南邮模电第十章正弦波振荡电路剖析课件

第十章正弦波振荡电路（1）掌握正弦波振荡电路的组成和振荡原理。（2）掌握RC桥式正弦波振荡电路的组成、工作原理。（3）了解LC正弦波振荡电路和石英晶体正弦波振荡电路的组成、工作原理和性能特点。7/23/20231模拟电子技术10-1振荡的基本原理一、反馈放大器的基本方程二、起振过程和平衡条件10.2RC正弦波振荡器10.2.1RC移相振荡器

10.2.2RC选频振荡器7/23/20232模拟电子技术10.3LC正弦波振荡器10.3.1变压器耦合反馈式振荡器10.3.2电容反馈式振荡电路10.3.3电感反馈式振荡电路7/23/20233模拟电子技术10.4石英晶体振荡器10.4.1关于振荡频率的几个指标10.4.2石英晶体的物理特性和电特性10.4.4并联型石英晶体振荡器10.4.3串联型石英晶体振荡器7/23/20234模拟电子技术文氏电桥振荡电路LC并联谐振回路的特性LC正弦波振荡电路分析稳频措施串联晶体振荡器举例附录振荡频率的确定7/23/20235模拟电子技术振荡电路是指在没有输入信号的条件下,能够自行产生一定幅度、一定频率的输出信号的电路。张弛振荡电路（产生方波、锯齿波形等）正弦振荡电路反馈型负阻型RC振荡器LC振荡器晶体振荡器7/23/20236模拟电子技术一、反馈放大器的基本方程图10.1反馈放大器10-1振荡的基本原理F·oX·fX·'iX

A·iX··7/23/20237模拟电子技术F·oX·fX·'iX

A·iX··7/23/20238模拟电子技术二、起振过程和平衡条件图10.1‘

反馈型振荡器组成方框图F·oU·fU

A·iU··7/23/20239模拟电子技术1．起振过程及起振条件相位起振条件幅度起振条件F·oU·fU

A·iU··7/23/202310模拟电子技术2.平衡条件振幅平衡条件相位平衡条件F·oU·fU

A·iU··7/23/202311模拟电子技术起振平衡反馈振荡器的振荡过程7/23/202312模拟电子技术10.2RC正弦波振荡器RC电路作为选频网络的振荡器。振荡频率较低，一般在几十kHz以下。RC移相振荡器RC选频振荡器选频网络采用RC超前或滞后移相网络。选频网络采用RC串并联谐振网络。7/23/202313模拟电子技术10.2.1RC移相振荡器图10.17RC串联移相网络超前移相网络滞后移相网络7/23/202314模拟电子技术图10.18RC串联超前网络的频率特性曲线截止频率τ=RC

7/23/202315模拟电子技术图10.19RC超前移相网络振荡器7/23/202316模拟电子技术10.2.2RC选频振荡器图10.20RC串并联网络7/23/202317模拟电子技术图10.21RC串并联网络的频率特性曲线7/23/202318模拟电子技术图10.22文氏电桥振荡器7/23/202319模拟电子技术10.3LC正弦波振荡器采用LC谐振回路作为选频网络的反馈式振荡器称为LC正弦波振荡器。可以产生几十兆赫以上的正弦波信号。

变压器耦合反馈式电感或电容反馈式7/23/202320模拟电子技术10.3.1变压器耦合反馈式振荡器图10.23三种不同接法的变压器耦合反馈式振荡器是否满足正反馈判断方法：“射基（集）同名”规则(CE)(CB)(CB)CE：射基同名；-CB：射集同名。CC：射基同名。7/23/202321模拟电子技术LC2cbeCICILUbUf

Uo10.3.2.电容反馈式振荡电路图10.24电容反馈式振荡器的交流通路（CE）1．．．．．7/23/202322模拟电子技术10.25电容反馈式振荡器电矢量关系IL．Uo．IC．Uf．LC2cbeCICILUbUf

Uo1．．．．．7/23/202323模拟电子技术LC2cbeCICILUbUf

Uo1．．．．．7/23/202324模拟电子技术图10.25电容三点式振荡器及其交流通路（CB）

7/23/202325模拟电子技术图10.25电容三点式振荡器及其交流通路（CB）

7/23/202326模拟电子技术10.3.3电感反馈式振荡电路7/23/202327模拟电子技术(b)UfUb

UoIL

ICRBRLcL1L2Cbe图10.26电感反馈式振荡电路及其交流通路．．．．．7/23/202328模拟电子技术注：L1与L2之间无互感。(b)UfUb

UoIL

ICRBRLcL1L2Cbe．．．．．7/23/202329模拟电子技术电感或电容反馈式振荡器是否满足正反馈判断方法“射同基反”规则EB,EC:同性质电抗元件;

BE,BC:异性质电抗元件.

7/23/202330模拟电子技术例1

在振幅条件已满足的前提下，用相位条件去判断如下振荡器是否能震荡？(b)(a)7/23/202331模拟电子技术10.4石英晶体振荡器10.4.1关于振荡频率的几个指标1.频率的准确性2.频率的稳定性中波广播发射机：10-5；电视发射机：10-7测量值设计值7/23/202332模拟电子技术10.4.2石英晶体的物理特性和电特性1.石英谐振器的物理特性1)正压电效应正压电效应：把机械能转化成电能。2）反压电效应反压电效应：把电能转化成机械能。7/23/202333模拟电子技术交变电场机械形变振动.通常机械振动振幅和外加交变电场的振幅都非常微小。只有在外加交变电压的频率为某一特定频率时，振幅才突然增加，机械振动最强，电路里高频电流最大，此现象称为压电谐振。通常说石英晶体就是指石英谐振器。谐振在晶体的基音(Fundamental)或奇次泛音(Overtone)(3、5、7次泛音)。7/23/202334模拟电子技术图10.30石英晶体的等效电路和电抗特性(a)晶体符号；(b)某振动模式的电等效电路2.石英谐振器的电特性(a)(b)频率丰富的谐振系统支架电容几个pF亨利0.001pF百欧7/23/202335模拟电子技术图10.30(c)某一频率等效电路；(d)电抗特性其它支路失谐，近似开路7/23/202336模拟电子技术7/23/202337模拟电子技术其值约为10-3量级7/23/202338模拟电子技术10.4.3串联型石英晶体振荡器图10.31串联型晶体振荡器T1

T2

R1

R2

R3

R4

R5R6

晶体

+VCC

C

uo

串联型石英晶体振荡器把石英晶体用作选频短路线7/23/202339模拟电子技术10.4.4并联型石英晶体振荡器图10.32并联型石英晶体振荡器(a)原理电路;(b)交流通路并联型石英晶体振荡器把石英晶体用作电感元件

7/23/202340模拟电子技术7/23/202341模拟电子技术图10.32并联型晶体振荡器振荡频率的图解确定

Xewwpwg1wC1C2C1C2ws+晶体的标称频率CL7/23/202342模拟电子技术作业题10.110.510.610.910.117/23/202343模拟电子技术文氏电桥振荡电路A+-RRCC7/23/202344模拟电子技术A+-RRCC文氏电桥多用于产生20HZ~200kHZ的低频信号发生器中。7/23/202345模拟电子技术1.振荡频率因为振荡电路的相位条件为图中，所以2.起振条件即3.引入构成的串联电压负反馈电路，能起到稳定输出幅度的作用。提高了输入电阻，减小了输出电阻。7/23/202346模拟电子技术A+-RRCC7/23/202347模拟电子技术LC并联谐振回路的特性CrL电路图Z7/23/202348模拟电子技术令7/23/202349模拟电子技术一谐振时回路参数1.谐振角频率（固有角频率）2.品质因数3.谐振阻抗7/23/202350模拟电子技术二LC并联回路的频率特性并令考虑附近情况，则可认为；则7/23/202351模拟电子技术|Z|(b)幅频特性感性容性(c)相频特性7/23/202352模拟电子技术考察不同的Ｑ值时频率特性，Q越大，幅频特性越尖锐，说明选频特性越好。时，纯阻性时，Z显容性，时，Z显感性，7/23/202353模拟电子技术LC正弦波振荡电路分析一

电感反馈式(电感三点式)++图1电感反馈式振荡器2317/23/202354模拟电子技术(b)交流电路7/23/202355模拟电子技术1.相位平衡条件(LC回路呈纯阻性,即满足该条件)(同名端设置正确)7/23/202356模拟电子技术2.起振条件和振荡频率为折合到L1两端的等效并联总电阻。其中为互感。7/23/202357模拟电子技术3.缺点波形较差。因为反馈取自电感越高，反馈越强，反馈和输出信号中含高次谐波。7/23/202358模拟电子技术二.电容反馈式振荡电路(电容三点式)图10-14SMB-10示波器中LC振荡器－原理图7/23/202359模拟电子技术(b)交流通路7/23/202360模拟电子技术优点：波形较好。因为反馈取自电容反馈和输出信号中谐波分量小。7/23/202361模拟电子技术一

影响频率稳定度的主要因素1.电源电压或温度变化，使振荡管的工作点变化，导致谐振回路等效电阻值变化，另外使管子的发射结和集电结等效电容改变，它们都引起振荡频率的变化。2.回路L、C元件的老化，引起振荡频率的变化。3.负载变化引起振荡频率的变化。稳频措施7/23/202362模拟电子技术二稳频措施1.采用稳定电源，稳定直流工作点，以减小极间电容变化。2.在负载和振荡电路间加缓冲级，隔离负载对振荡的影响。3.对决定振荡频率的元件要保证其精确度和稳定性。4.采用高Q值LC振荡电路，Q越高，选频特性越好。实际LC回路的Q值最高仅达数百，频率稳定度很难突破数量级。石英晶体振荡电路频率稳定度可达左右，甚至。7/23/202363模拟电子技术[例题]

对图10-19晶体振荡器，已知晶体串联谐振频率为10MHz.(1)说明该电路属于哪种形式的晶体振荡电路。(2)求所需L值.(3)求等幅振荡时的值.7/23/202364模拟电子技术图10-19晶振电路7/23/202365模拟电子技术解:(1)该电路为串联型晶体振荡器，晶体等效为短路元件，为反馈电容，

两端反馈电压与运放输出端电压相同，在晶体串联谐振频率满足正反馈条件。(2).由于,回路谐振频率应为10MHz。求