rc振荡器.doc

. RC 正弦波振荡器当要求产生频率在几十千赫以下的正弦波信号时, 从理论上可以采用 LC 振荡器, 但实际上, 对于 LC 振荡器由于?= 1/2 ? LC , 如仍采用 LC 回路作为选频网络, 则所需回路电感量很大, 使元件体积增大, 造价高、安装调整不方便等。因此, 在需要低频振荡时, 可以改用 RC 电路做选频网络,同时采用晶体管或集成电路作为放大器,组成 RC 振荡器。 RC 振荡器也是一种反馈型振荡器,用于产生低频正弦波信号。 RC 振荡器的工作原理和 LC 振荡器一样,也是由放大器和正反馈网络两部分组成,区别仅在于用 RC 选频网络代替了 LC 回路。因此, RC 振荡器也必须满足振幅和相位平衡条件。常用的 RC 振荡器有 RC 桥式振荡器和移相振荡电路。前者采用 RC 串并联选频网络后者采用 RC 超前或滞后移相网络。一、 RC 桥式振荡器 1、 RC 串并联选频网络由相同 RC 组成的串并联选频网络如图 所示, Z 1 为 RC 串联电路阻抗, Z 2 为 RC 并联电路阻抗,当输入电压 U 1 的频率较低时, R << 1/ wc ,选频网络近似为高通电路来表示, 频率越低, 输出电压 U 2 越小,U 2 超前于 U 1 的相位角也越大;当U 1 的频率较高时,R >> 1/ wc , 选频网络近似为低通电路来表示, 频率越高, 输出电压 U 2 越小,U 2 滞后于U 1 的相位角也越大。由此可知推知, RC 串并联电路在某一频率上,其输出电压幅度有最大值,相位角为 0。图 RC串并选频网络由图 a 可以写出 RC 串并联选频网络的电压传输系数为: F=U 2 /U 1 =Z 2 /(Z 1 +Z 2 ) 其中Z 1 =R+ jwc 1Z 2 = jwc R jwc R1 1??U 2R_ + _ +?U 1RC C . 得: F=) 1(3 1 wRC wRC j??令w 0 =1/RC ,则上式可简化为 F=)(3 1 00w wjww ??由此可得 RC 串并联选频网络的幅频特性和相频特性为; F=)( 00 9 1 2w ww w??? f = --- arctan[ 3 00w www ?] 由此作出的幅频特性曲线和相频特性曲线如图 所示, 图 RC串并网络的频率特性由图可知,当 w =w 0 时, F 达到最大值,等于 1/3 ,相位角? f 为0 ,即输出电压的振幅等于输入电压振幅的 1/3 , 输出电压输入电压同相位, 所以 RC 串并联网络具有选频作用。 2、 RC 桥式振荡器如图所示, RC 桥式振荡器由集成运算放大器、 RC 串并联正反馈选频网络和负反馈电路组成。 RC 振荡器的工作原理和 LC 振荡器一样,也是由放大器和正反馈网络两部分组成,因此, RC 振荡器也必须满足振幅和相位平衡条件。由于 RC 选频网络在 w =w 0 时,F 等于 1/3 , 相位角? f 为0 ,因此,只要放大器的放大倍数 A>3,? f =2 n?,就能使电路满足自激振- ?2 ?2? 0??? 0? F u13 (a) (b) O O . 荡的振幅和相位起振条件,产生自激振荡。振荡器的振荡频率取决于RC 串并联选频网络的参数。由w 0 =1/R C 可求得振荡频率为: f