非线性区稳幅，而是通过在外部引入负反馈来达到稳幅的目的

　　常用的RC振荡电路

　　有相移式和桥式两种。

　　(1)RC移相式振荡器，具有电路简单，经济方便等优点，但选频作用较差，振幅不够稳定，频率调节不便，因此一般用于频率固定、稳定性要求不高的场合。其振荡频率是

　　fo=1/2π√6RC

　　(2)RC桥式振荡器 将RC串并联选频网络和放大器结合起来即可构成RC振荡电路，放大器件可采用集成运算放大器。

　　如图所示，RC串并联选频网络接在运算放大器的输出端和同相输入端之间，构成正反馈，Rf、R1接在运算放大器的输出端和反相输入端之间，构成负反馈。正反馈电路和负反馈电路构成一文氏电桥电路(如图右所示)，运算放大器的输入端和输出端分别跨接在电桥的对角线上，所以，把这种振荡电路称为RC桥式振荡电路。

　　(如图)振荡信号由同相端输入，故构成同相放大器，输出电压Uo与输入电压Ui同相，其闭环电压放大倍数等于Au=Uo/Ui=1+(Rf/R1)。而RC串并联选频网络在ω=ωo=1/RC时，Fu=1/3,εf=0°，所以，只要|Au|=1+(Rf/R1)>3,即Rf>2R1,振荡电路就能满足自激振荡的振幅和相位起振条件，产生自激振荡，振荡频率fo等于

　　fo=1/2πRC

　　采用双联可调电位器或双联可调电容器即可方便地调节振荡频率。在常用的RC振荡电路中，一般采用切换高稳定度的电容来进行频段的转换(频率粗调)，再采用双联可变电位器进行频率的细调。