正弦波振蕩電路是電子技術中的一種基本電路，它在測量、通信、無線電技術、自動控制和熱加工等許多領域有著廣泛的應用。正弦波振蕩電路具有不同的實現(xiàn)形式，如LC振蕩電路、RC橋式振蕩電路、RC移相式振蕩電路等。

正弦波振蕩電路可以輸出單一頻率的正弦波，是應用最為廣泛的振蕩電路。

振蕩電路是由基本放大器和反饋網絡組成的一個閉合環(huán)路。為了得到指定的單頻正弦波振蕩，在整個振蕩電路中應有選頻網絡;為了使振蕩電路輸出穩(wěn)定，在放大電路中還往往加有穩(wěn)幅環(huán)節(jié)。

選頻網絡由RC電路構成的稱為RC正弦波振蕩電路，這種選頻網絡通常安排在反饋網絡中，也叫“選頻正反饋網絡”;選頻網絡由LC電路構成的稱為LC正弦波振蕩電路，這種選頻網絡常常設置為基本放大器的負載，類似“選頻放大器”。這兩種電路方框的組成如下圖(a)和(b)所示。

分析一個正弦波振蕩電路的性能，通?？砂聪铝胁襟E進行：

1、檢查振蕩電路電路是否包括有放大電路、反饋網絡、選頻電路等三大部分;

2、用“瞬時極性法”，檢查在某假定的信號作用下，反饋網絡是否滿足相位平衡條件，即判斷能否形成正反饋;

3、根據電路實際結構求出環(huán)路放大倍數Af，根據電路的相位條件或選頻網絡元件參數計算電路振蕩頻率f0;

4、當f=f0時，令Af 1，即從自激振蕩幅度條件求出振蕩電路的起振條件(例如放大器的放大倍數A至少要多大);

5、對具體電路的特點(如穩(wěn)幅情況、頻率條件、頻率穩(wěn)定性等)進行分析比較。

1、基本諧振放大器

構成LC振蕩電路的核心部分是諧振放大器。典型的諧振放大器電路如下圖所示。

圖中電路中的LC有并聯(lián)諧振的特性，即在發(fā)生諧振時，A、B兩端的諧振阻抗很大，且呈現(xiàn)出純電阻特性。另外，當LC并聯(lián)回路發(fā)生諧振時具有選頻特性，當加在其上的頻率較低時，回路阻抗呈電感性;當頻率較高時，回路阻抗呈電容性。

2、正弦振蕩產生的過程

從放大到振蕩的過程可以用下圖解釋。圖中，當開關K在位置“1”時，該電路是一個諧振放大器;當開關K在位置“2”時，電路與變壓器耦合放大器很相似。不同之處在于變壓器B的次級電壓是反饋到放大器的輸入端，而不是被耦合到下一級放大器。

在這個電路中，輸入信號經三極管放大后倒相180°，如果反饋電壓再反相180°，就會和輸入信號同相而形成正反饋，這就滿足了自激振蕩的相位條件。此外，可以適當選擇變壓器B的匝數比，使反饋電壓的幅度大于原先的輸人信號，從而滿足自激振蕩的幅度條件。

由此看來，在圖中的變壓器B所標的極性條件下，當開關K處于位置“2”時，雖然把輸人信號去掉了，但反饋信號可以代替輸人信號，電路仍能輸出振蕩信號，即實現(xiàn)了從放大器到正弦波振蕩電路的轉變。

帶有信號轉換開關的振蕩電路顯然使用不便，實際上也無此必要。下面我們分析如下圖所示的變壓器反饋式振蕩電路，看看自激振蕩是怎樣建立的。

圖中(a)是變壓器反饋振蕩電路。由晶體管T組成共發(fā)射極放大器。變壓器B1的初級與并聯(lián)的電容C是起選頻作用的LC諧振電路。變壓器B1的次級向放大器輸入端提供正反饋信號。這種振蕩電路把LC調諧網絡接在共射放大器中三極管的集電極，故又稱為“共射調集”變壓器反饋式LC振蕩電路。

接通電源時，LC回路中會出現(xiàn)微弱的瞬變電流，但是只有頻率和回路諧振頻率f0相同的電流才能在回路兩端產生較高的電壓，這個電壓通過變壓器的初次級L1、L2的耦合又回到晶體管T的基極。從圖(b)可以看到，同名端的規(guī)定使這個反饋信號和輸入信號的相位是相同的，也就是說，它是正反饋。因此電路的振蕩逐漸加強，并最終穩(wěn)定下來。

設變壓器初級看進去的等效電感為L，與L并聯(lián)的電容是C，此振蕩電路的振蕩頻率是

f0=1/[2π√(LC)]

這種電路常用于產生幾十千赫到幾十兆赫的正弦波信號。

變壓器反饋式振蕩電路通過互感實現(xiàn)耦合和反饋，很容易實現(xiàn)阻抗匹配和達到起振要求，所以效率較高，應用很普遍。改變電感L和電容C的數值都可以實現(xiàn)對振蕩頻率的調節(jié)。實用中考慮到方便性，大都是通過在LC回路中裝上可變電容的辦法來實現(xiàn)諧振頻率的調節(jié)。

哈特萊振蕩電路如下圖所示。它是一種利用電感反饋構成的LC振蕩電路。這種電路的特點是回路中的電感線圈有三個端點，故又名電感三點式振蕩電路。電感L的三個端點分別接到晶體管的三個極(指交流通路)，反饋電壓由電感的抽頭取得。

從圖中(b)的交流通路中可以看到，晶體管的輸人電壓和反饋電壓是同相的，滿足振蕩電路相位平衡的條件，因此電路能起振。它的振蕩頻率為：

f0=1/[2π√(LC)]

式中L=L1+L2+2M。M為回路電感線圈與反饋線圈之間的互感量。電感三點式振蕩電路常用于產生幾十兆赫以下的正弦波信號。

在電感三點式振蕩電路中，由于電感L1和L2是一個線圈的兩個繞阻，所以耦合緊密，這種電路比變壓器反饋式電路更容易起振，且振蕩幅度較強。調節(jié)頻率的方法多為把回路電容C做成可變電容器，調節(jié)方便，范圍也寬。缺點是振蕩波形較差，因為反饋電壓取自電感線圈L2，而L2對振蕩電路中的高次諧波阻抗很大，使高次諧波的反饋較強，引起輸出波形中的高次諧波分量增大。

考畢茲振蕩電路如下圖所示。它是一種電容反饋式LC振蕩電路電路，這種電路的LC回路也有三個端點。

從圖中(b)的交流通路中可以看出，電路中的兩個電容分別接到晶體三極管的三個電極上，反饋電壓由電容的分壓取得，所以又叫電容三點式LC振蕩電路。

電路中的電感L和電容C1、C2組成起選頻作用的諧振電路，從電容C2上取出反饋電壓加到晶體管T的基極。從圖中(b)還可以看出，晶體管的輸入電壓和反饋電壓同相，滿足相位平衡條件，因此電路能起振。電容三點式振蕩電路的振蕩頻率為：

f0=1/[2π√(LC)]

式中C=C1C2/(C1+C2)。這一電路的反饋電壓從電容C2取出，電容是高通元件，對高次諧波容抗小，反饋弱，所以輸出波形中的高次諧波分量較小，波形較好，頻率穩(wěn)定度也較高。常用于產生高頻振蕩信號的電路中。

電路振蕩頻率的調節(jié)若用改變C1或C2的辦法，會影響反饋系數，因此都采用固定電容C1和C2，再另外加上一個可變電容C3并聯(lián)在回路上來調節(jié)頻率，由于電容C1、C2的存在，使C3對頻率的影響變小，所以調節(jié)范圍較小，故此電路適用于固定頻率或小范圍調節(jié)的場合。

RC振蕩電路的選頻網絡是RC電路，它的振蕩頻率比較低。常見的主要有RC移相式正弦波振蕩電路、RC橋式(文氏電橋)正弦波振蕩電路等。

1、RC移相式正弦波振蕩電路

RC移相式正弦波振蕩電路是一種正反饋強烈的放大器，它利用RC移相電路作為選頻網絡，可輸出正弦波信號。其基本的組成方框如下圖所示。

圖中的放大器部分采用單級(或奇數級)共發(fā)射極放大器，其輸出電壓與輸入電壓反相，即φ=180°。因此將輸出信號反饋到輸入端時必須進行倒相，利用RC移相電路對某一特定的頻率進行180°的相移，這樣才能滿足振蕩電路的相位條件，從而實現(xiàn)選頻式的正反饋。

在RC串聯(lián)電路中，一級RC電路的移相范圍總是小于90°，所以要移相180°至少要有三級RC電路來完成。下圖為三級RC超前型移相電路的相頻特性和幅頻特性。

RC相移振蕩電路的特點是：電路簡單、經濟，但穩(wěn)定性不高，調節(jié)不太方便。一般都用它作固定頻率振蕩電路和對頻率穩(wěn)定度等性能要求不太高的場合。當三級RC網絡的參數相同時，它的振蕩頻率是：

f0=1/[2π√(RC)]

這種電路的振蕩頻率一般為幾十千赫。

2、RC橋式正弦波振蕩電路

RC橋式振蕩電路又稱文氏電橋振蕩電路，它是一種利用RC串并聯(lián)網絡作反饋的RC振蕩電路，其基本組成如下圖所示。

RC橋式正弦波振蕩電路的放大部分采用兩級共發(fā)射極放大器，其輸出電壓與輸入電壓同相，所以反饋電路無需移相即可獲得正反饋。利用RC串并聯(lián)網絡，可以實現(xiàn)選頻式的正反饋。

(1)RC串并聯(lián)選頻網絡

下圖是RC串并聯(lián)網絡的簡圖，其相頻特性和幅頻特性如圖(b)所示。

當頻率較低時，電容的容抗很大，所以并聯(lián)電容C2的作用與R2相比可以省略。流過電阻R2的電流相當于流過電容C1的電流，即容性電流。此時電路相當于C1和R2構成的超前移相電路，所以輸出電壓U0超前U一個角度。隨著頻率f從零增加，電容容抗減小，U0超前U的角度從+90°逐漸減小，輸出電壓的幅度逐漸增大。

當頻率較高時，串聯(lián)電容C1的容抗很小，C1可以省略;并聯(lián)電容C2的容抗小，起主要作用;R2的影響可以省略。此時的電路相當于R1和C2組成的滯后移相電路，從C2上取得的電壓U0滯后于Ui一個角度。隨著頻率/的減小，電容的容抗增大，U0、Ui的角度差也逐漸減小，U0的輸出幅度會增大。

當頻率為某一中間值f=fo時，電壓U0、Ui同相，并且輸出電壓U0的幅度大到最大，由此看出RC串并聯(lián)網絡具有選頻特性。

(2)RC橋式振蕩電路實例

下圖為具有RC串并聯(lián)網絡的振蕩電路及其等效電路。

晶體管T1、T2組成兩級共發(fā)射極放大器。圖中R1、C1和R2、C2串并聯(lián)電路就是它的選頻率網絡。這個選頻網絡又是正反饋電路的一部分，它只對某個特定的頻率信號沒有相移，而對其他頻率的電壓都有不同程度的相移。

由于放大器有兩級，從T2輸出端取出的反饋電壓和放大器的輸入電壓是同相的。因此反饋電壓經選頻網絡送回到T1的輸入端時，只有這個特定頻率的電壓才能滿足相位平衡條件而起振?？梢奟C串并聯(lián)電路同時能夠撫到洗瀕和正反饋支路的作用。

實際上，為了提高振蕩電路的工作質量，電路中還加有由Rf和RE1組成的串聯(lián)電壓嚴反饋電路。其中Rf是一個有負溫度系數的熱敏電阻，它對電路能起到穩(wěn)定振苧甲苧和減小非線性失真的作用。從圖(b)的等效電路可以看到，這個振蕩電路是一個橋形電路。R1和C1、R2和C2、Rf、RE1分別是電橋的四個臂，放大器的輸入和輸出分別接在電橋的兩個對角線上。

C橋式振蕩電路的振蕩頻率f0取決于電阻和電容的取值：

f0=1/[2π√(R1R2C1C2)]

當R1=R2=R、C1=C2=C時，振蕩頻率f0簡化為：

f0=1/(2πRC)

通常這種振蕩電路的工作頻率從1Hz-1MHz范圍內容易起振工作。