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RC移相式正弦波振蕩器

發(fā)布時(shí)間:2011/12/8 9:51:29 訪問(wèn)次數(shù):5758

     圖11-2所示是RC移相式正弦波振蕩器。 Q82703Q247B電路中,VT1管接成共發(fā)射極放大器,VTI為振蕩管,Uo是振蕩器的輸出信號(hào),為正弦波信號(hào)。

                      
    1.直流電路分析
    電路中的電阻R3和R4構(gòu)成VT1的分壓式偏置電路,R5是VT1集電極負(fù)載電阻,R6是VT1發(fā)射極電阻,VT1具備處于放大狀態(tài)的直流電路工作條件。VT1工作在放大狀態(tài)下,這是一個(gè)振蕩器所需的。
    2.正反饋電路分析
    無(wú)論是什么類型的振蕩器,必須存在正反饋環(huán)節(jié),共發(fā)射極放大器具有反相的作用,即輸出信號(hào)電壓與輸入信號(hào)電壓之間相位差為180。,如若對(duì)放大器的輸出信號(hào)再移相180。后加到放大器的輸入端,那么就移相了360。,這樣反饋回來(lái)的信號(hào)與輸入信號(hào)之間是同相的關(guān)系,就是正反饋了。這后180。的相移要靠RC移相電路來(lái)實(shí)現(xiàn)。
    由RC移相電路工作特性可知,RC電路可以對(duì)信號(hào)進(jìn)行移相,每一節(jié)RC移相電路對(duì)輸入信號(hào)的相位移最大為90。,但此時(shí)輸出信號(hào)電壓已經(jīng)為零了,就不能滿足振蕩的幅度條件了,這樣最大移相量不能采用90。,所以要再移相180。必須至少要三節(jié)RC移相電路。
    電路中,電容Cl和電阻Rl構(gòu)成第一帶RC超前移相式電路,C2相R2構(gòu)成第二節(jié)RC移相電路,C3和放大器輸入電阻(由R3、 R4和VT1的輸入電阻并聯(lián))構(gòu)成第三節(jié)RC移相電路。
    這三節(jié)RC移相電路對(duì)信號(hào)移相180。,加上VT1共發(fā)射極放大器本身的180。移相,使VT1集電極經(jīng)三節(jié)RC移相電路后加到VT1基極上原信號(hào)相位與基極上原信號(hào)相位相同,所以這是正反饋過(guò)程,滿足相位正反饋條件。
    3.振蕩過(guò)程分析

 
    同時(shí),VT1本身具有放大能力,這樣又符合幅度條件,振蕩器便能振蕩。振蕩信號(hào)是從
VT1集電極輸出,通過(guò)耦合電容C5送出振蕩器。
    4.電路分析說(shuō)明
    關(guān)于這種RC移相式振蕩器的分析主要說(shuō)明以下幾點(diǎn):
    (1)電路中只采用一級(jí)共發(fā)射極放大器,對(duì)信號(hào)已經(jīng)產(chǎn)生了180。的移相,這是由共發(fā)射極放大器特性決定的。
    (2)這種振蕩器中,最少要用三節(jié)RC超前移相式電路,要了解RC移相式電路的工作原理,并要了解這種移相電路最大有效相移量小于90。,所以只有三節(jié)才行。
    (3)三節(jié)RC移相電路中,第一節(jié)先對(duì)頻率為五的信號(hào)移相一定相位,第二節(jié)是在第一節(jié)已經(jīng)移相的基礎(chǔ)上再移相,第三節(jié)也是這樣,三節(jié)累計(jì)移相恰好為180。三節(jié)RC移相電路只是對(duì)頻率為矗的信號(hào)移相180。,對(duì)于其他頻率信號(hào)由于頻率不同,三節(jié)RC移相電路的相移量不等于180。,或大于或小于180。,這樣都不能滿足振蕩的相位條件,也就是只有頻率為fo的信號(hào)才能發(fā)生振蕩。

  
    (4)這種振蕩器的電路結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單、成本低,缺點(diǎn)是選擇性較差,輸出信號(hào)也不穩(wěn)定,振蕩頻率不宜調(diào)整。
    5.RC滯后移相電路
    RC電路可以用來(lái)對(duì)輸入信號(hào)(交流信號(hào))的相位進(jìn)行移褐(就是改變輸出信號(hào)與輸入信號(hào)之間的相位差),根據(jù)阻容元件的位置不同有兩種RC移相電路。
    在討論RC移相電路工作原理之前,先要對(duì)電阻器,電容器上的電流的相位和在電阻器、電容器上電壓降的相位之間的關(guān)系進(jìn)行說(shuō)明。如下所示是電阻器和電容器上電流與電壓之間相位關(guān)系的說(shuō)明。

 

  

     分析移相電路時(shí)要用到矢量的概念,并且要學(xué)會(huì)畫矢量圖。為了方便分析RC移相電路的工作原理,可以用畫矢量圖分析的方法。如下所示是畫圖步驟說(shuō)明。

 
    6.RC超前移相電路
    圖11-4所示是RC超前移相電路,這一電路與RC滯后移相電路相比,只是電路中電阻和電容的位置變換了,輸出電壓取自于電阻Rl。根據(jù)上面介紹的矢量圖畫圖步驟,畫出矢量圖之后很容易看出,輸出信號(hào)電壓醌超前于輸入電壓Ui一個(gè)角度。
    具體的畫圖步驟是:①畫出電流I,②畫出電阻上電壓降UR,③畫出電容上壓降Uc,并作出平行四邊形,④畫出輸入電壓Ui。
    這種RC移相電路的最大相移量小于90。,如果采用多級(jí)RC移相電路則總的相移量可以大于90。。改變電路中的電阻或電容的大小,可以改變相移量;

                                   
 

     圖11-2所示是RC移相式正弦波振蕩器。 Q82703Q247B電路中,VT1管接成共發(fā)射極放大器,VTI為振蕩管,Uo是振蕩器的輸出信號(hào),為正弦波信號(hào)。

                      
    1.直流電路分析
    電路中的電阻R3和R4構(gòu)成VT1的分壓式偏置電路,R5是VT1集電極負(fù)載電阻,R6是VT1發(fā)射極電阻,VT1具備處于放大狀態(tài)的直流電路工作條件。VT1工作在放大狀態(tài)下,這是一個(gè)振蕩器所需的。
    2.正反饋電路分析
    無(wú)論是什么類型的振蕩器,必須存在正反饋環(huán)節(jié),共發(fā)射極放大器具有反相的作用,即輸出信號(hào)電壓與輸入信號(hào)電壓之間相位差為180,如若對(duì)放大器的輸出信號(hào)再移相180。后加到放大器的輸入端,那么就移相了360。,這樣反饋回來(lái)的信號(hào)與輸入信號(hào)之間是同相的關(guān)系,就是正反饋了。這后180。的相移要靠RC移相電路來(lái)實(shí)現(xiàn)。
    由RC移相電路工作特性可知,RC電路可以對(duì)信號(hào)進(jìn)行移相,每一節(jié)RC移相電路對(duì)輸入信號(hào)的相位移最大為90,但此時(shí)輸出信號(hào)電壓已經(jīng)為零了,就不能滿足振蕩的幅度條件了,這樣最大移相量不能采用90,所以要再移相180必須至少要三節(jié)RC移相電路。
    電路中,電容Cl和電阻Rl構(gòu)成第一帶RC超前移相式電路,C2相R2構(gòu)成第二節(jié)RC移相電路,C3和放大器輸入電阻(由R3、 R4和VT1的輸入電阻并聯(lián))構(gòu)成第三節(jié)RC移相電路。
    這三節(jié)RC移相電路對(duì)信號(hào)移相180。,加上VT1共發(fā)射極放大器本身的180。移相,使VT1集電極經(jīng)三節(jié)RC移相電路后加到VT1基極上原信號(hào)相位與基極上原信號(hào)相位相同,所以這是正反饋過(guò)程,滿足相位正反饋條件。
    3.振蕩過(guò)程分析

 
    同時(shí),VT1本身具有放大能力,這樣又符合幅度條件,振蕩器便能振蕩。振蕩信號(hào)是從
VT1集電極輸出,通過(guò)耦合電容C5送出振蕩器。
    4.電路分析說(shuō)明
    關(guān)于這種RC移相式振蕩器的分析主要說(shuō)明以下幾點(diǎn):
    (1)電路中只采用一級(jí)共發(fā)射極放大器,對(duì)信號(hào)已經(jīng)產(chǎn)生了180的移相,這是由共發(fā)射極放大器特性決定的。
    (2)這種振蕩器中,最少要用三節(jié)RC超前移相式電路,要了解RC移相式電路的工作原理,并要了解這種移相電路最大有效相移量小于90。,所以只有三節(jié)才行。
    (3)三節(jié)RC移相電路中,第一節(jié)先對(duì)頻率為五的信號(hào)移相一定相位,第二節(jié)是在第一節(jié)已經(jīng)移相的基礎(chǔ)上再移相,第三節(jié)也是這樣,三節(jié)累計(jì)移相恰好為180。三節(jié)RC移相電路只是對(duì)頻率為矗的信號(hào)移相180,對(duì)于其他頻率信號(hào)由于頻率不同,三節(jié)RC移相電路的相移量不等于180。,或大于或小于180。,這樣都不能滿足振蕩的相位條件,也就是只有頻率為fo的信號(hào)才能發(fā)生振蕩。

  
    (4)這種振蕩器的電路結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單、成本低,缺點(diǎn)是選擇性較差,輸出信號(hào)也不穩(wěn)定,振蕩頻率不宜調(diào)整。
    5.RC滯后移相電路
    RC電路可以用來(lái)對(duì)輸入信號(hào)(交流信號(hào))的相位進(jìn)行移褐(就是改變輸出信號(hào)與輸入信號(hào)之間的相位差),根據(jù)阻容元件的位置不同有兩種RC移相電路。
    在討論RC移相電路工作原理之前,先要對(duì)電阻器,電容器上的電流的相位和在電阻器、電容器上電壓降的相位之間的關(guān)系進(jìn)行說(shuō)明。如下所示是電阻器和電容器上電流與電壓之間相位關(guān)系的說(shuō)明。

 

  

     分析移相電路時(shí)要用到矢量的概念,并且要學(xué)會(huì)畫矢量圖。為了方便分析RC移相電路的工作原理,可以用畫矢量圖分析的方法。如下所示是畫圖步驟說(shuō)明。

 
    6.RC超前移相電路
    圖11-4所示是RC超前移相電路,這一電路與RC滯后移相電路相比,只是電路中電阻和電容的位置變換了,輸出電壓取自于電阻Rl。根據(jù)上面介紹的矢量圖畫圖步驟,畫出矢量圖之后很容易看出,輸出信號(hào)電壓醌超前于輸入電壓Ui一個(gè)角度。
    具體的畫圖步驟是:①畫出電流I,②畫出電阻上電壓降UR,③畫出電容上壓降Uc,并作出平行四邊形,④畫出輸入電壓Ui。
    這種RC移相電路的最大相移量小于90。,如果采用多級(jí)RC移相電路則總的相移量可以大于90。。改變電路中的電阻或電容的大小,可以改變相移量;

                                   
 

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12-8RC移相式正弦波振蕩器
相關(guān)IC型號(hào)
Q82703Q247B
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