RC正弦波振荡电路课件

*13.8RC振荡器选频特性比LC选频网络差得多，电路中常采用负反馈以提高电路的选频特性。放大器工作于线性(甲类),故不能用自生反偏压稳幅，常采用非线性惰性反馈实现稳幅。*2具有正负反馈两个通路的RC正弦波振荡器正负反馈两个通路的RC正弦波振荡器框图正反馈网络B+:产生振荡所必须；负反馈网络B-:抑制高次谐波。1、B+为带通特性，B-为全通特性实现振荡器的两种方案2、B-为带通特性，B+为全通特性在f0附近，正反馈>负反馈，满足起振条件；远离f0时，负反馈>正反馈，抑制高次谐波。*3●稳幅措施

因为不可能有，故应使，使负反馈随输出电压的增大而增大。具体措施采用非线性惰性反馈稳幅。采用正温度系数的元件,采用负温度系数的元件。♦非线性热惰性元件稳幅:

用钨丝灯泡等正温度系数元件；

用热敏电阻等负温度系数元件。

要求非线性惰性元件有足够的惰性,使其非线性特性在信号周期内显现不出来。所以超低频正弦波振荡器不能使用非线性惰性元件稳幅。*5♦二极管自动稳幅电路将二极管串接在通路中，利用二极管微变电阻随导通电流变化的特性改变负反馈深度。例如，当输出幅度增大时，流过二极管的电流增大，二极管的等效微变电阻减小，电路的负反馈增大，使输出幅度降低。

*6

♦场效应管稳幅将场效应管当作一个压控电阻使用，代替电阻Rf1，当输出电压幅度增大时，使场效应管的等效电阻也增大，负反馈加强，从而使输出电压幅度减小，实现稳幅。*7*9上式经两次微分可得：*10*11对于同相积分器A2可有对于反相积分器A1可有它是一个标准正弦振荡方程式，其解为••••••Q••*134、减少温度影响

5、稳定电源电压

6、采取屏蔽措施*143.4.2石英晶体振荡器(CrystalOscillator)*15CoCgCoCg5Cg3CgLgLg3Lg5LgRg*17CoCgLgRgfqfp电容性电容性电感性fXqO国产B451MHz中等精度晶体的等效参数如下：Lq=4.00H，Cq=0.0063pF，

rq≤100～200Ω，Co=2～3pF。因而晶体的品质因数Qq很大，一般为几万至几百万

≥（12500～25000）

*18CLJTC1C2JT二,晶体振荡器电路(CircuitofCrystalOscillators)*19LqrqCqCoCLLqCqrqCoC1C2C3gmubeg3ie2电路的谐振频率的估算:*21C1CcCeRb1Rb2ReL1LEcJTC2C1C2L1JT二,晶体振荡器电路(CircuitofCrystalOscillators)*22C1C2C3JTLRb1Rb2RcReCbCcC1C2C3JTCoLEc二,晶体振荡器电路(CircuitofCrystalOscillators)*232.泛音晶体振荡器工艺限制石英晶体最高基频，虽然目前能生产出高达几百兆赫兹的晶体，但频率高时,晶片很薄,机械强度脆弱,故当振荡频率高于几十MHz以上一般采用泛音晶体振荡器。●什么叫泛音:

泛音是石英晶体的机械谐波，但它与电气谐波不同，它只有奇次谐波，且不与基波和其他谐波同时并存，称为泛音。*25

(a)交流等效电路(b)L1C1回路的电抗特性L1C1回路的谐振频率必须设计在该电路所利用的n次泛音和（n-2）次泛音之间。

假设泛音晶振为五次泛音，标称频率为5MHz，基频为1MHz，则L1C1路必须调谐在5～3次泛音之间。*26画出图例4.6(a)所示中心频率为360MHz的变容二极管压控振荡器中晶体管的直流通路和高频振荡回路,变容二极管的直流偏置电路和低频控制回路。*29压控振荡器的主要性能指标是压控灵敏度和线性度压控灵敏度定义为单位控制电压引起的振荡频率的增量

变容二极管压控振荡器的频率—电压特性非线性的,其非线性程度与变容指数

和电路结构有关在中心频率附近较小区域内线性度较好,灵敏度也较高。*303.6负阻正弦波振荡器所谓负阻器件是指具有负微变电阻特性的器件。这种器件可以分为N和S两类。3.6.1负阻器件1.压控型负阻器件（N型）2.流控型负阻器件（S型）*313.6.2负阻LC正弦波振荡器

负阻型LC正弦波振荡器的工作原理是依靠负阻器件的负阻特性给谐振回路补充能量，以维持正弦振荡。两种负阻器件在直流供电和与谐振回路的连接上有所不同。

1.直流电源供电方式●压控型

低内阻直流电源供电(恒压性质)。●流控型:

高内阻直流电源供电(恒流性质)。*32

2.谐振回路与负阻器件的连接

谐振回路与器件的连接原则是必须确保负阻器件工作于负阻区。在高Q条件下:●压控型采用器件与谐振回路并联连接流控型采用器件与谐振回路串联连接起振与平衡条件

将负阻器件等效一负电阻-r,而负电阻是给回路提供能量的，回路中的正电阻R则是消耗能量的。若负阻提供的能量大于正电阻消耗的能量，则电路中能激起增幅振荡。平衡时，二者相等。起振条件

平衡条件

稳幅条件*33负阻振荡器电路隧道二极管负阻振荡器电路隧道二极管与电感、电容组成并联谐振回路。起振条件:振荡频率:振幅稳定:随着振荡幅度增大，等效负阻绝对值增大，即满足*34Rb1Rb2RcReCeCoC1C2LCbEC3.7振荡器中的几种现象IEUB+UBE_+UE_*35Rb1Rb2RcReCeCoC1C2LCbEC2当起振后ubieUE+UBE_*36Rb1Rb2CbRcReCeC1C2C3R2EC二,频率拖曳现象*37ω01ω01ω

ω02

ω

ω01ω01ω02*38abdcωω01ω01ω02*39

三、寄生振荡所谓寄生振荡即不是人为安排，而是由于电路中的寄生参数形成了正反馈，并满足自激条件而产生的振荡。表现形式1.寄生振荡叠加在有用波形上。2.频率很高的寄生振荡一般示波器观察不到，但振荡器工作不正常，振荡波形和电路工作状态受人手触摸的影响。寄生振荡的类型主要有反馈寄生振荡、负阻寄生振荡和参量寄生振荡。1、反馈型寄生振荡

在放大器的输入与输出回路之间，存在各种内部和外部的寄生反馈引起的。

超低频：滤波电容、旁路电容、扼流圈的器件,产生超低频寄生振荡。高频：滤波电容在高频时呈现寄生电感，晶体管的极间分布电容等大电容旁加小电容、选择合理的放大倍数元器件分布电容﹑互感形成的寄生耦合静电耦合和磁耦合合理布局或加屏蔽静电屏蔽（用高导电率材料）磁屏蔽（用高导磁率材料）。*40负阻型寄生振荡

由器件的负阻现象产生的振荡，主要有雪崩负阻振荡和过压负阻振荡。

雪崩负阻振荡是指晶体管工作进入雪崩击穿区时，器件对外呈现负阻特性，从而产生负阻振荡。这种寄生振荡一般只在放大器激励信号的负半周才出现。

当放大器工作于过压状态时，也会出现某种负阻现象，这是由于晶体管进入正向工作，在集电极与基极间有一个低阻通路，在输入端产生反馈，可能呈现负阻，由此产生的寄生振荡（高于工作频率）一般只在放大器激励电压的正半周出现。

参量寄生振荡

在晶体管高频功率放大器中，由于晶体管结电容的非线性，特别是Cb’c的强非线性影响，将引起所谓“参量效应”，在集电极输出电压中除了有基波之外，还产生了二次、三次等谐波，造成输出波形失真。参量效应会使放大器在信号频率的分谐波（1/n谐波频率）上产生自激振荡。*41

●各类振荡电路的选择原则:

♦根据工作频率选择电路

高频：用LC振荡电路；

低频：用RC振荡电路；

超低频：用积分式RC振荡电路；

超高频：用负阻振荡器电路。♦根据频率稳定性选择电路

LC振荡器频率稳定性高于RC振荡器；

克拉泼和西勒电路的稳定性高于普通LC振荡器；

石英晶体振荡器频率稳定性最