振荡电路是一种能量转换装置，它无需外加信号，就能自动地将直流电能转换成具有一定频率、一定幅度和一定波形的交流信号。振荡器按输出信号波形的不同，可分为正弦波振荡器和非正弦波振荡器两类。本章将讨论正弦波振荡器，先介绍自激振荡的概念、产生自激振荡的条件及用相位平衡条件判别电路能否起振，然后介绍正弦波振荡电路的基本工作原理及RC振荡器、LC振荡器和石英晶体振荡器的结构特点及应用。4.1自激振荡自激振荡如果在输入端不外接信号，只是将输出信号的一部分正反馈到输入端以代替输入信号，输出端仍有一定频率和幅度的信号输出，这种现象称为自激振荡。自激振荡不仅在振荡电路中产生，在放大电路中也可能产生，例如现实生活中在使用扩音机时，如果话筒和音箱的位置安排不合适时，此时虽然没有输入信号，音箱中仍可能会出现啸叫声，这其实也是一种自激振荡，这时的自激振荡是有害的，应尽量消除。而在振荡电路中，则正是利用自激振荡来工作。振荡条件产生自激振荡的条件常用图4-1所示框图来分析。N是放大电路，放大系数为A，F是反馈电路，反馈系数为。当开关S接在2位置时，放大电路的输入端与正弦波信号相接，输出电压：＝。通过反馈电路得到反馈电压：＝。4-1产生自激振荡的条件若适当调整放大电路和反馈电路的参数，使＝，即两者大小相等，相位相同。再将开关S接到1位置，反馈电压即可代替原来的输入信号，仍维持输出电压不变，这样，整个电路就成为一个自激振荡电路。由此可知：因＝（4-1）故＝（4-2）即＝1（4-3）式（4-3）即为自激振荡的条件。因为＝A(4-4）＝F（4-5）式（4-5）即可用向量的模和幅角来表示。＝AF＋由此可得到自激振荡的两个条件：(1)幅值平衡条件AF＝1(4-6)(2)相位平衡条件＋＝2nπ(4-7)实际的振荡电路并不需要外接信号源，而是靠电路本身“自激”起振。在振荡电路接通电源的瞬间，电路中的电流突变，以及电路内不可避免的噪声和干扰，都成为了振荡电路的原始信号。这些原始信号都很微弱，但只要起振时AF>1，这些微弱的信号通过放大→正反馈→放大→再反馈……如此反复循环，就可以由小到大，迅速的振荡起来。由于三极管是非线性元件，当信号幅度增加到一定程度，必将使三极管工作到非线性区，放大电路的放大倍数降低，输出信号幅度的增加越来越少，最后达到一个相对稳定的状态，振荡器的输出就维持在某一幅值稳定的振荡，这时AF＝1。由此可见，起振过程是从AF>1到AF＝1的过程。引起自激振荡的扰动信号往往是非正弦的，是由许多不同频率、不同幅值的正弦信号组合而成。为了保证输出波形为单一频率的正弦波，要求振荡电路必须具有选频特性。选频特性通常由选频网络来实现，即从许多不同频率的正弦波中选出所需频率的正弦波来。按选频网络的元件类型，把由电阻、电容组成选频网络的振荡电路称为RC振荡电路；把由电感、电容组成选频网络的振荡电路称为LC振荡电路；把由石英晶体组成的振荡电路称为石英晶体振荡电路。一个振荡电路一般应该包括以下几个部分：(1)电压放大电路：由三极管或集成运算放大器组成，具有足够大的电压放大倍数，以能够获得较大的输出电压。(2)反馈回路：必须引入正反馈，把输出信号反馈到输入端，作为放大器的输入信号。(3)选频回路：用于确定振荡频率，使电路中只有这种频率的信号才能满足自激振荡的条件而产生振荡。分析一个正弦波振荡器时，首先要判断它是否振荡，判断振荡的一般方法是：(1)是否满足相位平衡条件。(2)放大电路的结构是否合理，有无放大能力，静态工作点是否合适。(3)是否满足幅度平衡条件，检验∣∣：1)∣∣<1，则不可能起振。2)∣∣>>1，能起振，但输出波形明显失真。3)∣∣>1，能产生振荡，振荡稳定后∣∣＝1。4.2RC正弦波振荡器常见的RC正弦波振荡电路是RC串并联式正弦波振荡电路，又称为文氏桥正弦波振荡电路，其中串并联网络与此同时还充当选频和反馈网络。下图为RC桥式振荡电路的原理图，这个电路由两个部分组成，即放大网络和选频网络。为集成运放所组成的电压串联负反馈放大电路，具有输入阻抗高和输出阻抗低的特点。而是由Z1、Z2组成，同时兼作正反馈网络，由上图可知，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，桥式振荡电路的名称即由此得来。下面我们首先分析串并联网络的选频特性再来分析它的振荡原理。2.RC选频网络的选频特性图4-3（a）为RC串并联网络结构，其选频特性为：当信号频率足够低时，>>R1,,图4-2RC桥式振荡电路可得到近似的低频等效电路，如图4-3（b）所示。它是一个超前网络，输出电压Uo的相位超前输入电压Ui。当信号频率足够高时，<<R1,,可得到近似的高频等效电