第4章+正弦波振荡器gyx

正弦波振荡电路正弦波振荡器的概念概念一种能量转换装置无需外加信号，自动地将直流电能转换成具有一定频率、一定幅度和一定波形的交流信号分类正弦波振荡器反馈式振荡器负阻振荡器非正弦波振荡器反馈振荡器的工作原理要点反馈振荡器振荡的基本原理振荡的平衡条件和起振条件1振荡的平衡条件2振荡的起振条件振荡的稳定条件1振幅稳定条件2相位稳定条件正弦波振荡电路的组成要点反馈振荡器振荡的基本原理自激振荡自激振荡现象不外接信号将输出信号的一部分正反馈到输入端以代替输入信号输出端仍有一定频率和幅度的信号输出反馈振荡器振荡的基本原理原理分析当开关S在1的位置开关由1接到2位置放大器和反馈网路构成一个闭环回路正弦波振荡器构成框图正弦波振荡器构成要点反馈振荡器结构利用选频网络筛选出所需的正弦波LC振荡器晶体振荡器振荡的工作条件振荡器的工作条件起振条件电路开始工作时的条件平衡条件输出能够维系电路输入的条件稳定条件

振荡器不易受外界干扰从而产生稳定振荡信号输出的条件振荡的平衡条件振荡的振幅和相位平衡条件振幅平衡条件：相位平衡条件：振荡的起振条件起振条件可以归结相位起振条件：振幅起振条件：振荡的稳定条件振幅稳定条件相位稳定条件软激励硬激励振幅稳定条件相位稳定条件正弦波振荡电路的组成要点(1)放大电路由三极管或集成运算放大器组成，具有足够大的电压放大倍数，以能够获得较大的输出电压(2)反馈回路必须引入正反馈，把输出信号反馈到输入端，作为放大器的输入信号(3)选频回路用于确定振荡频率，使电路中只有这种频率的信号才能满足自激振荡的条件而产生振荡正弦波振荡器的分析判断正弦波振荡器能否振荡(1)是否满足相位起振条件(2)放大电路的结构是否合理，有无放大能力，静态工作点是否合适(3)是否满足幅度起振条件变压器反馈LC振荡器变压器反馈LC振荡器的交流通路如图所示试分析图示电路是否满足相位起振条件(a)图电路分析共射极电路信号由发射极输入，由集电极输出输出信号在二次线圈两端形成反馈电压送回到放大器的输入端瞬时极性分析输出电压和输入电压反相根据同名端输出电压和反馈电压也反向输入电压与反馈电压同相(b)图电路分析共基极电路信号由发射极输入，集电极输出输出信号在二次线圈两端形成反馈电压送回到放大器的输入端瞬时极性分析输出电压和输入电压同相根据同名端输出电压和反馈电压反向输入电压与反馈电压反相基本组态与电压关系-瞬时极性法小结振荡器原理起振条件平衡条件稳定条件变压器反馈振荡器瞬时极性法LC振荡器LC振荡器要点概念以LC谐振回路作为选频网路的反馈式振荡器振荡频率由振荡回路的总电感和总电容决定基本种类变压器反馈LC振荡器三端振荡器三端振荡器基本工作原理三端振荡器构成法则三端振荡器的构成原则“射同基反”“源同栅反”基本的三端振荡器电容三点式电感三点式电感三点式振荡器又称为哈特莱（Hartley）振荡器电感三点式振荡器分析等效电路电路的振荡频率电容三点式振荡器又称为考毕兹（Colpitts）振荡器等效电路

iU+-oU+-fU+-(a)(b)CCV1BR2BRLCC1C2CERLRER1BR1C2CLLR1C2CLC(c)BC电容三点式振荡器分析例画出图示各电路的交流通路，并根据相位平衡条件，判断电路能否产生振荡，如果能,求出振荡频率。等效电路例例改进电容三点式振荡器克拉泼振荡电路等效电路克拉泼振荡器分析克拉泼电路特点西勒振荡器电路西勒电路解决了克拉拨电路在大的频率范围内工作时振荡器停振问题。例有一LC振荡电路如图所示，试分析该电路，画出电路的交流通路，并求出振荡频率。小结三端振荡器构成原则基本电路电容三点式电感三点式改进振荡器克拉泼振荡器西勒振荡器三端振荡器设计三端振荡器设计原则振荡器电路类型的选择LC振荡器一般工作在几百千赫兹至几百兆赫兹范围短波收音机中，为简化电路常用变压器反馈振荡器做本地振荡器。晶体管的选择直流馈电线路的选择振荡回路元件选择反馈回路元件选择振荡器的频率和幅度稳定度稳定度指标振荡器输出的信号即要满足一定的频率和幅度要求使用频率稳定度和幅度稳定度这两个重要的性能指标来衡量一个振荡器电路频率稳定度对一个振荡器而言尤为重要频率稳定度

频率绝对偏差频率稳定度指在规定时间内，规定的温度、湿度、电源电压等变化范围内，振荡频率的相对变化量。按照所规定时间的不同，频率稳定度分为一天以上乃至几个月内振荡频率相对变化量主要由于器件老化。一天之内振荡频率的相对变化量主要由于温度、电源电压等外界因素变化长期频率稳定度短期频率稳定度瞬时频率稳定度秒或毫秒内振荡频率的相对变化量由电路内部噪声或突发性干扰引起。中波广播电台发射机的频率稳定度为电视发射机的频率稳定度为普通信号发生器的频率稳定度为~标准信号发生器的频率稳定度为~影响频率稳定的因素主要影响因素振荡回路参数回路品质因素Q振荡频率主要取决于谐振回路参数，也与其它元器件参数有关。当外界因素变化影响这些参数，而电路本身稳频能力差时，就导致频率不稳定。导致频率不稳定的因素温度、电源电压和负载等外界因素的影响外因：内因：影响回路电感线圈的电感量和电容器的电容量；改变晶体管结电容、结电阻；影响晶体管工作点和工作状态，使晶体管等效参数发生变化。影响晶体管工作点和工作状态，使晶体管等效参数发生变化。影响回路Q值和振荡频率导致频率不稳定的因素温度、电源电压和负载等外界因素的影响外因：内因：主要利用谐振回路的相频特性实现。振荡频率处相频特性曲线越陡，稳频效果越好。振荡电路的稳频能力

1.提高回路Q值；2.使振荡频率接近回路谐振频率。提高频率稳定度的主要措施1.减小外界因素变化的影响

将决定振荡频率的主要元件或整个振荡器置于恒温槽

采用高稳定度直流稳压电源

采用金属屏蔽罩

采用减震器

采用密封工艺减小大气压力和湿度的影响在振荡器和负载之间加缓冲器提高频率稳定度的主要措施1.减小外界因素变化的影响回路标准性越高，频率稳定度越好。2.提高谐振回路的标准性谐振回路在外界因素变化时，保持其谐振频率不变的能力，称为谐振回路的标准性。品质因素对频率稳定度的影响提高频率稳定度的主要措施1.减小外界因素变化的影响选用高质量的参数稳定的回路电感器和电容器。2.提高谐振回路的标准性选用具有不同温度系数的电感和电容构成谐振回路通常电感为正温度系数，电容的温度系数有正有负。提高频率稳定度的主要措施1.减小外界因素变化的影响选用高质量的参数稳定的回路电感器和电容器。2.提高谐振回路的标准性选用具有不同温度系数的电感和电容构成谐振回路改进安装工艺，缩短引线、加强引线机械强度。减小分布电感和分布电容及其变化量。提高频率稳定度的主要措施1.减小外界因素变化的影响选用高质量的参数稳定的回路电感器和电容器。2.提高谐振回路的标准性选用具有不同温度系数的电感和电容构成谐振回路改进按照工艺，缩短引线、加强引线机械强度。减小晶体管极间电容在总电容中的比例。减小管子输入、输出阻抗及其变化量对回路的影响。增加回路总电容量，减小晶体管与谐振回路间的耦合。回路总电容量不可过大，否则L过小，不利稳频振幅稳定度指在规定条件下，输出信号幅度的相对变化量。

Uo

为输出电压的标称值，∆U为实际输出电压与标称值之差。振幅稳定度表示为稳幅措施内稳幅外稳幅采用高稳定的直流稳压电源减小负载与振荡器的耦合石英晶体振荡器石英晶体振荡器要点石英振荡器特性等效电路和电抗特性晶体振荡器电路的分类并联型石英晶体振荡器串联型石英晶体振荡器石英谐振器的结构和电路符号

石英晶体的等效电路与电抗特性石英晶体电抗特性分析石英晶体振荡电路

并联型石英晶体振荡器串联型石英晶体振荡器并联型石英晶体振荡器并联型石英晶体振荡器是把石英晶体当做电感元件使用等效电路并联型石英晶体振荡器分析由三点式电路“射同基反”的构成原则晶体应呈现感性石英谐振器和电容C1、C2组成选频网络工作频率串联型石英晶体振荡器串联型石英晶体振荡器是把石英谐振器做一根短路线用等效电路串联型石英晶体振荡器分析荡器的工作频率等于晶体的串联谐振频率fs晶体谐振器的阻抗近似为零频率偏离晶体的串联谐振频率fs晶体的阻抗骤然增加，近乎开路只能形成的f=fs的振荡例交流通路晶体振荡器的种类简介普通晶体振荡器电压控制晶体振荡器温度补偿晶体振荡器恒温控制晶体振荡器电压控制－温补晶体振荡器电压控制－恒温晶体振荡器小结石英晶体振荡器基本种类并联型石英晶体振荡器串联型石英晶体振荡器特殊振荡现象寄生振荡现象间歇振荡现象频率占据现象寄生振荡寄生振荡现象正常波形上叠加了一些奇特的频率较高的波形输出波形不稳定振荡频率远异于正常振荡频率低频寄生振荡通常由扼流圈、隔直电容、旁路电容引起。措施：减小扼流圈个数，适当选择其电感量，与扼流圈串

小电阻或并大电阻，以增大寄生振荡回路损耗；适

当选择隔直电容、旁路电容的容量。高频寄生振荡通常由晶体管极间电容、元件和连线存在的分布电容和电感引起。措施：合理安装：引线粗、短，输出输入间耦合最小等；大电容并小电容；晶体管gm、fT勿过高间歇振荡由于自偏效应中的自给偏压电路的时间常数过大而引起。周期性起振和停振现象频率占据现象当外来信号频率与原振荡频率接近时，将会使振荡频率等于外来信号频率，此现象称为频率占据或频率牵引。在反馈回路中引入外来信号引入外来信号us后，输入信号ui由uf

变为us和uf的相量和，使原有的相位平衡条件被破坏。当fs在一定范围内时，电路可自动建立新平衡状态。可以证明，新平衡状态只有当fo=fs时才能建立。可见：新相位平衡条件靠回路失谐产生的相移来满足。频率占据现象的实质是用注入信号来锁定振荡器的相位，故又称为注入锁相现象。应用：用标准信号源对其它振荡器进行强制的频率和相位同步，以提高该振荡器的频率稳定度和准确度。危害举例：两个振荡器间有寄生耦合时，会破坏正常工作。高性能振荡器及其应用简介现代振荡器的发展高性能多功能小型封装低功耗低价格压控振荡器VCO压控振荡器（VCO）是一种振荡频率随外加控制电压变化的振荡器主要指标频率调谐范围输出功率频率稳定度频率合成技术直接模拟频率合成技术锁相频率合成技术直接数字式频率合成技术混合式频率合成技术

锁相式整数频率合成器的原理

DDS原理本章主要内容正弦波振荡基本原理利用自激振荡，从电路结构上构成正反馈正弦波振荡器组成包括了基本放大器、反馈网路和选频网路。根据选频网路的不同可以分为