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(gè)電極相連，又稱三端(或三點(diǎn))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(shí)，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(gè)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(gè)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?zhàn)顝?qiáng)，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(shí)，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(shí)，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(huì)像LC振蕩器中增大電感量那樣會(huì)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(shí)，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(diǎn)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(diǎn)。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(shí)間常數(shù)。要獲得大的積分時(shí)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(gè)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(jí)。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(shí)現(xiàn)穩(wěn)幅。負(fù)反饋的非線性表現(xiàn)為負(fù)反饋隨信號(hào)幅度變化。當(dāng)信號(hào)幅度增大時(shí)，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(hào)的瞬時(shí)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(shí)，用熱情性元伴構(gòu)成負(fù)反饋電路，以實(shí)現(xiàn)惰性非線性負(fù)反饋。當(dāng)振蕩頻率很低(1Hz以下)時(shí)，熱情性元件的惰性不夠，可將振蕩器的輸出信號(hào)進(jìn)行檢波，利用檢波電壓作為負(fù)反饋電壓，以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)幅。依靠合理選擇檢波負(fù)載的時(shí)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(jí);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(jí);將振蕩電路置于恒溫槽中，可提高到10～10數(shù)量級(jí)。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。