产生正弦波振荡的条件

1.正弦波发生电路的组成

为了产生正弦波，必须在放大电路中引入正反馈，因此，基本放大电路和正反馈网络是振荡电路的主要组成部分。但是，仅由这样两部分构成的振荡电路还不是正弦波振荡电路。这是因为振荡电路要产生正弦波信号，必须是仅对某单一频率的信号满足正反馈条件，而对另外的所有频率分量均不满足正反馈条件。这样，电路若发生振荡，则必然是单一频率的正弦振荡。为了保证电路仅对某单一频率的信号满足正反馈条件而对另外的所有频率分量均不满足正反馈条件，电路中必须引入具有频率选择性的选频网络（对不同频率的信号具有不同传输特性）。因此，选频网络也是正弦波振荡电路中不可缺少的组成部分。此外，为了减少正弦波振荡电路的非线性元器件（如晶体管、场效应管、集成电路等）对输出信号引起的非线性失真，电路中还需引入稳幅（或限幅）环节（电路）。

综上所述，正弦波振荡电路四个组成部分的作用归纳如下。

（1）基本放大电路：实现能量转换（将直流电源的直流能量转换为信号的交流能量）控制的基本电路。

（2）正反馈网络：给基本放大电路提供自己激励自己的正反馈信号，取代外部输入信号，使电路产生自激。

（3）选频网络：使电路仅对某单一频率信号满足正反馈，保证电路产生正弦波信号。选频网络的固有频率取决于电路的振荡频率。

（4）稳幅（或限幅）电路：该电路为非线性电路，其作用是减小非线性元器件（如晶体管、场效应管、集成电路等）引起输出信号的非线性失真，使输出信号幅值保持相对稳定。

需要指出的是，从电路原理上讲，正弦波振荡电路由以上四部分组成，但在具体的电路结构上，这四个组成部分之间有些是互不可分的。例如，选频网络有时既是正反馈电路的一部分，又是基本放大电路的集电极负载等。这些问题在后面讨论的具体电路中可以看到。

2.产生正弦波的平衡条件

产生正弦波的条件与负反馈放大电路产生自激的条件十分类似。只不过负反馈放大电路是由于信号在频率的高端或低端某一特定频率，产生了足够的附加相移，从而使电路变成了正反馈，导致电路产生自激振荡。由于这种自激振荡是非人为产生的寄生振荡，这种寄生振荡使放大电路无法正常放大交流信号，因此，放大电路的寄生振荡是有害的，应设法避免。而在正弦波振荡电路中，一般是人为地引入正反馈使电路产生满足实际需要的自激振荡。虽然上述两种自激振荡的原理相同，但它们产生的作用和后果却不一样。8.3.1（b）所示方框图可画为如图8.3.2所示方框图的形式。

图8.3.1　反馈放大电路方框图

图8.3.2　正弦波振荡电路反馈量作为净输入量方框示意图

故可得正弦波电路振荡平衡条件为

式（8.3.2a）和式（8.3.2b）是电路维持稳定的平衡振荡所必须满足的两个条件（必要条件）。

一般而言，正弦的振荡电路中的放大器件是工作在线性区或接近线性区的区域，因此，在近似分析中振荡电路可按线性电路处理。

3.起振条件和稳幅原理

正弦波振荡电路在刚接通电源后的极短时间（小于几十微秒）内，其输出量（电流或电压）有一个由小到大直至输出量幅值最后稳定在某一平衡值的过渡过程，这一过渡过程称为自激振荡的建立过程，也称为起振过程。 自激正弦波振荡电路没有外界输入信号激励，那么电路在接通电源的瞬间，其最初的输入量、输出量是从何而来的呢？为了能正常工作，正弦波振荡电路中的放大电路事先设置了静态工作点偏置电路，因此当电路接通电源的瞬间，电路中必然存在着电扰动，这种电扰动就是电路接通电源瞬间的很小的初始输入量、输出量，它包含极其丰富的频率成分，其中也包含与选频网络固有频率fo相同（或基本相同）的频率成分。选频网络的存在使电路只对频率为fo的信号成分满足正反馈的相位平衡条件，而对其他所有频率不等于fo的信号成分不满足正反馈的相位平衡条件。因此，电路若自激振荡，必产生频率为fo的正弦波振荡。

电路在接通电源的瞬间，其初始电扰动是很小的，为了使电路在接通电源后短时间内，输出量能够由小到大直至达到最终的平衡值，起振过程还必须满足起振条件