第4章正弦波振荡器

1、第第4 4章章 正弦波振荡器正弦波振荡器高频电子线路高频电子线路1第4章 正弦波振荡器 4.1 反馈振荡器的原理 4.2 LC 振 荡 器4.3 振荡器的频率稳定度4.4 LC振荡器的设计方法4.5 石英晶体振荡器 4.6 振荡器中的几种现象第第4 4章章 正弦波振荡器正弦波振荡器高频电子线路高频电子线路2概概 述述1.作用及分类作用及分类 振荡器是一种能自动地将直流电源能量转换为一定波形的振荡器是一种能自动地将直流电源能量转换为一定波形的交变振荡信号能量的转换电路。它与放大器的区别交变振荡信号能量的转换电路。它与放大器的区别: 无需外加无需外加激励信号激励信号, 就能产生具有一定频率、一定波

2、形和一定振幅的交就能产生具有一定频率、一定波形和一定振幅的交流信号。流信号。 根据所产生的波形不同根据所产生的波形不同, 可将振荡器分成正弦波振荡器和可将振荡器分成正弦波振荡器和非正弦波振荡器两大类。前者能产生正弦波非正弦波振荡器两大类。前者能产生正弦波, 后者能产生矩形后者能产生矩形波、波、 三角波、三角波、 锯齿波等。锯齿波等。 本章仅介绍正弦波振荡器。本章仅介绍正弦波振荡器。 常用正弦波振荡器主要由决定振荡频率的选频网络和维持常用正弦波振荡器主要由决定振荡频率的选频网络和维持振荡的正反馈放大器组成振荡的正反馈放大器组成, 这就是反馈振荡器。按照选频网络这就是反馈振荡器。按照选频网络所采用

3、元件的不同所采用元件的不同, 正弦波振荡器可分为振荡器、振正弦波振荡器可分为振荡器、振荡器和晶体振荡器等类型。荡器和晶体振荡器等类型。第第4 4章章 正弦波振荡器正弦波振荡器高频电子线路高频电子线路3 其中振荡器和晶体振荡器用于产生高频正弦波其中振荡器和晶体振荡器用于产生高频正弦波, 振荡器用于产生低频正弦波。正反馈放大器既可以由振荡器用于产生低频正弦波。正反馈放大器既可以由晶体管、晶体管、 场效应管等分立器件组成场效应管等分立器件组成, 也可以由集成电路组也可以由集成电路组成。成。 另外还有一类负阻振荡器另外还有一类负阻振荡器, 它是利用负阻器件所组成它是利用负阻器件所组成的电路来产生正弦波

4、的电路来产生正弦波, 主要用在微波波段主要用在微波波段, 本书不作介绍。本书不作介绍。 2.应用应用 无线电发射机中的载波；无线电发射机中的载波； 超外差接收机中的本地振荡；超外差接收机中的本地振荡； 电子测量仪器中的信号源；电子测量仪器中的信号源； 数字系统中的时钟信号等。数字系统中的时钟信号等。第第4 4章章 正弦波振荡器正弦波振荡器高频电子线路高频电子线路4第第4 4章章 正弦波振荡器正弦波振荡器高频电子线路高频电子线路54.1 反馈振荡器的原理 一、反馈振荡器的原理分析一、反馈振荡器的原理分析 1、反馈振荡器的组成、反馈振荡器的组成 反馈振荡器由放大器和反馈网络两大部分组成反馈振荡器由

5、放大器和反馈网络两大部分组成。 反馈型振荡器的原理框图如图反馈型振荡器的原理框图如图4-1所示。由图可见所示。由图可见, 反馈型振荡器是由反馈型振荡器是由放大器和反馈网络组成的一个闭合环放大器和反馈网络组成的一个闭合环路路, 放大器通常是以某种选频网络放大器通常是以某种选频网络(如振荡回路如振荡回路)作负载作负载, 是是一调谐放大器一调谐放大器, 反馈网络一般是由无源器件组成的线性网反馈网络一般是由无源器件组成的线性网络。络。 第第4 4章章 正弦波振荡器正弦波振荡器高频电子线路高频电子线路6第第4 4章章 正弦波振荡器正弦波振荡器高频电子线路高频电子线路7( )( )( )isiU sUsU

6、 s( )( )( ) ( )( )iiU sT sK s F sU s (4-1) (4-2) (4-3) (4-4) (4-5) (4-6)得 其中T(s)称为环路增益称为环路增益： 2、自激振荡的条件分析、自激振荡的条件分析 根据图4.1.1，闭环电压放大倍数闭环电压放大倍数 Ku(s)： ( )( )ouSUsKUs( )( )( )ioU sF sUs( )( )( )oiUsK sU s电压反馈系数为电压反馈系数为F(s)，则开环电压放大倍数为开环电压放大倍数为K(s)：由( )( )( )1( ) ( )1( )uK sK sKsK s F sT s第第4 4章章 正弦波振荡器正

7、弦波振荡器高频电子线路高频电子线路8自激振荡的条件：就是环路增益为自激振荡的条件：就是环路增益为1, 即即 1)()()(jFjKjT(4-7) 通常又称为振荡器的平衡条件振荡器的平衡条件。 由式(4-5)还可知,)()(,1)(,)()(,1)(sUsUjTsUsUjTiiii形成增幅振荡增幅振荡 形成减幅振荡减幅振荡(4-8)第第4 4章章 正弦波振荡器正弦波振荡器高频电子线路高频电子线路9二、平衡条件二、平衡条件 根据前面分析，振荡器的根据前面分析，振荡器的平衡条件平衡条件即为即为 2 , 1 , 021)(1)()()(nnKFjTjFjKjTFKT也可以表示为：(4-9a) (4-9

8、b) 式(4-9a)和(4-9b)分别称为振幅平衡条件振幅平衡条件和相位平衡条件相位平衡条件。 现以单调谐谐振放大器为例现以单调谐谐振放大器为例来看K(j)与F(j)的意义。 若 由式(4-2)可得bicoUUUU, 这个条件是在其振荡频率上才满足的，其他频率不满足，因此可由平衡条件求出振荡频率。第第4 4章章 正弦波振荡器正弦波振荡器高频电子线路高频电子线路10LfccbcbcioZjYIUUIUUUUjK)()(4-10) 式中, ZL为放大器的负载阻抗为放大器的负载阻抗LjLccLeRIUZ(4-11) Yf(j)为晶体管的正向转移导纳晶体管的正向转移导纳。 fjfbcfeYUIjY)(

9、4-12) 第第4 4章章 正弦波振荡器正弦波振荡器高频电子线路高频电子线路11 现引入现引入 与与F(j)反号的反馈系数反号的反馈系数F(j)cijUUjFeFjFF)()(4-13) 这样, 振荡条件可写为振荡条件可写为 1)()()()()(jFZjYjFZjYjTLfLf(4-14) 振幅平衡条件和相位平衡条件分别可写为振幅平衡条件和相位平衡条件分别可写为 2 , 1 , 021nnFRYFLfLf(4-15a) (4-15b) 值得说明的是：值得说明的是：（1）平衡时电源供给的能量等于环路消耗的能量；（2）通常环路只在某一特定频率上才满足相位条件。 第第4 4章章 正弦波振荡器正弦波

10、振荡器高频电子线路高频电子线路12三、三、起振条件 振荡电路一般在起振开始时，产生的信号电压较小，故为了使振荡过程中输出幅度不断增加, 应使反馈回来的信号比输入到放大器的信号大, 即振荡开始时应为增幅振荡, 因而由式(4-8)可知1)(jT称为自激振荡的起振条件, 也可写为 , 2 , 1 , 021)(nnFRYjTFLfTLf(4-16a) (4-16b) 式(4-16a)和(4-16b)分别称为起振的振幅条件起振的振幅条件和相位条件相位条件, 其中起振的相位条件即为正反馈条件起振的相位条件即为正反馈条件。 第第4 4章章 正弦波振荡器正弦波振荡器高频电子线路高频电子线路13 图 4-2

11、振幅条件的图解表示 起振过程起振过程：开始增幅振荡 放大器非线性 稳幅振荡注意：该过程很短暂K，1/F第第4 4章章 正弦波振荡器正弦波振荡器高频电子线路高频电子线路14四、稳定条件四、稳定条件 1、振荡器稳定概念的提出振荡器稳定概念的提出： 振荡器在工作过程中振荡器在工作过程中, 不可避免地要受到各种外界因素不可避免地要受到各种外界因素变化的影响变化的影响, 如电源电压波动、如电源电压波动、 温度变化、温度变化、 噪声干扰等。噪声干扰等。 这这些不稳定因素将引起放大器和回路的参数发生变化些不稳定因素将引起放大器和回路的参数发生变化, 结果使结果使（0）或）或T（0）变化）变化, 破坏原来的平

12、衡条件。破坏原来的平衡条件。 如果通过如果通过放大和反馈的不断循环放大和反馈的不断循环, 振荡器越来越偏离原来的平衡状态振荡器越来越偏离原来的平衡状态, 从而导致振荡器停振或突变到新的平衡状态从而导致振荡器停振或突变到新的平衡状态, 则表明原来的则表明原来的平衡状态是不稳定的。反之平衡状态是不稳定的。反之, 如果通过放大和反馈的不断循如果通过放大和反馈的不断循环环, 振荡器能够产生回到原平衡点的趋势振荡器能够产生回到原平衡点的趋势, 并且在原平衡点附并且在原平衡点附近建立新的平衡状态，则表明原平衡状态是稳定的。近建立新的平衡状态，则表明原平衡状态是稳定的。 第第4 4章章 正弦波振荡器正弦波振

13、荡器高频电子线路高频电子线路152 2、振荡器的稳定条件振荡器的稳定条件 当外界因素，如温度、湿度、电源电压等都将使振荡器当外界因素，如温度、湿度、电源电压等都将使振荡器的工作状态受到影响，改变平衡条件，使振荡器的频率不稳的工作状态受到影响，改变平衡条件，使振荡器的频率不稳定或者停振。因此必须考虑振荡器的稳定工作条件定或者停振。因此必须考虑振荡器的稳定工作条件。 稳定：稳定：当干扰时，经过放大器内部循环，能在原来的平衡点附当干扰时，经过放大器内部循环，能在原来的平衡点附 近建立起新的平衡，干扰消失后，又回到原来的平衡点。近建立起新的平衡，干扰消失后，又回到原来的平衡点。 不稳定：不稳定：当干扰

14、时，使其偏离原来的平衡点，或者干脆停振，当干扰时，使其偏离原来的平衡点，或者干脆停振， 而当干扰消失后，不能使其回到原来的平衡点。而当干扰消失后，不能使其回到原来的平衡点。(1)1)振幅稳定条件振幅稳定条件 要达到振幅稳定，振荡器在平衡点处的环路增益应该是要达到振幅稳定，振荡器在平衡点处的环路增益应该是随输入负斜率变化。随输入负斜率变化。第第4 4章章 正弦波振荡器正弦波振荡器高频电子线路高频电子线路160iiAUUiKU 振幅定件：UiT()UiBUiAAB1 斜率越大，越稳定。斜率越大，越稳定。 例如图例如图4-34-3 如果如果A A点是原来的平衡点，点是原来的平衡点，当干扰过后，它必将

15、稳定在当干扰过后，它必将稳定在A A点，因此，点，因此，A A 点是稳定的，而点是稳定的，而如果原来在如果原来在B B点，正向干扰后点，正向干扰后它将在它将在A A点建立新的平衡，负点建立新的平衡，负向可能使之停振，所以向可能使之停振，所以B B点是点是不稳定的。不稳定的。(4-15)图4-3振幅稳定示例第第4 4章章 正弦波振荡器正弦波振荡器高频电子线路高频电子线路17(2)(2)相位稳定条件相位稳定条件 当外界因素使振荡不满足当外界因素使振荡不满足（）=0=0时，此时产生一个时，此时产生一个T T0,0,则表明反馈后的相位超前，振荡频率将增加则表明反馈后的相位超前，振荡频率将增加, ,如如

16、T T0, 1，正反馈；，正反馈；平衡条件：平衡条件：KF = 1，正反馈；，正反馈；1. 3. 稳定条件：分压式偏置，并联谐振回路。稳定条件：分压式偏置，并联谐振回路。第第4 4章章 正弦波振荡器正弦波振荡器高频电子线路高频电子线路19五、振荡线路举例五、振荡线路举例互感耦合振荡器互感耦合振荡器 图图4-4是一是一LC振荡器的实际电路振荡器的实际电路, 图中反馈网络由图中反馈网络由L和和L1间的互感间的互感M担任担任, 因而称为因而称为互感耦合式的反馈振荡器互感耦合式的反馈振荡器, 或称为变压器耦合振荡器或称为变压器耦合振荡器。 第第4 4章章 正弦波振荡器正弦波振荡器高频电子线路高频电子线

17、路20 有关同名端的极性 同名端的极性同名端的极性第第4 4章章 正弦波振荡器正弦波振荡器高频电子线路高频电子线路21 变压器变压器反馈反馈LC振荡电路的振荡频率振荡电路的振荡频率与并联与并联LC谐振电路相同，谐振电路相同，为为: :LCf210第第4 4章章 正弦波振荡器正弦波振荡器高频电子线路高频电子线路22二、工作原理二、工作原理L LC C+iUoU+变压器反馈式振荡器交流通路变压器反馈式振荡器交流通路fU+第第4 4章章 正弦波振荡器正弦波振荡器高频电子线路高频电子线路23例4.1.1试分析下图电路是否可能产生振荡解：该电路由共基放大电路和LC反馈选频网络构成，在LC回路的谐振频率上

18、构成正反馈，满足相位平衡条件。而共基放大电路具有较大增益，又具有内稳幅作用，因此合理选择电路参数可满足振幅起振和平衡调节故此电路可能产生振荡。第第4 4章章 正弦波振荡器正弦波振荡器高频电子线路高频电子线路24 图 4 7是一些常见振荡器的高频电路。图图 4 7 几种常见振荡器的高频电路几种常见振荡器的高频电路 第第4 4章章 正弦波振荡器正弦波振荡器高频电子线路高频电子线路254.2 LC 振 荡 器 一、一、振荡器的组成原则 1、振荡基本电路、振荡基本电路三端式的概念三端式的概念 基本电路就是通常所说的三端式基本电路就是通常所说的三端式(又称三点式又称三点式)的振荡器的振荡器, 即即LC回

19、路的三个端点与晶体管的三个电极分别连接而成的电回路的三个端点与晶体管的三个电极分别连接而成的电路路, 如图如图4-5所示。所示。 Ic.VUb.Uc.X2X1X3I.图 4-5三端式振荡器的组成 第第4 4章章 正弦波振荡器正弦波振荡器高频电子线路高频电子线路26 2、三端式振荡电路的构成原则、三端式振荡电路的构成原则 根据谐振回路的性质根据谐振回路的性质, 谐振时回路应呈纯电阻性谐振时回路应呈纯电阻性, 因而因而有：有：0321XXX(4-21) 因此三个电抗元件不能是同性质元件三个电抗元件不能是同性质元件。一般情况下, 回路Q值很高, 因此回路电流远大于晶体管的基极电流 İb 、集电极电流

20、 İ c以及发射极电流 İe, 故由图4-5有21bcUjX IUjX I (4-22a) (4-22b) 因此X1、 X2应为同性质的电抗元件应为同性质的电抗元件。 第第4 4章章 正弦波振荡器正弦波振荡器高频电子线路高频电子线路27 综上所述，从综上所述，从相位平衡条件判断图相位平衡条件判断图4-5电路能否振荡的原电路能否振荡的原则为：则为： (1) X1、 X2应为同性质的电抗元件应为同性质的电抗元件。 即与晶体管发射极相连的两个电抗元件性质相同，要么均为感性元件，要么均为容性元件。 (2) X3与与X1、 X2的电抗性质相反。的电抗性质相反。即与晶体管基极相连的两个电抗元件性质相反。

21、可以简称为：可以简称为：“射同余异射同余异”或或“射同基反射同基反”。第第4 4章章 正弦波振荡器正弦波振荡器高频电子线路高频电子线路28总结总结LC振荡电路工作判断方法：振荡电路工作判断方法：判断振荡器是否可能振荡：判断振荡器是否可能振荡： 1. 直流电路供电是否正确直流电路供电是否正确: 发射结正偏，集电结反偏；发射结正偏，集电结反偏； 2. 是否满足相位平衡条件：互感耦合振荡器用瞬时极性法是否满足相位平衡条件：互感耦合振荡器用瞬时极性法判断正反馈，判断正反馈，注意同名端、交流接地点注意同名端、交流接地点；三端式振荡器用；三端式振荡器用“射同余异射同余异”判断，注意判断，注意交流接地点、晶

22、体管的三个极，交流接地点、晶体管的三个极，尤其是发射极尤其是发射极。 判断振荡器是否能起振：判断振荡器是否能起振： 在满足相位平衡的条件下，还得判断是否满足振幅起振条件。在满足相位平衡的条件下，还得判断是否满足振幅起振条件。第第4 4章章 正弦波振荡器正弦波振荡器高频电子线路高频电子线路29 3. 三端式振荡器有两种基本电路三端式振荡器有两种基本电路 如图如图4-6所示。所示。 图图4-6 (a)中中X1和和X2为容性为容性, X3为感性为感性, 满足三端式振荡器的组成原则满足三端式振荡器的组成原则, 反馈网络反馈网络是由是由电容元件完电容元件完成成的的, 称为称为电容反馈振荡器电容反馈振荡器

23、, 也称为也称为考必兹考必兹(Colpitts)振荡振荡器。器。 LC2C1V(a)CL2L1V(b)X2X1X3X3X1X2 图 4-6两种基本的三端式振荡器(a) 电容反馈振荡器; (b) 电感反馈振荡器 第第4 4章章 正弦波振荡器正弦波振荡器高频电子线路高频电子线路30 图图4-6 (b)中中X1和和X2为感性为感性, X3为容性为容性, 满足三端式振荡满足三端式振荡器的组成原则器的组成原则, 反馈网络反馈网络是由是由电感元件完成电感元件完成的的, 称为称为电感电感反馈振荡器反馈振荡器, 也称为也称为哈特莱哈特莱(Hartley)振荡器。振荡器。 LC2C1V(a)CL2L1V(b)X

24、2X1X3X3X1X2 图 4-6两种基本的三端式振荡器(a) 电容反馈振荡器; (b) 电感反馈振荡器 第第4 4章章 正弦波振荡器正弦波振荡器高频电子线路高频电子线路31 图图 4-7是一些常见振荡器的高频电路是一些常见振荡器的高频电路.(d)Cbc(a)(b)(c)(e)(f)图 4-8 几种常见振荡器的高频电路 第第4 4章章 正弦波振荡器正弦波振荡器高频电子线路高频电子线路32二、二、电容反馈振荡器 图图 4-8(a)是一是一电容反馈振荡器的实际电路电容反馈振荡器的实际电路, 图图(b)是是其其交流等效电路交流等效电路。 1、元器件作用分析、元器件作用分析 CbR1R2CeReC1C

25、2EcLLc(a)VLC2C1V(b)第第4 4章章 正弦波振荡器正弦波振荡器高频电子线路高频电子线路33222121222121111111111()()()()()()()(mLiemieieoeLiemoeLieiemoeLgj LT jK jF jYj Cgj Lgj Lj Cgj Cgj Lj Lggj Cj Cgj Lgj Lggj Cj Cgj Cgj Lj Lgggj CLC 2)ieiej Lgj Cg第第4 4章章 正弦波振荡器正弦波振荡器高频电子线路高频电子线路34(a)RLC1C2CC1000 pFRE700 RB22 kCB0.033 FRB1*L1.3 H0.033

26、 FEC(15 V)2000 pF(b)REUiUoLRe0C1C2UfRL112b eCFCCC第第4 4章章 正弦波振荡器正弦波振荡器高频电子线路高频电子线路35三、三、电感反馈振荡器 图图4-9是一电感反馈振荡器的实际电路和交流等效是一电感反馈振荡器的实际电路和交流等效电路。电路。 1、振荡频率、振荡频率CbR1R2CeReL1CEc(a)VL2Ucb.Ub.CL2L1V(b)第第4 4章章 正弦波振荡器正弦波振荡器高频电子线路高频电子线路36 3 3、电容反馈式振荡器与电感反馈式振荡器特点、电容反馈式振荡器与电感反馈式振荡器特点比较比较 （1）两种线路都简单，容易起振。电感反馈振荡器只

27、要改变）两种线路都简单，容易起振。电感反馈振荡器只要改变抽头位置就可以改变反馈值抽头位置就可以改变反馈值F，而电容反馈振荡器需要改，而电容反馈振荡器需要改变变C1、C2的比值。的比值。 （2）晶体管在稳定振荡时工作在非线性状态，因此在回路上）晶体管在稳定振荡时工作在非线性状态，因此在回路上存在少量谐波电压。对于电容反馈振荡器，由于反馈是由存在少量谐波电压。对于电容反馈振荡器，由于反馈是由电容产生的，所以，高次谐波在电容上产生的反馈压降较电容产生的，所以，高次谐波在电容上产生的反馈压降较小；而对于电感反馈振荡器，反馈是由电感产生的，所以，小；而对于电感反馈振荡器，反馈是由电感产生的，所以，高次谐

28、波在电感上产生的反馈压降较大。因此电容反馈振高次谐波在电感上产生的反馈压降较大。因此电容反馈振荡器的输出波形比电感反馈振荡器的输出波形要好。荡器的输出波形比电感反馈振荡器的输出波形要好。 第第4 4章章 正弦波振荡器正弦波振荡器高频电子线路高频电子线路37（3 3）由于晶体管存在极间电容，对于电感反馈振荡器，极间电）由于晶体管存在极间电容，对于电感反馈振荡器，极间电容与回路电感并联，在频率高时极间电容影响大，有可能使容与回路电感并联，在频率高时极间电容影响大，有可能使电抗的性质改变，故电感反馈振荡器的工作频率不能过高；电抗的性质改变，故电感反馈振荡器的工作频率不能过高；电容反馈振荡器，其极间电

29、容与回路电容并联，不存在电抗电容反馈振荡器，其极间电容与回路电容并联，不存在电抗性质改变的问题，故工作频率可以较高。性质改变的问题，故工作频率可以较高。 （4 4）改变电容能够调整振荡器的工作频率。电容反馈振荡器在）改变电容能够调整振荡器的工作频率。电容反馈振荡器在改变频率时，反馈系数也将改变，影响了振荡器的振幅起振改变频率时，反馈系数也将改变，影响了振荡器的振幅起振条件，故电容反馈振荡器一般工作在固定频率；电感反馈振条件，故电容反馈振荡器一般工作在固定频率；电感反馈振荡器改变频率时，并不影响反馈系数，工作频带较电容反馈荡器改变频率时，并不影响反馈系数，工作频带较电容反馈振荡器的宽。需要指出的

30、是，电感反馈振荡器的工作频带也振荡器的宽。需要指出的是，电感反馈振荡器的工作频带也不会很宽，这是因为改变频率，将改变回路的谐振阻抗，可不会很宽，这是因为改变频率，将改变回路的谐振阻抗，可能使振荡器停振。能使振荡器停振。 综上所述，由于电容反馈振荡器具有工作频率高、波形好等优综上所述，由于电容反馈振荡器具有工作频率高、波形好等优点，在许多场合得到了应用点，在许多场合得到了应用.第第4 4章章 正弦波振荡器正弦波振荡器高频电子线路高频电子线路38四、四、两种改进型电容反馈振荡器 前面分析了电容反馈振荡器和电感反馈振荡器的原理和特点： 对于电容反馈振荡器电容反馈振荡器：输出波形较好、输出频率较高，但

31、振荡频率调节不方便； 对于电感反馈振荡器电感反馈振荡器：振荡频率调节比较方便，但输出波形较差、输出频率不能太高。 无论是电容反馈振荡器还是电感反馈振荡器，无论是电容反馈振荡器还是电感反馈振荡器，晶体管的极晶体管的极间电容均会对振荡频率有影响，而极间电容受环境温度间电容均会对振荡频率有影响，而极间电容受环境温度、电、电源电压等因素的影响较大，故他们的频率稳定度不高，需要源电压等因素的影响较大，故他们的频率稳定度不高，需要对其进行改进，因此得到两种改进型电容反馈振荡器对其进行改进，因此得到两种改进型电容反馈振荡器克克拉泼振荡器和西勒振荡器。拉泼振荡器和西勒振荡器。第第4 4章章 正弦波振荡器正弦波

32、振荡器高频电子线路高频电子线路39 1. 克拉泼振荡器克拉泼振荡器 图图4-10是克拉泼振荡器的实际电路和交流等效电路是克拉泼振荡器的实际电路和交流等效电路 。它是。它是用用电感电感L和可变电容和可变电容C3（C3C1、C2）的串联电路代替原来电的串联电路代替原来电感。感。R2R1ReCbEcRc(a)LC1C2C3(b)LRoC1C2C3V 图 4-11 克拉泼振荡器电路(a) 实际电路; (b) 交流等效电路 第第4 4章章 正弦波振荡器正弦波振荡器高频电子线路高频电子线路40 由图由图4-10可知可知, 回路的总电容回路的总电容为：为： 332111111213CCCCCCCC(4-35

33、) 31CpC (4-36) (4-37) 晶体管以部分接入的形式接入回路，减少了晶体管与晶体管以部分接入的形式接入回路，减少了晶体管与回路间的耦合，其回路间的耦合，其接入系数接入系数为：为：22301()LoCRp RRC 设并联谐振回路设并联谐振回路(电感两端）的谐振阻抗为电感两端）的谐振阻抗为R0,则则等效等效到晶体管到晶体管ce两端的负载电阻两端的负载电阻为：为：第第4 4章章 正弦波振荡器正弦波振荡器高频电子线路高频电子线路41 因此，因此，C1过大，负载电阻过大，负载电阻RL将很小，放大器的增益就低，将很小，放大器的增益就低，环路增益就小，可能导致振荡器停振环路增益就小，可能导致振

34、荡器停振。 振荡器的振荡器的振荡频率振荡频率和和反馈系数反馈系数分别为：分别为：2132111CCKLCLCF (4-38) (4-39) 第第4 4章章 正弦波振荡器正弦波振荡器高频电子线路高频电子线路42 由上面分析可得由上面分析可得： （1）由于电容C3远小于电容C1、C2，所以电容C1、C2对振荡器的振荡频率影响不大，因此可以通过调节可以通过调节C3调节振荡调节振荡频率频率； （2）由于反馈回路的反馈系数仅由C1与C2的比值决定，所以调节振荡频率不会影响反馈系数调节振荡频率不会影响反馈系数； （3）由于晶体管的极间电容与C1、C2并联，因此极间电容极间电容的变化对振荡频率的影响很小的变

35、化对振荡频率的影响很小； （4）由(4-37)可知，当通过调节C3调节振荡频率时，负载电阻RL将随之改变，导致放大器的增益变化，因此调节频率调节频率时有可能因环路增益不足而停振，故主要用于固定频率或窄时有可能因环路增益不足而停振，故主要用于固定频率或窄带的场合。带的场合。第第4 4章章 正弦波振荡器正弦波振荡器高频电子线路高频电子线路43 2. 西勒振荡器西勒振荡器 图图4-11是西勒振荡器的实际电路和交流等效电路。是西勒振荡器的实际电路和交流等效电路。 它的主要它的主要特点特点, 就是与电感就是与电感L并联一可变电容并联一可变电容C4，同样有同样有C300时，那么时，那么X Xf f为容性电

36、抗，为容性电抗，使初级总电容减小，则振荡频率为使初级总电容减小，则振荡频率为 。（3 3）如）如L=0，初级谐振时，次级初级谐振时，次级X X2 200时，那么时，那么X Xf f为感性电抗，为感性电抗，使初级总电感增大，则振荡频率为使初级总电感增大，则振荡频率为 。 可以看出，这种振荡器有三个振荡频率，它取决于初级可以看出，这种振荡器有三个振荡频率，它取决于初级和次级参数以及耦合系数。和次级参数以及耦合系数。的的情情况况。条条件件，来来分分析析满满足足相相位位的的影影响响，即即和和忽忽略略00 LfFfF 第第4 4章章 正弦波振荡器正弦波振荡器高频电子线路高频电子线路79三、振荡器的频率占据现象 在一般在一般LC振荡器中振荡器中,若从外部引入一频率为若从外部引入一频率为fs的信号的信号,当当fs接近振荡器原来的振荡频率接近振荡器原来的振荡频率f1时时,会发生会发生占据现象占据现象,表现表现为为当当fs接近接近f1时时,振荡器