曹寶林

◆摘? 要：正弦波振蕩電路是現(xiàn)代通信系統(tǒng)中的重要組成部分，按照組成原理分為晶體振蕩器電路、RC振蕩電路以及LC振蕩電路對晶體振蕩器原理進(jìn)行了深入分析，通過電路仿真軟件Multisim進(jìn)行仿真分析，并進(jìn)行實際電路焊接與調(diào)試，驗證了晶體振蕩器的穩(wěn)定性。

◆關(guān)鍵詞：正弦波;振蕩電路;設(shè)計;分析

振蕩器電路主要用于產(chǎn)生一定頻率的波形，如三角波、方波、脈沖波、正弦波等.通常振蕩器具有波形類型選擇、產(chǎn)生頻率調(diào)節(jié)等功能。振蕩器產(chǎn)生波形的過程主要分為以下幾個階段：起振階段、平衡階段和穩(wěn)定階段?；诖耍疚膶φ也ㄕ袷庪娐愤M(jìn)行簡要分析闡述，并提出設(shè)計思路參考。

一、晶體振蕩器原理分析

（一）起振過程

在振蕩開始時，由于激勵信號較弱，輸出電壓的振幅比較小，此后經(jīng)過不斷地放大與反饋循環(huán)，輸出幅度開始逐漸增大，為了維持這一過程，必須滿足|AF|>1的要求。

（二）振幅的穩(wěn)定

在振蕩器剛剛上電時，最初信號來自電噪聲，非常微弱。該信號通過放大器在線性放大區(qū)進(jìn)行放大以及反饋網(wǎng)絡(luò)的作用，使得輸出信號進(jìn)一步增大。信號進(jìn)一步增加時放大器進(jìn)入到飽和或者截止區(qū)，使輸出信號不再增加，通過選頻網(wǎng)絡(luò)的濾波，使輸出信號為等幅振蕩的波形。可見，在振蕩器起振過程中，晶體振蕩電路使放大器在非線性區(qū)工作，并完成振幅穩(wěn)定與選頻工作。

（三）并聯(lián)型晶體振蕩器

圖1是一種典型的晶體振蕩電路，根據(jù)晶體振蕩器的特點，當(dāng)信號的頻率在晶體振蕩器的串聯(lián)諧振頻率和并聯(lián)諧振頻率之間時，石英晶體才等效為一個電感。此時，滿足電容三點式振蕩電路的工作條件，此類電路稱為皮爾斯振蕩器。其中C3電容的主要作用是隔絕外電路對輸出信號頻率的影響，同時能夠?qū)敵鲂盘柕念l率進(jìn)行微調(diào)。另外，電容C1支路、C2支路作為反饋電路。

（四）石英晶體諧振器注意事項

1.石英晶體振蕩器帶負(fù)載能力強(qiáng)，LC振蕩器帶負(fù)載能力不及晶體振蕩器。2.當(dāng)石英晶體失效時，由于支架電容還存在，可能導(dǎo)致電路起振，從而給出了振蕩信號輸出的假象，使信號頻率不穩(wěn)定。3.石英晶體諧振器的激勵電平應(yīng)該在合適的范圍。4.石英晶體諧振器必須外加負(fù)載電容，進(jìn)行微調(diào)才能夠獲得響應(yīng)的標(biāo)稱頻率值。5.石英晶體振蕩器只能夠穩(wěn)定在一個頻率進(jìn)行工作，如果需要用到多個頻率時，就需要使用頻率合成器。

二、正弦波振蕩電路設(shè)計與分析

（一）看電路

看電路是否具有振蕩器的三個基本組成，即基本放大電路、反饋網(wǎng)絡(luò)和選頻網(wǎng)絡(luò)。1.基本放大電路：基本放大電路的有源器件可以是晶體管（NPN、PNP）、場效應(yīng)管、差分對管和線性集成運(yùn)放等，即可以是分立元件放大電路，也可以是集成放大電路。分立元件放大電路組態(tài)可以是共射（CE），為反相放大器;也可以是共基（CB），為同相放大器。2.反饋網(wǎng)絡(luò)：其反饋一定是正反饋，作為反饋網(wǎng)絡(luò)可以是變壓器、耦合電路、電感分壓電路、電容分壓電路等。反饋信號可以反饋到三極管的基極（CE組態(tài)），也可以反饋到三極管的射極（CB組態(tài)）。3.選頻網(wǎng)絡(luò)：作為選頻網(wǎng)絡(luò)的可以是LC諧振回路、RC移相（或選頻）電路、石英晶體諧振器等。在這三種選頻網(wǎng)絡(luò)中，石英晶體諧振器的品質(zhì)因數(shù)最高，選頻功能最強(qiáng)，其振蕩電路頻率穩(wěn)定度最高。該網(wǎng)絡(luò)中的元件參數(shù)決定了該振蕩電路的頻率大小。

（二）判斷振蕩電路中的基本放大部分是否具有放大作用

判斷振蕩電路中的基本放大部分是否具有放大作用實際上就是判斷放大電路中三極管的靜態(tài)工作點是否處在放大區(qū)。可畫出直流等效電路看靜態(tài)工作點是否合適。對于由分立元件構(gòu)成的放大器，這一步尤為重要。不管是共射、共基組態(tài)放大器，其判斷原則是三極管的“發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏”。即NPN管三個極的靜態(tài)電位為UC>UB>UE;PNP管三個極的靜態(tài)電位為UC

（三）分析振蕩電路中的振蕩條件

分析電路是否滿足起振條件和平衡條件，這兩個條件中都有相位和振幅條件，一般振幅條件較易滿足，關(guān)鍵是相位條件，而起振條件和平衡條件中的相位條件是一樣的。如在三點式振蕩電路中，判斷其相位條件是否滿足，實際上可以通過以下三種描述去分析：電路中是否存在正反饋;電路中的相位條件是否滿足這樣一個表達(dá)式：φa+φf=2nπ;是否滿足“射同基反”的原則。前兩個條件對任何一個振蕩器都適用，原則只對三點式振蕩器適用。判斷正反饋可以用瞬時極性法去分析，往往在分析過程中會有這兩種情況：假設(shè)的輸入ui為正極性，到輸出uo為正極（同相放大器），最后反饋信號uf也為正極性，這種反饋為正反饋，即φa+φf=0;或假設(shè)的輸入ui為正極性，到輸出uo為負(fù)極性（反相放大器），最后反饋信號uf為正極性，這種反饋也為正反饋，即φa+φf=2π。它們都滿足三點式振蕩器“射同基反”的原則。

三、結(jié)束語

本文分析了振蕩器的工作原理，對RC振蕩電路、LC振蕩電路以及體振蕩電路進(jìn)行對比分析，根據(jù)晶體振蕩電路的原理進(jìn)行了仿真分析與實物制作。從電路的仿真、材料的選擇、實物的制作與實物的調(diào)試過程中分析得到，如果三極管選的不理想，將導(dǎo)致實物調(diào)制波形很不理想。

參考文獻(xiàn)

[1]夏書峰，巢明，王開宇.高頻正弦波振蕩器教學(xué)方法的一些探索[J].電氣電子教學(xué)學(xué)報，2018（05）：100-100.