振荡电路笔记

分类

振荡电路分为谐波振荡电路和多谐振荡电路

1. 谐波振荡电路（Harmonic oscillator）

谐波振荡电路也称为线性振荡电路。它产生平滑的正弦波。它的工作必须满足巴克豪森准则（Barkhausen），即：

• 增益条件：开环增益必须为1
• 相移条件：总相移必须为360度的整数倍

这两个条件意味着，电路的振荡处于正反馈工作中，并且振荡不会衰减。

1.1 常见的谐波振荡电路

1.1.1 RC移相振荡电路

频率为：f = 1 2 π R C 2 N f=\frac{1}{2\pi R C \sqrt{2 N}}f=2πRC2N​1​

1.1.2 文氏电桥振荡电路

文氏电桥是这种串并连的RC电路，它是一种带通滤波器，在某个频率下，阻抗最小。

文氏电桥振荡电路的频率为：f = 1 2 π R C f=\frac{1}{2\pi R C}f=2πRC1​

2. 多谐振荡电路（Multivibrator）

多谐振荡电路也称为张弛振荡电路（Relaxation Oscillator）。它产生非正弦波，如方波、三角波、锯齿波、指数脉冲波等。它的工作满足增益条件即可，即开环增益必须大于或等于1。而相移不一定为360度的整数倍，因为它通过放大电路的饱和截至或开关等特性产生变化，但必须形成正反馈。

2.1 常见的多谐振荡电路

2.1.1 方波振荡电路

频率由电容的充放电时间决定，计算时可估算充电截止电压、放电截止电压和充放电电流，再根据电容大小估算时间。

方波包含的奇次谐波，频率与振幅的关系如下：

• 基波：频率与方波频率f相同，幅值为4 π \frac{4}{\pi}π4​的方波幅值
• 3次谐波：频率为3f，幅值为4 3 π \frac{4}{3\pi}3π4​的方波幅值
• 5次谐波：频率为5f，幅值为4 5 π \frac{4}{5\pi}5π4​的方波幅值
• 以此类推

2.1.2 三角波振荡电路

三角波包含的奇次谐波，频率与振幅的关系如下：

• 基波：频率与方波频率f相同，幅值为8 π 2 \frac{8}{\pi^2}π28​的方波幅值
• 3次谐波：频率为3f，幅值为8 3 2 π 2 \frac{8}{3^2\pi^2}32π28​的方波幅值
• 5次谐波：频率为5f，幅值为8 5 2 π 2 \frac{8}{5^2\pi^2}52π28​的方波幅值
• 以此类推

2.1.3 锯齿波振荡电路

锯齿波包含的整数次谐波，频率与振幅的关系如下：

• 基波：频率与方波频率f相同，幅值为2 π \frac{2}{\pi}π2​的方波幅值
• 2次谐波：频率为3f，幅值为2 2 π \frac{2}{2\pi}2π2​的方波幅值
• 3次谐波：频率为5f，幅值为2 3 π \frac{2}{3\pi}3π2​的方波幅值
• 4次谐波：频率为5f，幅值为2 4 π \frac{2}{4\pi}4π2​的方波幅值
• 5次谐波：频率为5f，幅值为2 5 π \frac{2}{5\pi}5π2​的方波幅值
• 以此类推

2.1.4 指数脉冲波振荡电路