实际电路中应用最广泛的RC正弦波振荡器

RC正弦波振荡器

采用LC器件作为振荡电路的反馈网络可以达到很高的输出频率，器件比较容易实现小体积。但是要求振荡器输出几十或者几百Hz信号时，LC器件的取值会很大，很难实现实用的产品，此时采用RC选频网络就会有很大的优势。

RC、LC反馈振荡器的 最大区别是振幅的稳定机理 ，LC振荡器利用器件的非线性稳幅，但RC振荡器不允许有源器件进入非线性区，若器件进入非线性区后RC负反馈的效果就会减小，电路振荡不稳，输出波形会严重失真。

因此，实际应用中RC反馈振荡器常采用可变增益或限幅电路进行稳幅。如下图所示，列出常用RC反馈网络的幅频特性：

RC网络特性示意图

由上图可见，RC网络可以有效控制交流信号的相移， 将之应用到振荡回路中的反馈网络，可以使环路满足振荡所需的相应条件而实现振荡 ，实际电路中应用最广泛的就是文氏电桥振荡器，是利用RC串并联实现的振荡电路，如下图所示：

文氏电桥振荡器的基本电路组态

如上图所示，该组态是由运算放大器以及正负两个反馈网络构成。R1、C1、R2、C2组成RC选频网络作为振荡器的正反馈网络，使得电路获得相位条件。RF1、RF2组成负反馈回路使电路满足一定的幅度条件，正负反馈网络构成了一个电桥。

文氏电桥振荡器

文氏电桥振荡器的原理，说白了就是正反馈网络R1、R2、C1、C2是带通网络，增益和信号频率相关，负反馈网络RF1、RF2是全通网络，增益为常数。正反馈具有带通特性，若将参数计算成使得 正反馈网络在幅频峰值点的幅度大于负反馈网络 ，那么电路就会形成振荡，如下图所示：

正负反馈网络关系示意图

为方便计算，通常取R1=R2、C1=C2，ω0=1/RC，那么正反馈网络传递函数：

当ω=ω0时，B+达到最大值1/3，电路的反馈系数为：

因振荡器的幅度条件是AB≥1，那么要求：

因运算放大器的开环放大倍数A是一个很大的数值，很难通过精确计算或手动调节来满足上述反馈条件，但在负反馈回路上通过添加非线性器件控制其输出幅度更容易实现，使得 正负反馈几乎相等 ，振荡器会输出失真系数很小的正弦波。

对于振荡频率很低的电路，要求负反馈网络的时间常数远大于信号周期，这样振荡波形就不会影响负反馈网络的非线性器件。

实际应用原理图如下图所示：

实际应用原理图

图中常采用一个P沟道JFET替代电桥中的RF1，使JFET的漏源电阻受控于振荡器的输出幅度就可以实现输出的良好振荡，图中D1用作输出信号的峰值检波，稳压管D2决定了振荡器的输出幅度。为使输出波形良好，要求负反馈网络的时间常数远远大于振荡周期。

审核编辑：刘清