在沒有接入外界信號源的情況下,振蕩器電路可以產生穩(wěn)定的周期輸出信號,也就是說振蕩器的功能相當于信號發(fā)生器,可以作為吸納后源使用。換言之,正弦波振蕩電路能夠輸出周期性正弦波信號,而正弦波信號可以直接用作測試信號或控制信號,也可以作為源信號經變換后產生方波、三角波等重要信號,高頻正弦信號還寬裕作為載波來實現(xiàn)信息的傳遞,因此正弦波振蕩電路在電子電路中應用非常廣泛。
能自行產生正弦波輸出的電路稱為正弦波振蕩電路,或正弦波振蕩器、正弦波發(fā)射器,其結構是個沒有輸入信號的帶選頻網(wǎng)絡的正反饋放大電路。
產生振蕩的原理可以用下圖來說明,圖中Xi作為外加輸入信號,Xa為基本放大器的實際輸入信號、Xo為輸出信號、Xf為反饋信號、A為基本放大增益、F為反饋網(wǎng)絡反饋系數(shù)?;痉糯笃髟谕饧虞斎胄盘朮i的作用下輸出穩(wěn)定的信號Xo,有Xa=Xi、Xf=FXo。如果合理選擇A和F使Xf=Xa=Xi,則就有理由認為當開關S接到反饋網(wǎng)絡時,電路仍能繼續(xù)工作,輸出穩(wěn)定的信號Xo,此時電路沒有接入輸入信號Xi。
綜上分析,在沒有外加輸入信號的情況下要產生持續(xù)的輸出,需要滿足關系Xf=Xa。振幅平衡條件和相位平衡條件就是正弦波振蕩電路產生持續(xù)振蕩的兩個條件。(相位平衡條件要求反饋網(wǎng)絡引入的是正反饋)。
振蕩電路的起振過程如下圖說明:
1、噪聲信號
當電源接通后,振蕩電路內部的噪聲和外部影響產生的干擾信號共同作為初始信號作用到基本放大器,并產生相應的輸出信號。此時的輸出信號不是一個穩(wěn)定信號,而且包含的頻率范圍十分廣泛,各頻率點對應信號分量的幅值非常微小,分布也是隨機的。
2、選頻網(wǎng)絡
基本放大器輸出的微弱信號在通過反饋網(wǎng)絡時會被選頻電路選頻,其中頻率與選頻電路匹配的特定信號獲得了最大饋送,重新到達基本放大器的輸入端,再次被放大;其他頻率的信號被選頻電路抑制,幾乎不能通過反饋網(wǎng)絡而到達基本放大器的輸入端。選頻網(wǎng)絡通常由RC電路或者LC電路構成。
3、起振條件
經選頻網(wǎng)絡選出的特定頻率信號,還需要被基本放大器反復放大,以使之幅值達到滿足要求的輸出值。此時對基本放大器和反饋網(wǎng)絡的要求是AF>1,這樣才能保證選出的特定頻率信號的幅值越變越大,實現(xiàn)電路起振。所以AF>1稱為起振條件,且AF的值越大起振越容易。
4、限幅措施
當輸出信號的幅值達到預定時,需要通過限幅措施來控制輸出信號的幅值不再增加而趨于穩(wěn)定。限幅原理就是讓AF自動從大于1的狀態(tài)向等于1變換。當AF=1時,電路就滿足了振幅平衡條件,輸出信號的幅值就穩(wěn)定下來。
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