最简单的RC振荡电路图大全（十款最简单的RC振荡电路设计原理图详解） - 信号处理电子

RC振荡器工作原理

输出电压 uo经正反馈（兼选频）网络分压后，取uf作为同相比例电路的输入信号ui。由运放构成的RC串并联正弦波振荡电路不是靠运放内部的晶体管进入非线性区稳幅，而是通过在外部引入负反馈来达到稳幅的目的。正弦波振荡器是没有输入信号的，带选频网络的正反馈放大器。若用电阻，电容元件组成选频网络，就称为RC振荡器，一般用来产生1Hz-1MHz的低频信号。RC选频网络的选频作用不如LC谐振荡回路，故RC振荡器的波形和稳定度比LC振荡器差。

RC串并联网络振荡电路用以产生低频正弦波信号，是一种使用十分广泛的RC振荡电路。

最简单的RC振荡电路图（一）

图一RC桥式振荡电路

图一是RC桥式振荡电路，这个电路由放大电路和选频网络。为由集成运放所组成的电压串联负反馈放大电路，取其高输入阻抗和低输出阻抗的特点。而则由Z1、Z2和R1、R2组成，同时兼作正反馈网络。由图可知，Z1、Z2和R1、R2正好形成一个四臂电桥，电桥的对角线顶点接到放大电路的两个输入端，RC桥式振荡器电路的名称即由此而来。

下面首先分析RC振荡器电路串并联选频网络的选频特性，然后根据正弦波振荡电路的两个条件选择合适的放大电路指标，以构成一个完整的RC桥式振荡器。

最简单的RC振荡电路图（二）

RC串并联网络振荡电路用以产生低频正弦波信号，是一种使用十分广泛的RC振荡电路。

振荡电路的原理图如上图所示。其中集成运放A作为放大电路，它的选频网络是一个由R、C元件组成的串并联网络，RF和R’支路引入一个负反馈。由图可见，串并联网络中的R1、C1和R2、C2以及负反馈支路中的RF和R’正好组成一个电桥的四个臂，因此这种电路又称为文氏电桥振荡电路。

1、RC串并联网络的选频特性

当f=fo=1/2 RC时，Uf的幅值达到最大，等于U幅值的1/3，同时Uf与U同相。

2、振荡频率与起振条件

振荡频率

为了满足振荡的相位平衡条件，要求 ΨA+ΨF=±2nπ。以上分析说明当f=fo时，串并联网络的ΨF=0，如果在此频率下能使放大电路的ΨA=±2nπ，即放大电路的输出电压与输入电压同相，即可达到相位平衡条件。在图1的RC串并联网络振荡电路原理图中，放大部分是集成运放，采用同相输入方式，则在中频范围内 ΨA近似等于零。因此，电路在fo时ΨA+ΨF=0，而对于其他任何频率，则不满足振荡的相位平衡条件，所以电路的振荡频率为

为了使|A|=Auf》3，图1所示振荡电路中负反馈支路的参数应满足以下关系：

RF 》 2R’ （3）

3、振荡电路中的负反馈

根据以上分析可知，RC串并联网络振荡电路中，只要达到|A|》3，即可满足产生正弦波振荡的起振条件。如果|A|的值过大，由于振荡偏度超出放大电路的线性放大范围而进入非线性区，输出波形将产生明显的失真。另外，放大电路的放大倍数因受环境温度及元件老化等因素影响，也要发生波动。以上情况都将直接影响振荡电路输出波形的质量，因此，通常都在放大电路中引入负反馈以改善振荡波形。在图1所示的RC串并联网络振荡电路中，电阻RF和R’引入了一个电压串联负反馈，它的作用不仅可以挺高放大倍数的稳定性，改善振荡电路的输出波形，而且能够进一步提高放大电路的输入电阻，降低输出电阻，从而减小了放大电路对RC串并联网络选频特性的影响，提高了振荡电路的带负载能力。

改变电阻RF和R’阻值的大小可以调节负反馈的深度。RF愈小，则负反馈系数F=R’/ RF+R’愈大，负反馈深度愈深，放大电路的电压放大倍数愈小；反之，RF愈大，则负反馈系数F愈小，即负反馈愈弱，电压放大倍数愈大。如电压放大倍数太小，不能满足|A|》3条件，则振荡电路不能起振；如电压放大倍数不大，则可能输出幅度太大，使振荡波形产生明显的非线性失真，应调整RF和R’的阻值，使振荡电路产生比较稳定而失真较小的正弦波信号。

4、振荡频率的调节

只要改变电阻R或电容C的值，即可调节振荡频率。例如，在RC串并联网络中，利用波段开关换接不同容量的电容对振荡频率进行粗调，利用同轴电位器对振荡频率进行细调。采用这种办法可以很方便地在--个比较宽广的范围内对振荡频率进行连续调节。

最简单的RC振荡电路图（三）

最简单的振荡器

这种振荡器特点是：T≈（1.4～2.3）R*C

电源波动将使频率不稳定，适合小于100KHz的低频振荡情况。

最简单的RC振荡电路图（四）

采用施密特触发器构成的振荡器

采用施密特触发器构成的振荡器

最简单的RC振荡电路图（五）

注意要点：

1、振荡电路的组成、作用、起振的相位条件以及振荡电路起振和平衡幅度条件；

2、RC电路阻抗与频率、相位与频率的关系曲线；

3、RC振荡电路的相位条件分析和振荡频率。

最简单的RC振荡电路图（六）

加补偿电阻的振荡

加补偿电阻的振荡

T≈（1.4～2.2）R*C，电源对频率的影响减小，频率稳定度可控制在5%。

最简单的RC振荡电路图（七）

环行振荡器

环行振荡器

采用TTL反相器，频率可达50MHz。

最简单的RC振荡电路图（八）

采用两三极管构成的振荡器

其中R5=R8，R7=R6，C5=C6。

最简单的RC振荡电路图（九）

频率在10Hz以下的振荡器采用RC振荡器是很适合的。这里采用齐纳二极管来稳定输出幅度，输出的峰-峰电压可在0～4V间调整，频率为6.5Hz。如采用图中括弧内的数值，频率可低至0.01Hz。振荡器吸取的电流约为3mA。

最简单的RC振荡电路图（十）

最具典型性的RC桥式正弦波振荡电路中，以RC串并联振荡电路最常见，如图1所示。

图1 RC串并联振荡电路

将电阻R和电容C串联、电阻R与电容C并联所组成的网络称为RC串并联选频网络，如图1所示。通常，因为RC串并联选频网络在正弦波振荡电路中，既为选频网络，又为正反馈网络。

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LC振荡电路，是指用电感L、电容C组成选频网络的振荡电路，用于产生高频正弦波信号，常见的LC正弦波振荡电路有变压器反馈式LC振荡电路、电感三点式LC振荡电路和电容三点式LC振荡电路。LC振荡电路的辐射功率是和振荡频率的四次方成正比的，要让LC振荡电路向外辐射足够强的电磁波，必须提高振荡频率，并且使电路具有开放的形式。

LC振荡电路工作原理

LC振荡电路运用了电容跟电感的储能特性，让电磁两种能量交替转化，也就是说电能跟磁能都会有一个最大最小值，也就有了振荡。由于所有电子元件都会有损耗，能量在电容跟电感之间互相转化的过程中要么被损耗，所以实际上的LC振荡电路都需要一个放大元件，要么是三极管，要么是集成运放等数电IC，利用这个放大元件，通过各种信号反馈方法使得这个不断被消耗的振荡信号被反馈放大，从而最终输出一个幅值跟频率比较稳定的信号。

最简单的LC振荡电路图（一）

电容三点式LC振荡电路又叫做考毕兹振荡电路。它与电感三点式LC振荡电路类似，所不同的是电容元件与电感元件互换位置。如图1所示。

图1  电容三点式LC振荡电路

在LC谐振回路Q值足够高的条件下，电路的振荡频率为

这种振荡电路的特点是振荡频率可做得较高，一般可达到100MHz以上，由于C2对高次谐波阻抗小，使反馈电压中的高次谐波成分较小，因而振荡波形较好。电路的缺点是频率调节不便，这是因为调节电容来改变频率时，（既使C1、C2采用双连可变电容）C1与C2也难于按比例变化，从而引起电路工作性能的不稳定。因此，该电路只适宜产生固定频率的振荡。

最简单的LC振荡电路图（二）

图（a）是变压器反馈LC振荡电路。晶体管VT是共发射极放大器。变压器T的初级是起选频作用的LC谐振电路，变压器T的次级向放大器输入提供正反馈信号。接通电源时，LC回路中出现微弱的瞬变电流，但是只有频率和回路谐振频率f0相同的电流才能在回路两端产生较高的电压，这个电压通过变压器初次级L1、L2的耦合又送回到晶体管V的基极。

从图（b）看到，只要接法没有错误，这个反馈信号电压是和输入信号电压相位相同的，也就是说，它是正反馈。因此电路的振荡迅速加强并最后稳定下来。

变压器反馈LC振荡电路的特点是：频率范围宽、容易起振，但频率稳定度不高。它的振荡频率是：f0=1／2πLC。常用于产生几十千赫到几十兆赫的正弦波信号。

最简单的LC振荡电路图（三）

利用石英晶体的高品质因数的特点，构成LC振荡电路，如图所示。

图中的电路与电感三点式振荡电路相似。要使反馈信号哦能传达到发射级，为此石英晶体应处于串联谐振点，此时晶体的阻抗接近为零。

对于上图的电路，满足反馈的条件，为此，石英晶体必须呈现电感性才能形成lc并联谐振回路，产生振动。由于石英晶体的Q值很高，可达到几千以上，所示电路可以获得很高的振荡频率稳定性。

最简单的LC振荡电路图（四）

电磁炉的LC振荡模块是电磁炉的核心电路，其工作原理就是LC并联谐振的原理，通过电感线圈与振荡电容不停地进行充电和放电，产生振荡波形。其中L为电感线圈，C为振荡电容。LC振荡电路的工作过程是：当IGBT的C极电压为0V时，IGBT导管（监控电路检测到C极电压为0V时，即开启IGBT），此时的电感线圈开始储存能量，当IGBT由导通转向截止时，此时由于电感线圈的作用，电流还会沿着先前的方向流动，由于IGBT关断，电感只能对电容C充电，从而引起C极上的电压不断升高，直到充电电流变小降至0时，C极电压达到了最高。此时，电容C开始通过线圈放电，C极电压降低，当C极电压降到0V时，监控电路动作，IGBT再次开启，如此反复循环，如图2-19所示。

最简单的LC振荡电路图（五）

这是一个共射极放大电路，变压器T初级线圈L1和C构成LC谐振电路，发生谐振是阻抗最大，其它情况阻抗最小；RB1和RB2是基极偏置电阻，保证三极管工作在放大区，CB为信号输入耦合电容，RE为直流负反馈用来稳定三极管静态工作点，减小信号失真输出，CE为旁路电容，用来提高信号增益，变压器次级线圈L2为信号反馈端。

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