振荡电路在自动控制、测量设备、通信、无线电广播、工农业和生物医学等领域都有广泛的应用，在收音机、电视机等日常生活用品中也离不开它。这里所讨论的信号产生电路包括正弦波振荡电路和非正弦波产生电路，它们不需要输入信号便能产生各种周期性的波形，如正弦波、矩形波和锯齿波等。下面就两类信号产生电路分别加以讨论。
9-1RC正弦波振荡电路
９-１-１正弦波振荡电路的振荡条件与分类
1-振荡条件
从结构上来看，正弦波振荡电路是一个没有输入信号的正反馈放大器，它可以将直流电能转变为交流电能。图９-１（a）表示接成正反馈放大器时的方框图，改画一下，便得图９-１（b）。由图９-１（b）可知，设放大器的输入信号痹Xd为正弦波，放大器痹A没有非线性失真，则其输出信号为结果导致相位条件不一致，考虑到一般条件下，接成正反馈产生正弦波振荡更容易些，所以本节所讨论的振荡电路都接成正反馈的形式。
2-分类
通常，为了保证振荡电路产生出符合要求的单一频率正弦波，要求在痹A痹F环路中必须包含一个具有选频特性的网络——选频网络。这个选频网络既可以放在放大器痹A中，也可放置在反馈网络痹F中，既可以用R、C元件组成，也可以用L、C元件组成。把用R、C元件组成选频网络的称为RC振荡电路，而把用L、C元件组成选频网络的称为LC振荡电路。RC振荡电路一般用来产生数赫兹到数百千赫兹的低频信号，LC振荡电路则主要用来产生数百千赫兹以上的高频信号。
９-１-２RC正弦波振荡电路
RC正弦波振荡电路有桥式振荡电路，移相式和双T网络式振荡电路等形式，这里重点讨论桥式振荡电路。RC桥式正弦波振荡电路的主要特点是采用RC串、并联网络作为选频和反馈网络，因此有必要先了解它的频率特性，然后再研究振荡电路的工作原理。
1-RC串、并联选频网络的选频特性１）定性分析
RC串、并联网络如图９-２（a）所示。为了讨论方便，假定输入电压痹U１是正弦信号电压，其频率可变，而幅值保持恒定。当频率足够低时。
可近似地用图９-２（b）所示的RC高通电路表示。随着的下降，输出电压｜痹U２｜将减小，输出电压痹U２超前于输入电压痹U１的相位角φf也就愈大。但超前角φf的最大值小于９０°。当频率足够高时，则选频网络可近似的用图９-２（c）所示的RC低通电路来表示。
图９-２（c）是一个相位滞后的RC电路，频率愈高，输出电压｜痹U２｜愈小，输出电压痹U２滞后于输入电压痹U１的相位角φf愈大。同样，滞后角φf的最大值也小于９０°。
综上分析可以推出，在某一确定频率下，其输出电压幅度可能有某一最大值；同时，相位角φf从超前到滞后的过程中，在某一频率fo下必有φf＝０。
２）定量计算
且相移φf＝０。由式（９-７）和式（９-８）可画出串、并联选频网络的幅频响应和相频响应，如图９-３（a）、（b）所示。
2-电路组成
前已指出，正弦波振荡电路必须具有放大电路和反馈网络（包括选频网络）。现在，反馈网络（这里也是选频网络）的选频特性已知，在＝０处，RC串、并联反馈网络的Fu＝１／３，φf＝０°，根据振荡平衡条件AF＝１和φa＋φf＝２n，可知放大电路的输出与输入之间的相位关系应是同相（φa＝０或±２n），放大器的电压增益不能小于３，即用增益为３（起振时，为使振荡电路能自行建立振荡，Au应大于３）的同相比例放大电路即可。
图９-４所示电路就是根据这些原则组成的一个RC正弦波振荡电路。由于Z１、Z２和Rf、R１正好形成一个四臂电桥，电桥的对面顶点接到运放的两个输入端，因此这种振荡电路常称为RC桥式振荡电路。
3-振荡的建立与稳定
由图９-４可知，在＝０＝１／RC时，经RC反馈网络传输到运放同相端的电压痹Uf＝痹Up，与痹Uo同相，即有φf＝０和φa＋φf＝±２n。这样，放大器和由Z１、Z２组成的反馈网络刚好形成正反馈系统，可以满足式（９-３）的相位平衡条件，因而可以振荡。所谓建立振荡，就是要使电路自激，从而产生持续的振荡。由于电路中存在噪声，它的频谱分布很广，其中一定包括有＝０＝１／RC这样一个频率成分。这种微弱的噪声激励信号，经过放大器和正反馈网络形成闭环。由于放大电路的Au开始时略大于３，反馈系数Fu＝１／３，因而使输出幅度愈来愈大，最后受电路中非线性元件的限制，放大器增益下降到痹Au＝３，达到AuFu＝１的振幅平衡条件，振荡幅度将自动稳定下来。
4-振荡频率与振荡波形
由于集成运放接成同相比例放大电路，它的输出阻抗可视为零，而输入阻抗远比RC串、并联网络的阻抗大得多，因此，振荡频率可近似认为只由RC串、并联网络决定，即f０＝１／２RC。当适当调整Rf和R１的比值，使Au略大于３时，其输出波形为正弦波，但带有轻度的非线性失真，如果Au的值远大于３，虽能振荡，但由于振幅过度增长，输出波形将出现严重的非线性失真。
5-稳幅措施
分析知道，振荡电路的振幅平衡条件是AuFu＝１，当调整Rf或R１时，总可以使输出电压达到或接近正弦波。然而，由于温度、电源电压或元件参数的变化，将会破坏AuFu＝１的条件，使振幅发生变化。当AuFu增加时，输出幅度增大，将使输出电压产生非线性失真；反之，当AuFu减小时，因不满足振幅平衡条件，将使输出波形消失（即停振）。因此，必须采取措施，使输出电压幅度达到稳定。
实现上述要求的一个方案是，使电路中的Rf／R１值随输出电压幅度增大而减小。例如，Rf用一个具有负温度系数的热敏电阻代替，当输出电压｜痹Uo｜增加时，通过Rf的电流｜痹Io｜也随之增加，结果，热敏电阻Rf减小，放大器的增益Au＝１＋（Rf／R１）下降，从而使输出电压｜痹Uo｜下降。如果参数选择合适，可使输出电压幅值基本稳定，且波形失真较小。
稳幅的方法还有很多。同理，R１用一具有正温度系数的电阻代替，也可实现稳幅。读者可自行分析。
【例9-1】图９-５为移相式正弦波振荡电路，试简述其工作原理。
解从输出端往左看，可以知道，图中每级RC电路都是相位超前电路，相位移最多不超过９０°，而且当相位移接近９０°时，其频率必须是很低的，这样输出（R两端电压）与输入的幅值比接近于零，所以用两级RC电路来组成反馈网络（兼选频网络）是不能满足振荡条件的。现在图中有３级RC移相网络，其最大相移可接近２７０°，因此，有可能在特定频率f０下移相１８０°，即φf＝１８０°。考虑到放大器产生的相移（运放的输出与反相输入相比较）φa＝１８０°，则有φa＋φf＝３６０°或０°显然，这时只要适当调节Rf数值，使增益Au适当，就可同时满足相位平衡和振幅平衡条件，产生正弦振荡。
可以证明，这种超前型移相式振荡电路的振荡频率f０１／（２６RC）。
9-2LC正弦波振荡电路
LC正弦波振荡电路主要用来产生高频正弦波信号，它与RC振荡电路的主要区别是，电路中的选频网络由电感和电容组成。
常见的LC正弦波振荡电路有变压器反馈式、电感三点式和电容三点式三种。它们的选频网络一般采用LC并联谐振回路。下面首先讨论这种电路的一些基本特性。
９-２-１LC并联谐振回路
LC并联回路如图９-６所示，其中，R表示回路的等效损耗电阻。由图可知，LC并联回路的等效阻抗为由式（９-１１）可知，LC并联谐振回路有以下特点。
（１）回路的谐振频率为，称为回路品路因数，其值一般在几十至几百范围内。
（３）由于谐振阻抗呈纯电阻性质，信号源电流痹Is与痹Uo同相，回路电流（４）由式（９-１１）可画出回路的阻抗频率响应和相频响应，如图９-７所示。由图可见，R值越小或Q值越大，谐振时的阻抗值就越大，相角随频率变化的程度越急剧，选频效果越好。
９-２-２变压器反馈式LC振荡电路
变压器反馈式LC正弦波振荡器的一种电路如图９-８所示。由图可见，该电路包括有放大电路、反馈网络和选频网络等正弦波振荡电路的基本组成部分，其中LC并联回路作为共发射极放大器三极管的集电极负载，起选频作用。反馈是由变压器副边绕组N２来实现的。下面首先用瞬时极性法来分析振荡回路的相位条件。
前已指出，在谐振频率f０下，LC并联电路呈电阻性，而电容CB和CE通常较大，可视为短路。因此，如果在反馈线点B处断开，同时加入输入信号UB，其瞬时极性为（＋），则痹UC与痹UB反相（即φa为１８０°），变压器的１端为（－）极性。考虑到对于交流信号而言，变压器的３端相当于接地，而绕组N２的４端和绕组N１的１端互为异名端，它们的相位相反，故４端为（＋）极性，即痹Uf为（＋），这样，痹Uf与痹UC反相（φf＝１８０°），而痹Uf与痹UB同相，满足相位平衡条件（φa＋φf＝±２n）。
变压器反馈式LC正弦波振荡电路的幅值条件容易满足，只要变压器变比和三极管选择适当，很易起振。而振幅的稳定是利用放大器件的非线性来实现的。当振幅达到一定时，三极管集电极电流波形可能有严重失真，但由于LC谐振回路的作用，通过变压器绕组送到负载（图中未画出）的电压波形一般失真不大。
前面讨论的LC振荡电路常称为集电极调谐变压器反馈式振荡器。振荡回路也可接在基极或发射极，如图９-９（a）、（b）所示，它们分别称为以射极调谐、基极调谐的变压器反馈式LC振荡器。读者可自行分析，当LC回路谐振时，图９-９所示振荡电路同样满足相位平衡条件。
９-２-３电感三点式LC振荡电路
通过前面讨论，了解到LC振荡电路的基本工作原理，这种振荡器除变压器反馈式外，还有没有其他的反馈形式呢？答案是肯定的。
