振蕩電路詳解：定義，波形，基本原理，經(jīng)典設計

? ? ?振蕩電路的定義

? ? ? ?振蕩電路也稱信號發(fā)生電路，作用是產(chǎn)生振蕩信號，是很多電子電路中經(jīng)常使用的電路。例如，為數(shù)字電路提供時鐘的電路，將無線電波等各種信號傳送到遠方的載波信號也是有振蕩電路產(chǎn)生的。

　 振蕩電路的波形　　

? ? ? ? 輸出波形是振蕩電路需要考慮的非常重要的因素，原因是電路方式由振蕩波形決定。振蕩電路輸出的基本波形是正弦波和方波

　　1 正弦波　　電子設備中使用的振蕩波形有很多事正弦波，有些正弦波振蕩電路中，也有輸出正弦波和余弦波的二相振蕩電路　　正弦波的重要特性就是波形失真，純正弦波應是無失真的波形，但實際上必定存在失真。有失真就意味著波形中含有多種高次諧波。

　　2 方波與脈沖波　　方波也成為矩形波，振幅變化需要的時間越短，波形就越好?！　》讲ㄊ羌眲∽兓牟ㄐ巍Ｒ虼?，波形中含有多種諧波成分，可以作為寬帶放大器等的測試信號，另外，數(shù)字電路中使用的時鐘信號大都是方波?！　∶}沖波是一種類似方波的波形，它包含正弦脈沖波和梯形脈沖波等，都成為脈沖波。

　　3 三角波與斜波

　　4 脈沖串與掃頻波

　　振蕩電路的基礎

　　1 數(shù)字電路中的時鐘發(fā)生器

　　2 電視機與收音機等中使用的振蕩電路

　　3 高穩(wěn)定度振蕩的晶體與陶瓷

　　4 精度要求不高的RC與LC振蕩器

　　5 振蕩頻率可變技術(shù)

　　6 方波與正弦波的不同處理方式

　 ?振蕩電路的基本原理　　

? ? ? ? 以正弦波振蕩電路為例，起振過程：在無輸入信號（xi=0）時，電路中的噪擾電壓（如元件的熱噪聲、電路參數(shù)波動引起的電壓、電流的變化、電源接通時引起的瞬變過程等）使放大器產(chǎn)生瞬間輸出x‘o，經(jīng)反饋網(wǎng)絡反饋到輸入端，得到瞬間輸入xd，再經(jīng)基本放大器放大，又在輸出端產(chǎn)生新的輸出信號x’o，如此反復。在無反饋或負反饋情況下，輸出x‘o會逐漸減小，直到消失。但在正反饋情況下，x’o會很快增大，最后由于飽和等原因輸出穩(wěn)定在xo，并靠反饋永久保持下去。

　 ?振蕩電路經(jīng)典設計

　　MC1648是單片集成的射極耦合振蕩器，輸出MECL電平。電路工作時，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)?a target="_blank">二極管，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5.2V。最高工作頻率可達225MHz.幾種常見的變?nèi)莨苓B接方式和相應的壓控特性見下圖，其中（a）（b）為單管連接，控制電壓加到變?nèi)莨?，其作用是限流。（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。因為是高頻電路，所以對電源的要求比較高，常需要對電源進行處理才能，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)設計，本系統(tǒng)實際工作頻率為8~68MHz，輸出頻率范圍達60MHz，但是要通過改變電感來實現(xiàn)。

　　555多諧振蕩的基本電路

　　用555時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。當電路剛接通電源時，由于C來不及充電，555電路的②腳處于零電平，導致其輸出③腳為高電平。當電源通過RA、RB向C充電到Vc≥Vcc時，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。當放電到Vc≤Vcc時，輸出端又由低電平轉(zhuǎn)變?yōu)楦唠娖?。此時電容再次充電，這種過程可周而復始地進行下去，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是一個綜合了數(shù)字電路與模擬電路特點于一身的集成電路，在一些與時間相關(guān)的電路上得到廣泛的應用。主要的設計要點是，利用電容C1的充放電，得到不同的電平，555里面的兩個比較在不同電平間翻轉(zhuǎn)，進而給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算：1.44/（R1 + 2R2）C1。