第四章正弦波震荡电路

1、第四章 正弦波振荡器放大器A反馈网络FiXoXfX1. 起振条件：起振条件：1 FA2.2.振荡平衡条件振荡平衡条件: :幅度平衡条件幅度平衡条件相位平衡条件相位平衡条件1 FA nFA2 4.2反馈振荡原理反馈振荡原理3. 3. 平衡状态的稳定性和稳定条件平衡状态的稳定性和稳定条件 不稳定的平衡状态不稳定的平衡状态稳定的平衡状态稳定的平衡状态振幅稳定条件：振幅稳定条件：FA1AuiuiAFA1AuiuiABA: 稳定的平衡点稳定的平衡点B: 不稳定的平衡点不稳定的平衡点0 iAiuuiuFA相位稳定条件：相位稳定条件： 0 2 2 0 iAiuu 并联振荡回路的输出电压与输入电流的相位差并联

2、振荡回路的输出电压与输入电流的相位差串联振荡回路的回路电流与输入电压的相位差串联振荡回路的回路电流与输入电压的相位差满足以上关系满足以上关系 4.2.3 反馈振荡电路的判断方法反馈振荡电路的判断方法放大器工作在甲类；放大器工作在甲类；是否满足起条件和振荡的幅值平衡条件；是否满足起条件和振荡的幅值平衡条件；是否满足振荡的相位平衡条件（即正反馈）；是否满足振荡的相位平衡条件（即正反馈）；是否满足振荡平衡的稳定条件；是否满足振荡平衡的稳定条件； （主要考虑相位稳定条件）（主要考虑相位稳定条件） 4.2.4 振荡器的频率稳定度振荡器的频率稳定度)(bcbecebebefXXjUjXUU 4.3 LC振

3、荡器振荡器 4.3.1 互感耦合振荡器互感耦合振荡器 4.3.2 三点式振荡器三点式振荡器1. 电路组成法则电路组成法则1234ABCD4321DCBATitleNumberRevisionSizeBDate:22-Oct-2004Sheet of File:F:王平教案通信电路circuit第四章.DdbDrawn By:XbeXceXbc0 cebcbeXXXcecebeXUX 0 0 cebeXXXbe与与Xce为同性质的电抗，为同性质的电抗，Xbc为异性质的电抗。为异性质的电抗。 2. 电容三点式电路（电容三点式电路（coplitts 电路）电路）1234ABCD4321DCBATit

4、leNumberRevisionSizeBDate:24-Oct-2004Sheet of File:F:王平教案通信电路circuit第四章.DdbDrawn By:CbCcC1C2Rb1Rb2ReRLLUCC1234ABCD4321DCBATitleNumberRevisionSizeBDate:24-Oct-2004Sheet of File:F:王平教案通信电路circuit第四章.DdbDrawn By:C1C2Re0ReRLL1234ABCD4321DCBAT itleN um berR evisionSizeBD ate:24-O ct-2004Sheet of File:F:王

5、 平 教 案 通 信 电 路 circuit第 四 章 .D dbD raw n B y:C1C2ReRLLCberereCbeg um i+_iuebc+_fuicuuA 1234ABCD4321DCBATitleNumberR evisionSizeBDate:24-Oct-2004Sheet of File:F:王 平 教 案 通 信 电 路 circuit第 四 章 .DdbDrawn B y:C1C2reRLLCbereg um i+_iuebc+_cuebCCC22 F 取值一般为取值一般为1/81/2LC10 0/eLLRRR 回路谐振时：回路谐振时：/eLmrRgA eLmgg

6、g eeegnrg21 nuuFcf 起振条件：起振条件：1 AFeLmggng eLmnggng 1211CCCn 振荡频率：振荡频率：2121CCCCC )/(12eeerRnr 2nre 3. 电感三点式振荡电路（电感三点式振荡电路（Hartley电路）电路）1234ABCD4321DCBATitleNumberRevisionSizeBDate:24-Oct-2004Sheet of File:F:王平教案通信电路circuit第四章.DdbDrawn By:CbCcRb1Rb2ReRLL3UCCL4CeL1L2C321LC10 振荡频率：振荡频率：MLLL221 起振条件：起振条件：

7、eLmnggng 1MLLMLnF2212 F 取值一般为取值一般为1/101/21234ABCD4321DCBATitleNumberRevisionSizeBDate:24-Oct-2004Sheet of File:F:王平教案通信电路circuit第四章.DdbDrawn By:CRe0ReRLL1L2321电容三点式和电感三点式振荡器的优缺点：电容三点式和电感三点式振荡器的优缺点：电容三点式振荡器电容三点式振荡器 优点：输出信号中的高次谐波分量小，输出波形好。优点：输出信号中的高次谐波分量小，输出波形好。 缺点：缺点：1. 反馈系数与电容有关，如果改变电容调整振反馈系数与电容有关，如

8、果改变电容调整振 荡频率，有可能影响起振。荡频率，有可能影响起振。 2. 频率稳定度不高。频率稳定度不高。电感三点式振荡器电感三点式振荡器 优点：改变电容调整振荡频率时，不会影响起振。优点：改变电容调整振荡频率时，不会影响起振。 缺点：缺点：1. 输出信号中高次谐波分量多，输出波形较差。输出信号中高次谐波分量多，输出波形较差。 2. 频率稳定度不高。频率稳定度不高。例例4.3：例例4.4： 4. 克拉泼克拉泼(clapp)电路电路1234ABCD4321DCBATitleNumberRevisionSizeBDate:24-Oct-2004Sheet of File:F:王平教案通信电路cir

9、cuit第四章.DdbDrawn By:CbC3C1C2Rb1Rb2ReRLLUCCRCCL 10 3211111CCCC 其中:C1 C3 , C2 C3 31LC 缺点：调节频率时会改变电路的接入系数，从而使缺点：调节频率时会改变电路的接入系数，从而使 输出信号的幅值不稳定。输出信号的幅值不稳定。 5. 西勒西勒(seiler)电路电路1234ABCD4321DCBATitleNumberRevisionSizeBDate:24-Oct-2004Sheet of File:F:王平教案通信电路circuit第四章.DdbDrawn By:CbC3C1C2Rb1Rb2ReLUCCRCC433

10、21311111CCCCC 其中:C1 , C2 C3 , C4 ) (1340CCL )(143CCL 改变改变C4不会改变输出信号的幅值。不会改变输出信号的幅值。4.4 晶体振荡器晶体振荡器 4.4.1 石英晶体的阻抗频率特性石英晶体的阻抗频率特性石英晶体的特性：石英晶体的特性： 1. 品质因数高，固有频率稳定；品质因数高，固有频率稳定； 2. 晶体振动的多谐性。晶体振动的多谐性。等效电路：等效电路：1234ABCD4321DCBATitleNumberRevisionSizeBDate:8-Sep-2000 Sheet of File:E:教 案 circuit第 二 章 .DdbDra

11、wn By:C0LqCqrq1234ABCD4321DCBATitleNumberRevisionSizeBDate:10-Sep-2000Sheet of File:E:教案circuit第二章.DdbDrawn By:qCC 0qL特别大；特别大；qC很小；很小；A.都由晶体的尺寸决定都由晶体的尺寸决定, 因而谐振频率非常稳定因而谐振频率非常稳定. qqqqrLQ 250000125000 B.串联谐振频率：串联谐振频率：qqqCLf 21 并联谐振频率：并联谐振频率：qqqpCCCCLf 0021 qqqCCCCL 0021 01CCfqq 1234ABCD4321DCBATitleNu

12、mberRevisionSizeBDate:8-Sep-2000 Sheet of File:E:教 案 circuit第 二 章 .DdbDrawn By:C0LqCqrqeXfqf0pf容性容性感性感性容性容性 4.4.2 晶体振荡器电路晶体振荡器电路晶体振荡器分类晶体振荡器分类并联型：石英晶体作为并联型：石英晶体作为电感电感元件接入电路中；元件接入电路中；串联型：石英晶体作为串联型：石英晶体作为短路短路元件接入电路中。元件接入电路中。 1. 皮尔斯（皮尔斯（pierce）振荡电路）振荡电路1234ABCD4321DCBATitleNumberRevisionSizeBDate:25-Oc

13、t-2004Sheet of File:F:王平教案通信电路circuit第四章.DdbDrawn By:CbCcC1C2Rb1Rb2ReRLLcUCC1234ABCD4321DCBATitleNumberR evisionSizeBDate:27-Oct-2004Sheet of File:F:王 平 教 案 通 信 电 路 circuit第 四 章 .DdbDrawn B y:C1C2Re0ReRLLqC0Cq特点：特点：1. 振荡回路与晶体管、负载之间的耦合很弱，所以外电路振荡回路与晶体管、负载之间的耦合很弱，所以外电路 中的不稳定参数对振荡回路的影响很小。中的不稳定参数对振荡回路的影响

14、很小。2. CLfq 210 LqLqCCCCCCC 00)(2121CCCCCL 3. 频率稳定性好。频率稳定性好。 2. 密勒（密勒（miller）振荡电路）振荡电路1234ABCD4321DCBATitleNumberRevisionSizeBDate:26-Oct-2004Sheet of File:F:王平教案通信电路circuit第四章.DdbDrawn By:1MHz10M2.2K0.02u300pCgd61122uccU 3. 泛音晶体振荡电路泛音晶体振荡电路1234 ABCD4321DCBATitleNumberRevisionSizeBDate:26-Oct-2004She

15、et of File:F:王平教案通信电路circuit第四章.DdbDrawn By:C2C1C3LL,C1组成回路的作用：组成回路的作用： 使频率小于所需信号频率的信号不满足振荡的使频率小于所需信号频率的信号不满足振荡的相位平衡条件。相位平衡条件。 4. 串联型晶体振荡器串联型晶体振荡器1234ABCD4321DCBATitleNumberRevisionSizeBDate:27-Oct-2004Sheet of File:F:王平教案通信电路circuit第四章.DdbDrawn By:CbCcC1C2Rb1Rb2ReLUCCRCcC31234 ABCD4321DCBATitleNumb

16、erRevisionSizeBDate:27-Oct-2004Sheet of File:F:王平教案通信电路circuit第四章.DdbDrawn By:C1C2ReLC34.5 压控振荡器压控振荡器 4.5.1 变容二极管变容二极管特点：结电容随反向电压变化。特点：结电容随反向电压变化。nBjjUuCC)1(0 0jC0 u：变容二极管偏置电压：变容二极管偏置电压 时的电容；时的电容；BU：变容二极管：变容二极管PN结的内建电位差；结的内建电位差；n：变容二极管结电容变化指数。：变容二极管结电容变化指数。变容二极管的表示方法：变容二极管的表示方法：utjCtujC若变容二极管两端加反向电压

17、：若变容二极管两端加反向电压： uUuQnBmQjjUtUUCC)cos1 (0 nQtmC)cos( 1nQBmnBQBjtUUUUUUC)cos1 ()(0 QBmUUUm 调制深度调制深度tUUmQ cos1234ABCD4321DCBATitleNumberRevisionSizeBDate:22-Nov-2000Sheet of File:E:教 案 circuit第 十 章 .ddbDrawn By:T1CcCC1DL1.L2VccU uCCU 4.5.2 变容二极管压控振荡器变容二极管压控振荡器变容二极管的控制电压：变容二极管的控制电压： uUUuCC uUQ CLtf121)(

18、 jCjCCCCCCC 1f0fu压控灵敏度：压控灵敏度：ufS 1234ABCD4321DCBATitleNumberRevisionSizeBDate:29-Oct-2004Sheet of File:F:王平教案通信电路circuit第四章.DdbDrawn By:R4R3R2R1C31000PCjLC20.5PC11PC41000PC51000P15V-15V10V u1234ABCD4321DCBATitleNumberRevisionSizeBDate:29-Oct-2004Sheet of File:F:王平教案通信电路circuit第四章.DdbDrawn By:R4CjC2C1L LCtf 21)(jCCCC111121 4.5.3 晶体压控振荡器晶体压控振荡器1234ABCD4321DCBATitleNumberRevisionSizeBDate:29-Oct-2004Sheet of File:F