[發明專利]正弦振蕩器

有效

• 申請號: 201310283240.2
• 申請日: 2013-07-05
• 公開（公告）號: CN103326667A
• 公開（公告）日: 2013-09-25
• 發明（設計）人: 王帥;覃燕華;王華澤;王麗;鄭方磊;王杰
• 申請（專利權）人: 上海理工大學
• 主分類號: H03B5/04
• 分類號: H03B5/04
• 代理公司: 上海脫穎律師事務所 31259
• 代理人: 脫穎

技術領域

本發明涉及正弦振蕩器。

背景技術

正弦(波)振蕩器由放大電路和反饋電路兩部分組成，反饋電路將放大電路輸出電壓的一部分正反饋到放大電路的輸入端，周而復始即形成振蕩。現有的正弦波振蕩器包括變壓器耦合振蕩器、三點式振蕩器、晶體振蕩器、RC振蕩器等多種電路形式。

變壓器耦合振蕩器電路圖如圖1所示，LC諧振回路接在晶體管Q1的集電極，振蕩信號通過變壓器T1耦合反饋到Q1的基集。

變壓器耦合振蕩器的具體工作原理如下：R1和R2為Q1工作在放大區域提供合適的偏置電壓，L1和C1組成的LC并聯諧振回路作為Q1的集電極負載，Q1的集電極輸出電壓通過變壓器T1的振蕩繞組L1耦合至反饋繞組L2，從而又反饋至Q1基極作為輸入電壓。由于Q1的集電極電壓和基極電壓相位相反，所以變壓器T1的二次側繞組L2接入Q1的方式應該如圖所示，使變壓器T1同時起到倒相的作用，將集電極輸出電壓倒相后反饋給基極，實現了振蕩電路所必需的正反饋。變壓器耦合振蕩器的實質是LC振蕩器，其振蕩頻率L為變壓器初級側看進去的等效電感，C為并聯電容C1的電容值。這種電路常用于產生幾千赫到幾十兆赫的正弦波信號。

變壓器耦合振蕩電路易于產生振蕩，輸出電壓波形失真不大，應用范圍廣泛。但是由于輸出電壓與反饋電壓靠磁路耦合，因而耦合不緊密，諧振回路振幅要求足夠大，損耗較大，并且由于變壓器分布參數的限制，振蕩頻率不能太高。另一方面，由于變壓器體積較大，不利于振蕩器的小型集成化。

其他種類的正弦波振蕩器如三點式振蕩器、晶體振蕩器、RC振蕩器等克服了變壓器耦合振蕩損耗大、靈敏度低、頻率低、體積大的缺點，但是這些振蕩器都沒有提供有效合理的開啟與關斷方式。現階段，實現振蕩電路開啟與關斷是通過給振蕩電路供電與停電實現的，這是一種比較危險的開啟與關斷方式。第一，因為振蕩電路不同于電阻性負載電路，通常含有多個電容和電感，其硬開啟與關斷的過程中產生諧波較多，這些諧波對外圍電路系統的穩定性存在危害。第二，振蕩電路停止供電后其仍會振蕩一段時間，諧振電路電壓擺幅有可能會超出系統供電電壓范圍，造成外圍電路電流倒灌，是對電路系統穩定性的又一潛在危害。

發明內容

本發明的目的是提供一種正弦振蕩器，其能夠克服上述現有技術的某種或某些問題。

根據本發明的正弦振蕩器包括：

具有基極、集電極和發射極的主放大器；

由電感和電容并聯組成的LC并聯諧振回路，與主放大器的集電極相連；

提供正反饋信號的運算放大器，運算放大器具有同相輸入端、反相輸入端和輸出端，其中運算放大器的輸出端與主放大器的基極相連，運算放大器的反相輸入端通過第一電阻與主放大器的集電極相連，并且運算放大器的反相輸入端還通過第二電阻與運算放大器的輸出端相連；

信號控制開關，與運算放大器的同相輸入端相連。

本發明的正弦振蕩器還可以包括信號輸出端口，其也與主放大器的集電極相連。

在本發明的一個具體實施例中，主放大器的基極與偏置電路相連。偏置電路優選由兩個分壓電阻構成，以為主放大器的基極提供合適的偏置電壓。運算放大器、偏置電路和LC并聯諧振回路優選共用一個電源。本發明的正弦振蕩器還可以包括接地的穩壓電容，其也可以與運算放大器、偏置電路和LC并聯諧振回路共用一個電源。

在本發明的一個優選實施例中，運算放大器的輸出端通過電容與主放大器的基極相連。

在本發明的一個優選實施例中，信號控制開關通過電阻與運算放大器的同相輸入端相連。

在本發明的一個優選實施例中，信號控制開關由微控制器自動控制與高電平信號或低電平信號的接通。

在本發明的一個具體實施例中，正弦振蕩器還可以包括由電阻和電容并聯組成的RC并聯回路，其與主放大器的發射極相連。

本發明的正弦振蕩器靈敏度高、損耗小、體積小并因此便于集成。另外，本發明的正弦振蕩器的振蕩電路的開啟與關斷方式更為合理：提供了正弦振蕩器控制接口，在控制效果上實現了正弦振蕩器的軟開關，增強了外圍電路系統的穩定性。

附圖說明

圖1是變壓器耦合振蕩器電路圖；

圖2a是變壓器耦合振蕩器起振過程輸出電壓隨時間變化圖；

圖2b是變壓器耦合振蕩器停振過程輸出電壓隨時間變化圖；

圖3是可控軟開關正弦振蕩器電路圖；

圖4a是可控軟開關正弦振蕩器起振過程輸出電壓隨時間變化圖；以及

圖4b是可控軟開關正弦振蕩器停振過程輸出電壓隨時間變化圖。