关于自激振荡的判别

【摘要】自激振荡电路是《模拟电子技术》课程的一个重点，也是一个难点。在课程的教学过程中，针对如何判断电路能否产生自激振荡这个难点，通过对放大电路、反馈网络移相的分析，可直观迅速地判定振荡器能否振荡。这在教学中取得了很好的效果。

【关键字】自激振荡;振幅平衡条件;相位条件

自激振荡是一种不需外加信号，就有一定频率、幅度和波形的交流输出信号电路。而正弦波振荡器是是自激振荡电路的特例，即无外加信号，能自动将直流电能转换成具有一定频率、一定幅度的稳定的正弦波振荡信号输出，因此其电路必须要满足振荡的起振和平衡的振幅和相位条件，实现放大 → 选频 → 正反馈 → 再放大……，不断自激，产生输出信号的过程，如图1a所示。

要正确理解两个条件的具体含义。相位平衡条件，其含义是反馈信号与输入信号同相位，即两者的相位差为180°的偶数倍，即φ=2nπ。振幅平衡条件，其含义是反馈信号不小于输入信号，即AF≥1。在具体判别时，振幅平衡条件比较容易满足，只要保证放大器是一个带有正反馈的正常放大器即可。正常放大器具有较大的电压放大倍数，也就满足振幅平衡条件。

那么，如何判别正反馈呢？需要注意，正反馈必须是交流反馈。要看交流通路中是否存在反馈，是否是交流反馈。如果有这样的支路存在，可以用瞬时极性法判别，判别出来后，如果是负反馈，不满足相位平衡条件，则不能振荡，只有是正反馈时才可振荡。其思路过程可以概括为：找反馈元件——瞬时极性法判别——反馈类型——条件满足情况的判别。另外，什么是正常的放大电路呢？以三极管为例，正常的放大电路实质上要求放大器静态时三极管要工作在放大状态。当三极管工作在放大状态时，放大器就有较大的电压放大倍数，即可满足振幅条件：AF≥1。但是，如果三极管的发射结处于反向偏置，三极管处于截止状态，则不满足振幅条件。或者三极管处于饱和状态，也不满足振幅条件。这样很容易判别出结果。

这里仅就正弦波振荡器相位平衡条件进行讨论，以直观迅速地判断正弦波振荡器能否产生振荡。

1.相位平衡条件

正弦波振荡器要稳定产生持续等幅振荡的平衡过程，除满足振幅平衡条件外，还必须满足相位平衡条件，即：

φA + φF = 2nπ （n = 0，1，2，…）

φA是放大电路的移相；φF是反馈网络的移相。

2.电路能否自激振荡的判断

正弦波振荡器中，能出现相位变化的有放大和反馈两部分，对这两部分电路的移相进行分析、归纳，有助于增强振荡器自激振荡条件的理解，提高自激振荡判断的解题能力。

2.1放大电路的移相φA:放大电路的移相主要决定于放大电路的形式。常用的放大电路有：晶体三极管放大器、场效应管放大器、差分放大器和集成运放等。本文只讨论晶体三极管放大器和集成运放电路。

2.1.1晶体三极管放大器分共射、共基、共集三种组态。

共射电路移相φA = π。（见图2）

共基电路移相φA = 0。（见图3）

共集电路移相φA = 0。（见图4）

2.1.2集成运放电路有同相输入和反相输入两种。

同相输入移相φA = 0。

反相输入移相φA =π。

2.2反馈网络的移相φF:反馈网络的移相φF与信号的频率有关。通过选频电路，保证了振荡器具有单一的工作频率，也保证了反馈网络移相φF的单一值。在各种不同的振荡电路中，反馈网络有的就是选频电路，有的反馈网络与选频电路分开，有的反馈网络是选频电路的一部分。

2.2.1RC选频电路（选频电路就是反馈网络）：

A．RC串并联网络（见图1b左半部分电路）

当f = f0 =1/(2πRC)时，输出电压与反馈电压同相，即φF = 0。

B．RC移相网络

RC移相网络有超前移相和滞后移相两种。选取不同的R和C值，可获得一定频率下的超前移相（φF > 0）（图5）和滞后移相（φF < 0）（图6）值。

2.2.2LC选频电路：

A． 变压器反馈式（选频电路与反馈网络分开）

“*”表示变压器的同名端。

图7、图8的变压器初、次级线圈同名端接地，U"₀与U"_f同相，φF = 0。

图9、图10的变压器初、次级线圈异名端接地，U"₀与U"_f反相，φF =π。

B．电感电容反馈式（反馈网络是选频电路一部分）。

由于电感电容反馈网络是LC选频电路一部分，LC中的多个电感可看作顺向串联，多个电容也可看作串联。

图11、图13，U"₀与U"_f公共点极性相反，U"₀与U"_f反相，φF =π。

图12、图14，U"₀与U"_f公共点极性相同，U"₀与U"_f同相，φF = 0 。

掌握上述内容后，只要多加练习，即可掌握自激振荡的判断方法了。

参考文献

［1］陶希平.模拟电子技术基础，化学工业出版社，第2版，第148页

收稿日期：2008－09－10

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