正弦波转换器

1、第五章 正弦波转换器本章要求： 了解自激式振荡器的组成与分类 ； 掌握各种正弦波振荡器的振荡条件、振荡频率及主要特点。 5.1自激式振荡器的基本工作原理 自激振荡现象当扩音器的音量开得太大时，会引起一阵刺耳的哨叫声 这种现象，是由于当扬声器靠近话筒时，来自扬声器的声波激励话筒，话筒感应电压并输入放大器，然后扬声器又把放大了的声音再送回话筒，形成正反馈。如此反复循环，就形成了声电和电声的自激振荡哨叫声。显然，自激振荡是扩音系统所不希望的，它会把有用的广播信号“淹没”掉。 产生正弦波自激振荡的条件 自激振荡两个条件中，关键是相位平衡条件，如果电路不能满足正反馈要求，则肯定不会振荡。至于幅值条件，可

2、以在满足相位条件后，调节电路的参数来达到。判断相位条件，通常采用“瞬时极性法”。 自激式振荡器的组成一个自激式振荡器由以下几部分组成：基本放大电路作用是对反馈信号进行放大；选频网络作用是获得单一确定的振荡频率；反馈网络作用是将输出回路中的能量取出一部分加到基本放大器的输入端。5.2LC正弦波振荡器 LC并联谐振特性1谐振频率 2 并联谐振阻抗Z03. LC回路的品质因数Q及其意义Q为回路中L或C在谐振时的电抗与回路中总损耗电阻R的比值，即4. LC并联谐振回路的选频特性当频率较低时，回路阻抗Z呈电感性；当发生谐振时（即f=f0），回路阻抗Z最大，且为纯电阻；当频率较高时，回路阻抗Z呈电容性。

3、变压器反馈式LC正弦波振荡器1.电路结构 变压器反馈式振荡器又称互感耦合振荡器，其典型电路如图5-6所示。其中：谐振放大器由晶体管、偏置电路、选频网络LC组成，Cb为隔直耦合电容，Ce为发射极旁路电容；通过L1L互感耦合，将L1上的反馈电压加到放大器输入端；通过L1L互感耦合，在负载RL上得到正弦波输出电压。2.相位平衡条件的判断和振荡频率(1)相位平衡条件的判断 在不考虑晶体管的高频效应的情况下，由图5-6b)， 根据电压瞬时极性法和所标变压器的同名端可得：设基极为“（+）”，集电极为“（-）”，同名端也为“（-）”，L1上端对地的电压“（+）”，通过Cb加到振荡管的基极，与原假定极性相同，

4、即构成正反馈，满足相位条件，同时幅度条件很容易满足，故可产生振荡。(2)振荡频率 对于以f0为中心的通频带以外的其它频率分量，因回路失谐而被抑制掉。变压器反馈式振荡器的工作频率不宜过高，一般应用于中、短波段（几十KHz到几十MHz）。 三点式振荡器的组成原则 Xbe与Xce既然是同类电抗(即同为容抗或感抗)，则Xcb与Xce、Xbe为异类电抗，这样才能构成LC 三点式振荡电路，这是构成三点式振荡器的原则。 判断一个三点式振荡电路的相位条件是否满足时，只要观察到两个电容或电感的抽头接晶体管的发射极，则正反馈条件一定满足，以此作为判断满足相位条件的依据。 电感三点式振荡器(哈特莱振荡器)1电路结构

5、 振荡管为晶体三极管，Rb1、Rb2是它的偏置电阻；Ce为交流旁路电容；Ci为隔直耦合电容。L1、L2、C组成选频回路。反馈信号从电感两端取出送至输入端，所以叫电感反馈式振荡器。因电感的三个抽头分别接晶体管的三个电级，所以又称电感三点式振荡器。 2相位平衡条件的判断和振荡频率(1)相位平衡条件的判断 参见图5-8b）。Xcb为C，Xbe为L1，Xce为L，故Xbe与Xce是同类电抗(即同为感抗)，则Xcb与Xbe、Xce为异类电抗。满足三点式振荡器的组成原则，满足相位平衡条件。(2)振荡频率 当不考虑分布参数的影响，且Q值较高时，振荡频率近似等于回路的谐振频率，即上式中：LL1L22M（M为L

6、1和L2间的互感，不考虑互感时M0） 3电感三点式振荡器的特点 振荡波形较差、振荡频率较低 、容易起振 、调整方便 。 电容三点式振荡器(考毕兹振荡器)1.电路结构 振荡管为晶体三极管，Rb1、Rb2和Re构成稳定偏置电路结构；Ce为交流旁路电容；C3、C4为隔直耦合电容；Lc为扼流圈，防止交流分量通过电源短路；C1、C2和L组成选频网络。反馈信号从电容C2两端取出，送往输入端，故称电容反馈式振荡器。 2. 相位平衡条件的判断和振荡频率(1)相位平衡条件的判断 参见图5-9b）。对交流而言，振荡回路中两个电容的三根引线分别接晶体管三个电极( 电容三点式振荡器的名称正是缘于此处)，且两个电容的中

7、间抽头接振荡管的发射极。Xcb为L，Xbe为C2，Xce为C1，故Xbe与Xce是同类电抗(即同为容抗)，则Xcb与Xbe、Xce为异类电抗。满足三点式振荡器的组成原则，满足相位平衡条件。(2)振荡频率3.电容三点式振荡器的特点 输出波形好、加大回路电容可提高振荡频率稳定度 、振荡频率较高 、调整频率不方便 。 电容三点式振荡器的改进1串联改进型电容三点式振荡电路(克拉泼电路) 振荡频率稳定度高，频率调节容易。但振荡频率的可调范围小，与考毕兹电路相比，起振稍难。 2.并联改进型电容三点式振荡电路(西勒电路) 振荡频率的稳定度高；调节振荡频率比较容易，且在改变振荡频率时，输出信号的幅度比较平稳，

8、其原因是C4的改变对振荡管与回路的接入系数影响小。西勒电路的频率复盖系数（最高振荡频率与最低振荡频率之比）可达1.61.8，比克拉泼电路高。5.3石英晶体振荡器 石英谐振器1.正反压电效应 由机械形变引起产生电荷的效应称为正压电压效应，交变电场引起石英晶体发生机械形变(压缩或伸展)的效应称为反压电效应。 2.石英晶体的等效电路，见图5-14 当石英晶体发生谐振时，在外电路上可以产生很大的电流，这种情况与电路的谐振现象非常相似。因此，可以采用一组电路参数来模拟这种现象，其等效电路如图5-14所示。L1、C1、R1分别为石英晶体的模拟动态等效电感、等效电容和损耗电阻，C0为静态电容，它是以石英为介

9、质在两极板间所形成的电容。 3.石英谐振器的特点(1)高Q值由于参数L1很大，而C1又很小，故L1、C1、R1串联支路中的Q值为：(2)有两个谐振频率f1和f2 石英晶体有两。一是由L1个谐振频率、C1和R1串联支路决定的串联谐振频率f1， 它就是石英晶体片本身的自然谐振频率，为： (3)石英谐振器的电抗特性曲线 当L1、C1、R1支路发生串联谐振时，电抗为零，则AB间的阻抗为纯电阻R1，由于R1很小，可视为短路，说明石英晶体在这种情况下可充当特殊短路元件使用。当晶体发生并联谐振时，AB两端间的阻抗为无穷大。当f>f2或f<f1时，等效电路呈容性，晶体充当一个等效电容；当f1<f<f2时，等效电路呈电感性，这个区域很窄，石英谐振器充当一个等效电感。不过此电感是一个特殊的电感，它仅存在于f1与f2之间，且随频率f的变化而变化。 石英晶体振荡电路1.并联型晶体振荡电路 这类石英晶体振荡的工作原理及振荡电路和一般的三点式LC振荡器相同，只是将