正弦波振荡器最详细的原理与完整设计流程_正弦波振荡的起振条件

正弦波振荡器本质是反馈放大器加入了选频网络，但是网上的文章都没有对正弦波振荡器有过完整的评述，这篇文章将会从RLC电路讲正弦波振荡器。

上图为一个RLC串联电路，这个电路的阻尼系数为：
当这个阻尼系数小于1时，电路为欠阻尼状态，将开关K从2拨往1，此时的电路将会产生减幅的正弦波振荡：

如果电路阻尼为0，那么产生的是等幅正弦波振荡，如图：

然而，实际电路中的阻尼不可能为0。为了产生等幅的正弦波振荡，我们需要运用到反馈放大器，也就是说，对产生的减幅正弦波进行放大后反馈回输入端抵消掉减去的部分，形成等幅振荡。
为了抵消掉减去的部分，我们希望这个电路的反馈是正反馈，只有正的反馈能抵消掉减去的部分，因此，如果这个电路要产生等幅正弦波振荡，需要保证反馈回路对信号的相移为2n*pi（n是任意整数，pi为圆周率），这也就是相位平衡条件（简单地说就是正反馈，输出电压与输入电压必须保持相同相位)

在基本反馈环中，设小信号放大电压增益为A，输出端反馈到输入端的反馈系数为F，并设输入电压为Vi，输出电压为Vo，反馈电压为Vf。
一开始的情况下，我们假设没有输入电压，但是有输出电压。那么，我们假设这个反馈环输出的是单一正弦波，显然Vi=Vf，根据反馈放大器的关系，易得Vo=AVi，Vf=FVo，等量代换得AF=1，因此，只需要满足|AF|=1这个条件，输出的就是稳定的正弦信号。
但是，由于最先的时候没有输入电压，反馈回去的电压是大于输入电压的，因此，正弦波的起振需要一个幅度逐渐升高然后稳定的过程，要求反馈电压的幅度大于输入电压的幅度，此时|AF|>1，于是实际情况中，如果要让振荡器起振，则必须满足|AF|>1(起振条件)。假设不计能量损耗，由反馈放大器的特性，起振以后反馈放大器的增益会自动调节，波形逐渐稳定，此时的|AF|=1(这个为维持振荡的幅度平衡条件)
但是，实际情况下存在噪声信号与能量损耗。所以实际中只能|AF|≈1，|AF|越接近于1，波形越接近正弦波。
所以：振荡电路起振需满足起振条件|AF|>1、并且满足相位平衡条件(此时经过反馈回路以后，必须满足反馈是正反馈，输出电压必须与输入电压同相)
理论知识我们已经清楚了，我们可以设计一个真正的正弦波振荡器了。

如图为一个克拉泼电容反馈三点式振荡器，R1、R2、Rc与Re共同组成了分压式偏置电路，为晶体管VT提供合适的静态工作点，Cb为隔直流耦合电容，C2为射极旁路电容，让放大器有较高的电压增益，C1负责反馈信号到输入端(集电极)，反馈系数F≈C1/C2
实际情况中，反馈系数F我们可以根据放大器增益的实际情况决定，如果不清楚放大器增益，C1/C2可以选择0.2-0.4的范围（切记！|AF|不可过大，否则会输出方波），这个电路的振荡频率由C1、C2、C3与L共同决定，约等于C3与L的谐振频率，调节C3可以调整这个振荡电路的振荡频率。根据前面所述，RLC电路产生减幅振荡的必要条件是欠阻尼条件，因此，整个反馈回路的阻尼需要尽量小，也就是说，选用的器件需要有较高的Q值(直流电阻很小)，并且C1和C2必须远大于C3
综上所述：正弦波振荡器的本质是反馈放大器经过了选频网络，需要满足|AF|>1的条件进行起振(|AF|不可过大)，振荡后的输出信号相位必须等于输入信号相位。同时，选用的电抗器件必须拥有较高的Q值，如果器件不满足Q值是无法发生振荡的
掌握了这些知识，我们就可以很容易地调整正弦波振荡电路，如图所示：
晶体管选用2SC2229

波形很完美，频率稳定度很高