模拟电路设计（13）--- 振荡器电路原理简介

概述

所谓振荡器电路就是一种在没有外界输入信号的情况下能自行产生周期性交变信号输出的电子电路，可以作为信号源、定时源、能量变换电路、频谱变换电路等等，普遍应用于通信电子系统。振荡器的种类很多：按原理分：反馈振荡器和负阻振荡器；按输出频率分：低频、高频、微波；按输出波形分：正弦波振荡器、非正弦振荡器。

自激振荡

首先我们来看下自激振荡的基本原理，对于任何一个带限网络来说，若在其通频带内有增益大于0dB的频率点，那么将这个带限网络的输出、输入端通过一个全通网络相连，通过全通网络的相位调整，使得该增益大于0dB的频率点信号是同相相接，那么这个网络就会发生自激振荡。这时，在网络的输入不施加输入信号，其输出端就会有幅度、频率都稳定的交变信号输出。

反馈型正弦波振荡器

正反馈放大器框图

放大器的输出、输入端通过反馈网络首尾相连，构成了一个反馈环路。那么，对于恒定幅度的输出信号Uo，若反馈网络的输出电压Uf和放大器的输入电压Ui的幅度相等、相位相同，那么对于放大器回路来说，没有任何外加电压，Uo也能维持稳定的信号输出。若Uo、Ui的相位相同，幅度不同，当Uf>Ui，那么每经过一个反馈循环，Uo信号幅度就会增加，发生增幅振荡，但是实际电路中，Uo也不会无限增加，振荡最终会由于电子器件的非线性、有限动态范围而被限制于一个极值。反之，当Uf<Ui，每经过一个反馈循环，Uo信号幅度都会减小，最终稳定在直流静止状态。下面讨论上图放大器的自激振荡条件，图中放大器的放大系数为：

反馈系数为：

放大系数与反馈系数的乘积：

由前文分析可知，Uf(jω)=Ui(jω)或Uf(jω)>Ui(jω)，回路都可以发生自激振荡，所以回路可以发生自激振荡的条件就是：A(jω)*B(jω)≥1并且ФA(ω)+ФB(ω)=ФAB(ω)=2nπ(n=0、1、2...)分别表示起振的幅度条件和相位条件。对于正弦振荡器，为了使得输出信号Uo只有单一的频率，振荡器正反馈环路中必须要有选频特性，使电路振荡在设定的频点上，还可以滤除器件因进入非线性区产生的谐波，提高输出信号质量。

实际电路设计中的选频网络常用组态有：LC选频网络、RC选频网络。LC选频网络容易达到较高的Q值，容许器件进入强非线性区，但对于低频振荡器来说，LC器件的体积受限，因此LC振荡器一般用于设计高频振荡器，RC振荡器一般工作于低频点。

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