振蕩電路，簡單來講，就是指能夠產(chǎn)生大小和方向均隨著周期發(fā)生變化的振蕩電流，而產(chǎn)生的這種振蕩電流的電路我們就叫做振蕩電路。LC回路便是其中最簡單的振蕩電路。振蕩電流不能用線圈在磁場中轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生，它是 一種頻率比較高的交變電流，只能在振蕩電路中產(chǎn)生。那么振蕩電路的工作原理具體是什么呢？在接下來的文章中，小編將會(huì)為您詳細(xì)的介紹，希望對您的學(xué)習(xí)有所幫助！
振蕩電路物理模型滿足的條件有以下3點(diǎn)：
1.電感線圈L集中了全部電路的電感，電容器C集中了全部電路的電容，無潛布電容存在。
2.個(gè)電路的電阻R=0（包括線圈、導(dǎo)線），從能量角度看沒有其它形式的能向內(nèi)能轉(zhuǎn)化，即熱損耗為零。
3.LC振蕩電路在發(fā)生電磁振蕩時(shí)不向外界空間輻射電磁波，是嚴(yán)格意義上的閉合電路，LC電路內(nèi)部只發(fā)生線圈磁場能與電容器電場能之間的相互轉(zhuǎn)化，即便是電容器內(nèi)產(chǎn)生的變化電場，線圈內(nèi)產(chǎn)生的變化磁場也沒有按麥克斯韋的電磁場理論激發(fā)相應(yīng)的磁場和電場，向周圍空間輻射電磁波。
一般振蕩電路由放大電路、正反饋網(wǎng)絡(luò)、選頻網(wǎng)絡(luò)和穩(wěn)幅電路四部分組成。敖大電路是滿足幅度平衡條件必不可少的，因?yàn)檎袷庍^程中，必然會(huì)有能量損耗，導(dǎo)致振蕩衰減。通過放大電路，可以控制電源不斷地向振蕩系統(tǒng)提供能量，以維持等幅振蕩，所以放大電路實(shí)質(zhì)上是一個(gè)換能器，它起補(bǔ)充能量損耗的作用。
正反饋網(wǎng)絡(luò)是滿足相位平衡條件必不可少的，它將放大電路輸出電量的一部分或全部返送到輸入端，完成自激任務(wù)，實(shí)質(zhì)上，它起能量控制作用。選頻網(wǎng)絡(luò)的作用是使通過正反饋網(wǎng)絡(luò)的反饋信號(hào)中，只有所選定的信號(hào)才能使電路滿足自激振蕩條件，對于其他頻率的信號(hào)，由于不能滿足自激振蕩條件，從而受到抑制，其目的在于使電路產(chǎn)生單一頻率的正弦波信號(hào)。
選頻網(wǎng)絡(luò)若由R、C元件組成，稱RC正弦波振蕩電路;若由L、C元件組成，則稱LC正弦波振蕩電路;若用石英晶體組成，則稱石英晶體振蕩電路。穩(wěn)幅電路的作用是穩(wěn)定振蕩信號(hào)的振幅，它可以采用熱敏元件或其他限幅電路，也可以利用放大電路自身元件的非線性來完成。為了更好地獲得穩(wěn)定的等幅振蕩，有時(shí)還需引入負(fù)反饋網(wǎng)絡(luò)。
在分析振蕩電路的工作原理時(shí)先檢查電路是否具有放大電路、反饋網(wǎng)絡(luò)、選頻網(wǎng)絡(luò)和穩(wěn)幅環(huán)節(jié)，再檢查放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn)是否能保證放大電路正常工作，然后分析電路是否滿足自激振蕩條件，即相位平衡條件與振幅平衡條件。
振蕩電路的振蕩條件包括平衡條件和起振條件兩部分。
振蕩電路的平衡條件就是振蕩電路維持等幅振蕩的條件。振蕩電路的平衡條件包括幅度平衡條件和相位平衡條件兩部分。振蕩電路乏所以能夠在沒有外加輸入交流信號(hào)的情況下就有輸出信號(hào)，是因?yàn)樗米陨淼恼答佇盘?hào)作為輸入信號(hào)了。
所以，為了使振蕩電路維持等幅振蕩，必須使它的反饋信號(hào)Vf的幅度和相位與它的凈輸入信號(hào)Vid相同。振蕩電路的幅度平衡條件是AF =1;振蕩電路的相位平衡條件是cpA +（pf=+2n，7r（n=0，l，2，3--）。式中，妒A表示基本放大電路的相移，9f表示正反饋網(wǎng)絡(luò)的相移。對于一個(gè)振蕩電路來說，必須同時(shí)滿是振蕩電路的幅度平衡條件和相位平衡條件，振蕩電路才能維持等幅振蕩。
振蕩電路剛開始工作時(shí)，在接通電源的瞬間，電路中便產(chǎn)生了電流擾動(dòng)。這些電流擾動(dòng)可能是接通電源的瞬間引起的電流突變，也可能是三極管或電路內(nèi)部的噪聲信號(hào)。這個(gè)電流擾動(dòng)中包含了多種頻率的微弱正弦波信號(hào)，這些信號(hào)就是振蕩電路的初始輸入信號(hào)。
在振蕩電路開始工作時(shí)，如果能滿足AF》1，則通過振蕩電路的放大與選頻作用，就能將與選頻網(wǎng)絡(luò)頻率相同的正弦波信號(hào)放大并反饋到放大電路的輸入端，而其他頻率的信號(hào)則被選頻網(wǎng)絡(luò)抑制掉。這樣就能使振蕩電路在接通電源后，從小到大的建立起振蕩，直至AF =1時(shí)，振蕩幅度定下來。所以AF》1稱為振蕩電路的起振條件。
利用三極管的非線性或在電路中采用負(fù)反饋等措施，即可使振蕩電路從AF 》1過渡到AF =1，達(dá)到穩(wěn)定振幅的目的。
如果把振蕩電路的維持條件和起振條件結(jié)合起來，寫作AF≥1，這就是振蕩電路的幅度平衡條件。也就是說，要保證振蕩電路能夠產(chǎn)生并維持等幅振蕩，在滿足維持條件的同時(shí)，還必須滿足起振條件。綜上所述，振蕩電路的振蕩條件為AF≥1：（;PA +（pf=t:2n-rr（n =0，l，2，3--）o
在設(shè)計(jì)振蕩電路時(shí)，還必須注意以下的特性。
1輸出位準(zhǔn)的穩(wěn)定度
相對于時(shí)間，溫度，電源電壓的輸出位準(zhǔn)穩(wěn)定度。
2振蕩波形失真
此為正弦波輸出的失真率表示。如果為純粹的正弦波時(shí)，失真率成為零。
在高頻率振蕩電路中，除了上述特性以外，尚要考慮到在設(shè)計(jì)時(shí)的頻率可變范圍以及振蕩頻率范圍
3頻率穩(wěn)定度
振蕩電路特性的良否，是由頻率穩(wěn)定度決定的，此為振蕩器的重要特性。關(guān)于頻率的變動(dòng)可以用以下數(shù)值表示之。
頻率：經(jīng)過時(shí)間的變動(dòng)
電源ON后，隨著時(shí)間的經(jīng)過，所產(chǎn)生的頻率變動(dòng)。特別是，在熱機(jī)（warm-up）時(shí)的變動(dòng)最大。
頻率溫度系數(shù)
相對于溫度變化時(shí)的頻率變動(dòng)，用ppm/℃表示。
頻率：電源電壓變動(dòng)
電源電壓變化時(shí)的頻率變動(dòng)，用%/V表示。
我們知道振蕩電路由四部分組成，分別是放大電路、正反饋網(wǎng)絡(luò)、選頻網(wǎng)絡(luò)和穩(wěn)幅電路。我們在分析振蕩電路的工作原理時(shí)，應(yīng)該先檢查電路的各個(gè)環(huán)節(jié)是否完善，其次還要檢查放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn)是否正確，放大電路能否正常工作，然后分析電路是否滿足自激振蕩條件。只有各個(gè)方面都檢查確認(rèn)后，我們再來分析振蕩電路的共作原理就會(huì)比較容易理解了。
振蕩電路的設(shè)計(jì)集錦
壓控振蕩電路的設(shè)計(jì)
方案一：分立器件組成的壓控振蕩器
串聯(lián)諧振電容三點(diǎn)式電路（又稱克拉潑電路）具有輸出波形、穩(wěn)定性較好，頻率調(diào)節(jié)較為方便。壓控晶體振蕩器由于晶體的Q值高、老化效應(yīng)小和溫度系數(shù)較小等特點(diǎn)，而具有較高的短期和長期頻率穩(wěn)定度。壓控晶體振蕩器調(diào)諧的范圍在數(shù)量級，調(diào)諧范圍很窄。為擴(kuò)大壓控晶體振蕩器的調(diào)諧范圍，常采用串聯(lián)壓控晶體振蕩器和在晶體上并接電感等方法，但都以犧牲振蕩器頻率穩(wěn)定度為代價(jià)。
這兩種方法電路結(jié)構(gòu)比較簡單，成本不高，但是調(diào)試不太方便，穩(wěn)定性不是很好。
方案二：積分-施密特觸發(fā)器型壓控振蕩器
該類電路屬于低頻寬帶通用形壓控多諧振蕩器。其中心頻率通過外接定時(shí)電容和電阻實(shí)現(xiàn)，電源電壓范圍較寬，優(yōu)點(diǎn)是線形度好，可控范圍寬，缺點(diǎn)是頻率穩(wěn)定度底，易受溫度和電源電壓變化的影響，最高工作頻率只1MHz左右。
方案三：射級耦合多諧振蕩型壓控振蕩器
該類集成電路采用二極管作負(fù)載，Ud較小，采用對稱結(jié)構(gòu)的三極管工作在共基接法，直接耦合正反饋較強(qiáng)，振蕩頻率較高，壓-頻特性較好，且調(diào)整方便，輸出最高頻率可達(dá)155MHz。
方案四：LC負(fù)阻型壓控振蕩器
這種振蕩器有眾多的集成電路存在，由于采用ECL工藝，所以最高工作頻率可以達(dá)到幾百M(fèi)Hz，且電路簡單，穩(wěn)定性好，調(diào)試方便。比較以上四種方案，從電路結(jié)構(gòu)、穩(wěn)定性、頻率上限、調(diào)試難易程度、構(gòu)建系統(tǒng)的費(fèi)用等方面比較，方案四明顯優(yōu)于另三套方案。實(shí)現(xiàn)方案四的集成電路很多，在此，作者采用 Motorala公司生產(chǎn)的LC負(fù)阻
型壓控振蕩器MC1648，該芯片的使用較為廣泛，購買比較方便。其外部電路結(jié)構(gòu)簡單、穩(wěn)定性好，故本系統(tǒng)采用采用這種結(jié)構(gòu)。
電路設(shè)計(jì)
MC1648是單片集成的射極耦合振蕩器，輸出MECL電平。電路工作時(shí)，外接電感L和電容C的并聯(lián)諧振回路即可形成固定頻率的振蕩器。若外接變?nèi)荻O管，控制變?nèi)莨艿闹绷髌眉纯蓸?gòu)成LC壓控振蕩器。MC1648的工作電源為5v或負(fù)5.2V。最高工作頻率可達(dá)225MHz.幾種常見的變?nèi)莨苓B接方式和相應(yīng)的壓控特性見下圖，其中（a）（b）為單管連接，控制電壓加到變?nèi)莨埽渥饔檬窍蘖?。（c）采用雙管背對背連接，其工作頻率高，壓控特性也好，本系統(tǒng)采用此種結(jié)構(gòu)。電路的5端為AGC。改變AGC的電位，則振蕩幅度改變，經(jīng)放大輸出的波形也不一樣。通過AGC調(diào)節(jié)，電路可以輸出正弦波，也可以輸出方波。
振蕩器是系統(tǒng)產(chǎn)生頻率的關(guān)鍵，決定著輸出波形是否失真，以及輸出幅度的大小。因?yàn)槭歉哳l電路，所以對電源的要求比較高，常需要對電源進(jìn)行處理才能，比如加電感電容來濾波，既可以防止工頻變壓器對振蕩器的干擾，也可以防止振蕩器通過電源對其他電路的干擾。在進(jìn)行這些處理后，一般還要加金屬屏蔽外罩，才有更好的效果。 根據(jù)選用的變?nèi)荻O管2CC12B，其最大工作頻率為50MHz，由于采用較合適的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，本系統(tǒng)實(shí)際工作頻率為8~68MHz，輸出頻率范圍達(dá) 60MHz，但是要通過改變電感來實(shí)現(xiàn)。
555多諧振蕩的基本電路
用555時(shí)基電路可組成各種形式的自激式多諧振蕩器，其基本電路如圖a所示。當(dāng)電路剛接通電源時(shí)，由于C來不及充電，555電路的②腳處于零電平，導(dǎo)致其輸出③腳為高電平。當(dāng)電源通過RA、RB向C充電到Vc≥Vcc時(shí)，輸出端③腳由高電路平變?yōu)榈碗娖?，電容C 經(jīng)RB和內(nèi)部電路的放電開關(guān)管放電。當(dāng)放電到Vc≤Vcc時(shí)，輸出端又由低電平轉(zhuǎn)變?yōu)楦唠娖?。此時(shí)電容再次充電，這種過程可周而復(fù)始地進(jìn)行下去，形成自激振蕩。圖（b）給出了輸出端及電容器C上電壓的波形。
555是一個(gè)綜合了數(shù)字電路與模擬電路特點(diǎn)于一身的集成電路，在一些與時(shí)間相關(guān)的電路上得到廣泛的應(yīng)用。主要的設(shè)計(jì)要點(diǎn)是，利用電容C1的充放電，得到不同的電平，555里面的兩個(gè)比較在不同電平間翻轉(zhuǎn)，進(jìn)而給RS觸發(fā)器提供輸入，從而輸出諧振方波來。而輸出的頻率，可以用下面的公式計(jì)算：1.44/（R1 + 2R2）C1。
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