1、自激振蕩及其在電子電路中應用的研究摘 要：負反饋放大電路中可能會有自激振蕩的出現，在某些時候，它對電路性能的質量和穩定性影響都較大，因此要對其進行抑制。在另外一些電路中，自激振蕩被應用于發生正弦波。本文從自激振蕩的產生原理入手，進而討論其抑制方法及應用。關 鍵 詞：自激振蕩 抑制 正弦波振蕩器一、 自激振蕩的含義如果在放大器的輸入端不加輸入信號，輸出端仍有一定的幅值和頻率的輸出信號，這種現象叫做自激振蕩。下面以常見的負反饋放大電路為例解釋一下自激振蕩。如上圖所示，若電路中沒有耦合電容，旁路電容或半導體極間電容的存在，由于放大倍數為負，因此輸出信號與輸入信號相比有一相角為的相移。在沒有輸入信號時

2、，因為某種電擾動，其中含有一頻率為的信號能夠使電路的附加相移為時（為整數），滿足反饋信號與輸入信號同相的條件。此時將不斷增大，由于半導體元件的非線性特性。電路最終達到了動態平衡（此時），則稱電路產生了自激振蕩。當然，無論怎樣改變電路，輸出電壓的最大值的絕對值不會超過直流電源，因此若直流電源過小，可能產生失真的情況。由上述條件可以知道，反饋越深，越容易產生自激振蕩。基本放大電路中，單級和兩級放大電路是穩定的，而三級或三級以上的負反饋放大電路，只要有一定的反饋深度，就可能產生自激振蕩。二、自激振蕩的消除方法負反饋的引入是為了改善或穩定電路性能，自激振蕩的存在對于想要正常放大信號的放大電路有著較大影

3、響，因此需要消除自激振蕩。相位補償是自激振蕩的主要消除方法，它分為有兩種：一種為滯后補償，一種為超前補償。這兩中補償方式的本質都是破壞產生自激振蕩的條件，或使不存在，或使頻率為時。應當指出，常用的集成運放內部已經設置自激振蕩的補償網絡，但出于集成運放性能的考慮，它并不能完全消振。因此，適當的外部補償方式還是非常必要的。1.滯后補償滯后補償的主要思想是設法拉開開環幅頻特性函數第一極點頻率和第二極點頻率之間的頻率間隔, 也就是加長開環增益函數幅頻特性波特圖以十倍頻程速率下降的那一段寬度。根據不同的補償方式和需要，分為以下三種：電容滯后補償：這種補償是在放大電路中時間常數最大的回路里并接電容，使回路

4、的時間常數更大，對應的拐點頻率變低。這種方法的優點是較為簡單，但代價是頻帶變窄。滯后補償：電容滯后補償損失的帶寬較大，這是電容兩側兩級放大電路的不同造成的，若將電容改為串聯的，則可以通過調整的參數來保證兩級放大電路的相同，即從開始，開環增益函數幅頻特性波特圖以十倍頻程速率下降，損失的帶寬減小。密勒效應補償：密勒效應的定義為：反相放大電路中，輸入與輸出之間的分布電容或寄生電容由于放大器的放大作用，其等效到輸入端的電容值會擴大倍，其中是該級放大電路電壓放大倍數。這個定理的可以通過輸入，輸出阻抗的定義來證明。利用這個效應，可以在一級放大電路的輸入端及輸出端之間接一個小電容。這樣利于集成電路的設計。2

5、.超前補償超前補償是通過使放大電路增益為時的相位超前來作用的。一般的反饋系統為純電阻電路。若在反饋電路中加一電容，則可以使的超前相移增大。三、正弦波振蕩器正弦波振蕩器廣泛用于各種電子設備中，在模擬電子技術中屬于必不可少的一種元件。它是一種不需要輸入信號控制就能自動地將直流能量轉換為特定頻率和振幅的正弦交變能量的電路。正弦波振蕩器是自激振蕩的一個非常重要的應用。根據傅里葉級數的定義可以知道，任何周期性的激勵電壓都可以分解成許多不同頻率的正弦時間函數之和，再根據自激振蕩的原理，只有頻率為一特定值的正弦波才能夠通過電路的正反饋系統（反饋系統本身可能為負反饋系統，但由于電容的存在，反饋信號與輸入信號同

6、相）增強自身，其余頻率的信號都逐漸衰減到零。由于想要的正弦波信號為一穩定信號，因此在正弦波振蕩器中加入了穩幅環節，其中，在分立元件組成的放大電路中，晶體管的非線性特性能夠滿足這個條件。最后當電路達到穩定時，。比較典型的正弦波振蕩電路有文式電橋振蕩器, 正弦波振蕩器，石英晶體正弦波振蕩器等。按照頻率的輸出范圍，可以分為兩大類，一類為電阻電容組成的低頻振蕩器。另一類是由集總參數元件組成的高頻振蕩器，它的振蕩頻率在幾十千赫到幾百兆赫。如果頻率更高，波長更短，則需要用分布參數系統組成超高頻振蕩器。下面以文式電橋為例介紹一下正弦波振蕩器。 正弦波振蕩電路由阻抗的定義可知，,當時，與同相。此時只需滿足輸出信號與反饋信號同相且即可滿足電路產生穩定正弦振蕩的條件。四、自激振蕩的應用 自激振蕩的原理可用于各種機械裝置。如專利號為200510020748的汽油機自激振蕩直流互激振蕩交流點火電源。正弦波振蕩器可用于函數信號發生器，輸出信號可作為模擬電子電路的測試信號和控制信號。此外，正弦波振蕩器還可應用于測量、遙控、通信、廣播、自動控制、熱處理和超聲波電焊、高頻感應加熱等加工設備之中。參考文獻【1】 華成英 童詩白 模擬電子技術基礎 高等教育出版社 2007.4【2】 楊家樹 等 電路與模擬電子技術 中國電力出版社 2006.8【3】 乜國荃 負反饋電路