正弦波振蕩器的簡介

它由四部分組成：放大電路，選頻網(wǎng)絡(luò)，反饋網(wǎng)絡(luò)和穩(wěn)幅電路。常用的正弦波振蕩器有電容反饋振蕩器和電感反饋振蕩器兩種。后者輸出功率小，頻率較低;而前者可以輸出大功率，頻率也較高。

正弦波振蕩器可分為兩大類：一類是利用反饋原理構(gòu)成的反饋振蕩器，它是應(yīng)用最廣的一類振蕩器;另一類是負(fù)阻振蕩器，它將負(fù)阻抗元件直接連接到諧振回路中，利用負(fù)阻器件的負(fù)阻抗效應(yīng)去抵消回路中的損耗，從而產(chǎn)生出正弦波振蕩。

LC正弦波振蕩器、反饋型LC正弦波振蕩器是LC正弦波振蕩器的主要電路型式。LC選頻網(wǎng)絡(luò)既是放大器的負(fù)載，又有一部分是正反饋網(wǎng)絡(luò)。根據(jù)反饋電路的形式不同，可分為變壓器耦合反饋式、電感分壓反饋式和電容分壓反饋式。圖1中(a)和(b)分別示出電感分壓反饋式和電容分壓反饋式的電路。這種電路中電感分壓器和電容分壓器的三端分別和電子器件的三個電極相連，又稱三端(或三點)式振蕩電路。電感三端式又稱哈特萊電路，電容三端式又稱科皮茲電路。LC振蕩器的振蕩頻率由選頻網(wǎng)絡(luò)——LC振蕩回路的諧振頻率決定。工作頻率降低時，要求增大振蕩回路的電感量和電容量。大電感量的電感和大容量的電容器體積大、笨重，因此LC振蕩器不適用于低頻，工作頻率一般不應(yīng)低于幾百千赫。(1)石英晶體振蕩器：為提高振蕩器的頻率穩(wěn)定度，將LC振蕩器中選頻網(wǎng)絡(luò)的一部分用石英晶體替代的振蕩器。為了保證振蕩器的振蕩頻率是在石英晶體控制下產(chǎn)生的，石英晶體接入線路的方式有兩種：一種是將石英晶體取代LC振蕩器的一個電感，如圖2中(a)所示。石英晶體在電路起振后呈現(xiàn)感抗，和電路中的電感L、電容C組成一個并聯(lián)振蕩回路。這種電路稱為并聯(lián)型石英晶體振蕩器。另一種是將石英晶體串接在放大器的正反饋電路中，如圖2中(b)所示。在石英晶體的串聯(lián)諧振頻率上，石英晶體呈現(xiàn)很低的阻抗，正反饋最強，很容易激起振蕩。這種電路稱為串聯(lián)型石英晶體振蕩器。石英晶體振蕩器通常簡稱為晶體振蕩器。

(2)負(fù)阻型LC正弦波振蕩器：由具有負(fù)微變電阻的器件和LC選頻網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的正弦波振蕩器。根據(jù)所采用的負(fù)阻器件的特性不同，電路的構(gòu)成有所不同。采用流控型器件時，要求直流供電電源具有較高的內(nèi)阻，器件應(yīng)和LC元件組成串聯(lián)振蕩回路;采用壓控型器件時，要求直流供電電源有較低的內(nèi)阻，器件應(yīng)和LC元件組成并聯(lián)振蕩回路。用于構(gòu)成負(fù)阻型LC正弦波振蕩器的典型流拄型器件有雪崩三極管，典型壓控型器件有隧遭二極管。

二、RC正弦波振蕩器，RC正弦波振蕩器的振蕩頻率反比于RC選頻阿絡(luò)元件RC的乘積。用增大電阻阻值的方法降低振蕩頻率，不會像LC振蕩器中增大電感量那樣會使元件體積和重量加大，故RC振蕩器可工作在低頻段。應(yīng)用最廣泛的RC振蕩電路是圖3所示的文氏電橋電路。圖3中，R1、C1、R2、C2組成具有選頻特性的正反饋網(wǎng)絡(luò)。R3和R4組成負(fù)反饋網(wǎng)絡(luò)。引入的負(fù)反饋超過正反饋，便可以減小工作頻率的諧波成分，減少波形失真，改善波形。如果將R3選擇為具有正溫度系數(shù)的電阻，或是將R4選擇為具有負(fù)溫度系數(shù)和熱情性的電阻，便可以收到穩(wěn)幅的效果。當(dāng)振蕩頻率延伸至超低頻頻段時，要求RC乘積非常大。容量很大的電容體積大;阻值過大的電阻，阻值穩(wěn)定性下降，電阻上的直流電壓降過大，造成器件工作點偏離正常值，增大波形失真。積分式RC正弦波振蕩器，可以在一定程度上克服此缺點。這種振蕩器的振蕩頻率，反比于組成振蕩器積分器的積分時間常數(shù)。要獲得大的積分時間常數(shù)，不一定要用阻值大的電阻。用低阻值電阻構(gòu)成一個T型網(wǎng)絡(luò)，取代高阻值的積分電阻，只要二者的傳輸電導(dǎo)相等，便可收到相同的積分效果。積分式RC正弦波振蕩器特別適用于超低頻段。RC振蕩器中，引入負(fù)反饋既可減少失真，又可提高頻率穩(wěn)定度。RC正弦波振蕩器的頻率穩(wěn)定度，一般在10～10數(shù)量級。由于RC選頻網(wǎng)絡(luò)的選擇性能不如LC阿絡(luò)，故RC振蕩器中的電子器件必須工作于甲類，方能保證足夠小的波形失真。在RC振蕩器中，采用惰性非線性實現(xiàn)穩(wěn)幅。負(fù)反饋的非線性表現(xiàn)為負(fù)反饋隨信號幅度變化。當(dāng)信號幅度增大時，負(fù)反饋隨之增大，阻止振幅增大。惰性則表現(xiàn)為負(fù)反饋不隨信號的瞬時值變化，以免引入失真。當(dāng)振蕩頻率不是很低(如在1Hz以上)時，用熱情性元伴構(gòu)成負(fù)反饋電路，以實現(xiàn)惰性非線性負(fù)反饋。當(dāng)振蕩頻率很低(1Hz以下)時，熱情性元件的惰性不夠，可將振蕩器的輸出信號進行檢波，利用檢波電壓作為負(fù)反饋電壓，以實現(xiàn)穩(wěn)幅。依靠合理選擇檢波負(fù)載的時間常數(shù)，滿足必需的情性。

提高頻率穩(wěn)定度和振幅穩(wěn)定度的措施 LC正弦波振蕩器中，采用提高LC振蕩回路Q值的方法，減小外界因素對振蕩頻率的影響;用減弱器件和振蕩回路藕合的方法，減小器件輸出阻抗對回路Q值和回路總電容量的影響。提高頻率穩(wěn)定度的典型電路有西勒(Seiler)電路和克拉潑(Clapp)電路。一般LC振蕩器的頻率穩(wěn)定度在10數(shù)量級;石英晶體的常規(guī)振蕩電路，頻率穩(wěn)定度可提高到10～10數(shù)量級;將振蕩電路置于恒溫槽中，可提高到10～10數(shù)量級。振蕩器中采用自生反向偏壓穩(wěn)定振幅，提高振蕩回路Q值以減小波形失真。