模擬電子技術(shù)應(yīng)用二

1、模擬電子技術(shù)應(yīng)用二模擬電子技術(shù)應(yīng)用二3-1 3-1 概述概述學(xué)習(xí)項目三學(xué)習(xí)項目三 正弦波振蕩器正弦波振蕩器3-2 3-2 反饋振蕩器的工作原理反饋振蕩器的工作原理3-4 3-4 晶體振蕩器晶體振蕩器3-3 3-3 LC LC 正弦波振蕩器正弦波振蕩器3-5 3-5 RC RC 正弦波振蕩器正弦波振蕩器模擬電子技術(shù)應(yīng)用二3-1 3-1 概述概述一、一、 振蕩器的功能振蕩器的功能二、二、 振蕩器分類振蕩器分類三、反饋振蕩器的含義與用途三、反饋振蕩器的含義與用途模擬電子技術(shù)應(yīng)用二3-1 3-1 概述概述一、一、 振蕩器的功能振蕩器的功能 無輸入信號情況無輸入信號情況下，將直流電源的下，將直流電源的能

2、量轉(zhuǎn)換成按特定能量轉(zhuǎn)換成按特定頻率變化的交流信頻率變化的交流信號的能量號的能量二、二、 振蕩器分類振蕩器分類項目三項目三 正弦波振蕩器正弦波振蕩器模擬電子技術(shù)應(yīng)用二1 . 含義：含義：2 . 用途：用途：凡是從輸出信號中取出一部分反饋到輸入端作凡是從輸出信號中取出一部分反饋到輸入端作為輸入信號，無需外部提供激勵信號為輸入信號，無需外部提供激勵信號, ,能產(chǎn)生等能產(chǎn)生等幅正弦幅正弦波波輸出稱為正反饋振蕩器輸出稱為正反饋振蕩器電子設(shè)備電子設(shè)備高頻加熱設(shè)備高頻加熱設(shè)備醫(yī)療儀器醫(yī)療儀器發(fā)射機發(fā)射機(載波頻率載波頻率fC）接收機（本地振蕩頻率接收機（本地振蕩頻率fL）儀器儀表振蕩源儀器儀表振蕩源數(shù)字系統(tǒng)

3、時鐘信號數(shù)字系統(tǒng)時鐘信號三、反饋振蕩器的含義與用途三、反饋振蕩器的含義與用途模擬電子技術(shù)應(yīng)用二3-2 3-2 反饋振蕩器的工作原理反饋振蕩器的工作原理一、構(gòu)成框圖一、構(gòu)成框圖二、工作原理二、工作原理 : 包括包括 平衡條件平衡條件 起振條件起振條件 模擬電子技術(shù)應(yīng)用二 負(fù)反饋放大電路自激：電路中由于信號頻率達到了通頻負(fù)反饋放大電路自激：電路中由于信號頻率達到了通頻帶的兩端產(chǎn)生了足夠的附加相移，使放大電路在中頻時人為帶的兩端產(chǎn)生了足夠的附加相移，使放大電路在中頻時人為接成的負(fù)反饋，在低頻或高頻時轉(zhuǎn)化成正反饋，當(dāng)滿足一定接成的負(fù)反饋，在低頻或高頻時轉(zhuǎn)化成正反饋，當(dāng)滿足一定條件時就產(chǎn)生了自激振蕩。條

4、件時就產(chǎn)生了自激振蕩。3-2 3-2 反饋振蕩器的工作原理反饋振蕩器的工作原理一、構(gòu)成框圖一、構(gòu)成框圖負(fù)反饋時放大器的閉環(huán)增益負(fù)反饋時放大器的閉環(huán)增益FAAAf1(a) 負(fù)反饋放大電路負(fù)反饋放大電路 (b) 正反饋振蕩電路正反饋振蕩電路 輸出信號輸出信號凈輸入信號凈輸入信號輸入信號輸入信號反饋信號反饋信號oXiXiXfX 比較比較(a)(a)和和(b)(b)兩圖兩圖, ,很容易看出負(fù)反饋放大電很容易看出負(fù)反饋放大電路與正反饋振蕩電路的區(qū)別。路與正反饋振蕩電路的區(qū)別。正反饋時放大器的閉環(huán)增益正反饋時放大器的閉環(huán)增益FAAA1f0iXfiXX顯然，當(dāng)顯然，當(dāng) 時，時， 正反饋產(chǎn)生振蕩正反饋產(chǎn)生振蕩

5、 此后振蕩電路的輸入信號此后振蕩電路的輸入信號 所以所以 1FAfA模擬電子技術(shù)應(yīng)用二 振蕩條件 幅度平衡條件 相位平衡條件 1FA1FAAF = A+ F= 2n小結(jié) 為了產(chǎn)生正弦波，必須在放大電路里加入正反饋，因此放大電為了產(chǎn)生正弦波，必須在放大電路里加入正反饋，因此放大電路和正反饋網(wǎng)絡(luò)是振蕩電路的最主要部分。但是，這樣兩部分構(gòu)成路和正反饋網(wǎng)絡(luò)是振蕩電路的最主要部分。但是，這樣兩部分構(gòu)成的振蕩器一般得不到正弦波，這是由于很難控制正反饋的量。的振蕩器一般得不到正弦波，這是由于很難控制正反饋的量。 如果正反饋量大，則增幅，輸出幅度越來越大，最后由三極管的如果正反饋量大，則增幅，輸出幅度越來越大

6、，最后由三極管的非線性限幅，這必然產(chǎn)生非線性失真。非線性限幅，這必然產(chǎn)生非線性失真。 反之，如果正反饋量不足，則減幅，可能停振，為此振蕩電路要反之，如果正反饋量不足，則減幅，可能停振，為此振蕩電路要有一個穩(wěn)幅電路。有一個穩(wěn)幅電路。模擬電子技術(shù)應(yīng)用二 為了獲得單一頻率的正弦波輸出，應(yīng)該有選頻網(wǎng)絡(luò)為了獲得單一頻率的正弦波輸出，應(yīng)該有選頻網(wǎng)絡(luò)，選頻網(wǎng)絡(luò)往往和正反饋網(wǎng)絡(luò)或放大電路合而為一。選，選頻網(wǎng)絡(luò)往往和正反饋網(wǎng)絡(luò)或放大電路合而為一。選頻網(wǎng)絡(luò)由頻網(wǎng)絡(luò)由R、C和和L、C等電抗性元件組成。正弦波振蕩等電抗性元件組成。正弦波振蕩器的名稱一般由選頻網(wǎng)絡(luò)來命名。正弦波發(fā)生電路的組器的名稱一般由選頻網(wǎng)絡(luò)來命名。

7、正弦波發(fā)生電路的組成成 放大電路放大電路 正反饋網(wǎng)絡(luò)正反饋網(wǎng)絡(luò) 選頻網(wǎng)絡(luò)選頻網(wǎng)絡(luò) 穩(wěn)幅電路穩(wěn)幅電路模擬電子技術(shù)應(yīng)用二二、工作原理二、工作原理 : 包括平衡條件、起振條件包括平衡條件、起振條件1 1 . 平衡條件平衡條件 （是指振蕩已經(jīng)建立，為維持等幅振蕩所要滿足的條件）（是指振蕩已經(jīng)建立，為維持等幅振蕩所要滿足的條件） 1Au Fu Av說明起振時說明起振時Avo最大，永遠(yuǎn)大于平衡時最大，永遠(yuǎn)大于平衡時Av；1FA1FA1FA1FA模擬電子技術(shù)應(yīng)用二振蕩器的靜態(tài)工作點應(yīng)設(shè)計在軟激勵狀態(tài)（即放大振蕩器的靜態(tài)工作點應(yīng)設(shè)計在軟激勵狀態(tài)（即放大 區(qū)略偏向截止方向）；區(qū)略偏向截止方向）； 若從起振到穩(wěn)幅

8、是由晶體管伏安特性的非線性和自給反偏若從起振到穩(wěn)幅是由晶體管伏安特性的非線性和自給反偏 壓電路共同作用的結(jié)果，則稱為內(nèi)穩(wěn)幅；壓電路共同作用的結(jié)果，則稱為內(nèi)穩(wěn)幅； 判斷振蕩器判斷振蕩器是否可能振蕩是否可能振蕩首先看電路供電是否正確；首先看電路供電是否正確； 二是看是否滿足相位平衡條件。二是看是否滿足相位平衡條件。 判斷振蕩器判斷振蕩器是否能起振是否能起振在滿足相位平衡的條件下，還在滿足相位平衡的條件下，還 得判斷是否滿足振幅起振條件得判斷是否滿足振幅起振條件判斷判斷若是外電路作用達到穩(wěn)幅，則稱為外穩(wěn)幅若是外電路作用達到穩(wěn)幅，則稱為外穩(wěn)幅模擬電子技術(shù)應(yīng)用二3-2 LC3-2 LC正弦波振蕩器正弦波

9、振蕩器一、一、 變壓器反饋式振蕩器變壓器反饋式振蕩器二、二、 三點式振蕩器三點式振蕩器三、差動對管振蕩器三、差動對管振蕩器四、改進型電容三點式振蕩器四、改進型電容三點式振蕩器五、頻率穩(wěn)定五、頻率穩(wěn)定模擬電子技術(shù)應(yīng)用二一、變壓器反饋式振蕩器一、變壓器反饋式振蕩器 變壓器反饋式振蕩電路變壓器反饋式振蕩電路,又稱互感耦合振蕩電路又稱互感耦合振蕩電路,它是它是利用變壓器耦合獲得適量的正反饋來實現(xiàn)自激振蕩的。利用變壓器耦合獲得適量的正反饋來實現(xiàn)自激振蕩的。 模擬電子技術(shù)應(yīng)用二 圖圖Z0802Z0802（a a）為共射調(diào)集型變壓器耦合振蕩電路）為共射調(diào)集型變壓器耦合振蕩電路, ,（b b）是交流通道。圖中

10、當(dāng)不考慮反饋時）是交流通道。圖中當(dāng)不考慮反饋時, ,由于由于L1、C 組組成的并聯(lián)諧振回路作為三極管的集電極負(fù)載成的并聯(lián)諧振回路作為三極管的集電極負(fù)載, ,因此因此, ,這種這種放大電路具有選頻特性放大電路具有選頻特性, ,常稱為選頻放大電路。常稱為選頻放大電路。L2 為反為反饋網(wǎng)絡(luò)饋網(wǎng)絡(luò), ,它通過電感耦合取得反饋信號它通過電感耦合取得反饋信號, ,并將信號的一部并將信號的一部分反饋到輸入端分反饋到輸入端, ,顯然顯然, ,該電路具備了振蕩電路的組成環(huán)節(jié)。該電路具備了振蕩電路的組成環(huán)節(jié)。 模擬電子技術(shù)應(yīng)用二 1 1、 相位平衡條件相位平衡條件 斷開圖（斷開圖（a a）中的）中的a a點。設(shè)在

11、放大電路的輸入端加信點。設(shè)在放大電路的輸入端加信號令其頻率為號令其頻率為L1C回路的諧振頻率回路的諧振頻率 f0 , ,這時三極管集電這時三極管集電極負(fù)載可等效為一純電阻極負(fù)載可等效為一純電阻, ,若忽略其它電容和分布參數(shù)若忽略其它電容和分布參數(shù)的影響的影響, ,則則U0與與Ui反相反相; ;在如圖所示的變壓器同名端的情在如圖所示的變壓器同名端的情況下況下, ,又引入又引入180180o o相移，即相移，即Uf與與U0反相，因此反相，因此Uf 與與Ui同同相，電路滿足振蕩的相位平衡條件。相，電路滿足振蕩的相位平衡條件。 對對 f0 以外的其它頻率以外的其它頻率, ,L1C 回路處于失諧狀態(tài)，不

12、再回路處于失諧狀態(tài)，不再呈純電阻性，因而呈純電阻性，因而U0 與與 Ui 不再是反相關(guān)系，自然不再是反相關(guān)系，自然Uf 與與Ui 也不再是同相關(guān)系，也就是說也不再是同相關(guān)系，也就是說對對 f0 以外的電信號，電路不以外的電信號，電路不能滿足振蕩的相位平衡條件。這樣，就保證了振蕩電路只能滿足振蕩的相位平衡條件。這樣，就保證了振蕩電路只能夠輸出頻率為能夠輸出頻率為 f0 的單一頻率的正弦波。的單一頻率的正弦波。模擬電子技術(shù)應(yīng)用二 2 2、振蕩頻率、振蕩頻率 在在Q值足夠高（回路的損耗很?。┖秃雎苑植紖?shù)影值足夠高（回路的損耗很?。┖秃雎苑植紖?shù)影響的條件下響的條件下, ,振蕩電路的振蕩頻率就是振蕩

13、電路的振蕩頻率就是L1C 回路的諧振頻回路的諧振頻率率, ,即即LCf210 3 3、起振條件、起振條件 根據(jù)自激振蕩的振幅條件根據(jù)自激振蕩的振幅條件, ,對于圖對于圖Z0802Z0802所示電路，所示電路，可以可以證明其起振條件為：證明其起振條件為： rCrbeML 式中式中M為繞組為繞組L1與與L2之間的互感系數(shù)之間的互感系數(shù), ,rbe為三極為三極b、e的的等效電阻等效電阻, ,r為繞組為繞組L1的串聯(lián)損耗電阻。的串聯(lián)損耗電阻。 選用選用大的三極管和增大管子的靜態(tài)電流，電路容易大的三極管和增大管子的靜態(tài)電流，電路容易起振。起振。模擬電子技術(shù)應(yīng)用二 4 4、電路特點、電路特點（1 1）由上

14、式可知）由上式可知, ,對三極管對三極管值要求并不太高值要求并不太高, ,只要只要變壓器同名端接線正確變壓器同名端接線正確, ,則不難起振。即則不難起振。即只要同名端，只要同名端，就可滿足相位條件。就可滿足相位條件。采用變壓器耦合采用變壓器耦合, ,容易滿足阻抗容易滿足阻抗匹配要求匹配要求; ;（4 4）由于變壓器分布參數(shù)的限制）由于變壓器分布參數(shù)的限制, ,振蕩頻率不能太高振蕩頻率不能太高, ,一般小于幾十一般小于幾十MHzMHz, ,且輸出波形不太好。且輸出波形不太好。 （2 2）C C 可以采用可變電容器可以采用可變電容器, ,因而調(diào)節(jié)頻率方便因而調(diào)節(jié)頻率方便; ;（3 3） LCLC選

15、頻網(wǎng)絡(luò)可放在三極管任意極。選頻網(wǎng)絡(luò)可放在三極管任意極。 調(diào)集電路調(diào)集電路放在放在C C極極 調(diào)基電路調(diào)基電路放于放于B B極極 調(diào)發(fā)電路調(diào)發(fā)電路 放在放在E E極極模擬電子技術(shù)應(yīng)用二二、三點式振蕩器二、三點式振蕩器什么是三點式振蕩器？什么是三點式振蕩器？cebX1X2X3晶體管有三個電極（B、E、C）分別與三個電抗性元件相連接形成三個接點故稱為三點式振蕩器模擬電子技術(shù)應(yīng)用二三點式振蕩器要實現(xiàn)振蕩，必須滿足相位平衡條件與振幅平衡條件三點式振蕩器要實現(xiàn)振蕩，必須滿足相位平衡條件與振幅平衡條件. .為此為此電路組成結(jié)構(gòu)必須遵循兩個原則電路組成結(jié)構(gòu)必須遵循兩個原則. .cebX3X1X2與晶體管發(fā)射極

16、相聯(lián)結(jié)的電抗X1、X2性質(zhì)必須相同。即be、ce間電抗性質(zhì)相同不與晶體管發(fā)射極相聯(lián)結(jié)的另一電抗X3的性質(zhì)必須與其相反。即與 Bc間性質(zhì)相反遵循以上兩個原則才能遵循以上兩個原則才能滿足：滿足： 相位條件相位條件適當(dāng)選擇適當(dāng)選擇X1與與X2的比值就的比值就能滿足：振幅條件能滿足：振幅條件原則一原則一原則二原則二模擬電子技術(shù)應(yīng)用二ceb2 2、1 1 三點式振蕩器的基本電路構(gòu)成三點式振蕩器的基本電路構(gòu)成電容反饋三點振蕩器電容反饋三點振蕩器C1C2L 由圖可見由圖可見: :與晶體管發(fā)射與晶體管發(fā)射極相連接的電抗性元件極相連接的電抗性元件C C1 1和和C C2 2為容性為容性, , 不與發(fā)射極相連不與

17、發(fā)射極相連接段另一電抗性元件接段另一電抗性元件X X3 3為感為感性性, 滿足三端式振蕩器的組滿足三端式振蕩器的組成原則。因反饋網(wǎng)絡(luò)是由電成原則。因反饋網(wǎng)絡(luò)是由電容元件完成的容元件完成的, ,適當(dāng)選擇適當(dāng)選擇C1C1與與C2C2的比的比 值值, ,則可滿足振幅條則可滿足振幅條件件, ,故稱為電容反饋三點振蕩故稱為電容反饋三點振蕩器器. .三端式振蕩器有二種基本電路三端式振蕩器有二種基本電路: :其一為電容三點式振蕩器也稱為考必茲振蕩器其一為電容三點式振蕩器也稱為考必茲振蕩器, ,電路組成特點是電路組成特點是: : 模擬電子技術(shù)應(yīng)用二2 2、1 1 三點式振蕩器的基本電路構(gòu)成三點式振蕩器的基本電

18、路構(gòu)成ceb電感反饋三點振蕩器電感反饋三點振蕩器L1L2C 其二為其二為 電感反饋三點振蕩器也稱為哈特萊振蕩器電感反饋三點振蕩器也稱為哈特萊振蕩器, ,電路組成電路組成特點是特點是: : 由圖可見由圖可見: :與晶體管與晶體管發(fā)射極相連接的電抗性元發(fā)射極相連接的電抗性元件件L1L1和和L2L2為感性為感性, , 不與發(fā)不與發(fā)射極相連接的另一電抗性射極相連接的另一電抗性元件元件C C為容性為容性, 滿足三端滿足三端式振蕩器的組成原則。因式振蕩器的組成原則。因反饋網(wǎng)絡(luò)是由電感元件完反饋網(wǎng)絡(luò)是由電感元件完成的成的, ,適當(dāng)選擇適當(dāng)選擇L1L1與與L2L2的的比比 值值, ,則可滿足振幅條件則可滿足振

19、幅條件, ,故稱為電感反饋三點振蕩故稱為電感反饋三點振蕩器器. .模擬電子技術(shù)應(yīng)用二2.2 2.2 電感三點式振蕩器電感三點式振蕩器 如圖是電感三點式振蕩電路如圖是電感三點式振蕩電路, ,又稱哈特萊振蕩電路。圖中又稱哈特萊振蕩電路。圖中L1、L2、C組成諧振回路組成諧振回路, ,L2兼作反饋網(wǎng)絡(luò)兼作反饋網(wǎng)絡(luò), ,通過耦合電容通過耦合電容Cb將將L2上反饋電壓上反饋電壓送到三極管的基極。送到三極管的基極。 由電感三點式振蕩器交流通路看出由電感三點式振蕩器交流通路看出, ,諧振回路有三個端點與三極諧振回路有三個端點與三極管的三個電極相連管的三個電極相連, ,而且與發(fā)射極相接的是而且與發(fā)射極相接的是

20、L L1 1、L L2,2,與基極相接的是與基極相接的是L L2 2、C C 即滿足即滿足 射同基反射同基反 的原則。因此電路必然滿足相位平衡條件。的原則。因此電路必然滿足相位平衡條件。 1 1、 相位平衡條件相位平衡條件模擬電子技術(shù)應(yīng)用二 當(dāng)回路的當(dāng)回路的Q值較高時值較高時,該電路的振蕩頻率基本上等于該電路的振蕩頻率基本上等于LC回路的回路的諧振頻率諧振頻率,即即 2 2、振蕩頻率、振蕩頻率式中式中L = L1L22M為回路總電感。為回路總電感。 3 3、起振條件、起振條件 該電路的特點與變壓器反饋式振蕩電路極為相似。須指出：該電路的特點與變壓器反饋式振蕩電路極為相似。須指出：它的輸出波形較

21、差它的輸出波形較差,這是由于反饋電壓取自電感的兩端這是由于反饋電壓取自電感的兩端,而電感而電感對高次諧波的阻抗較大對高次諧波的阻抗較大,不能將它短路不能將它短路,從而使從而使Uf中含有較多的中含有較多的諧波分量諧波分量,因此因此,輸出波形中也就含有較多的高次諧波。輸出波形中也就含有較多的高次諧波。該振蕩器的起振條件看書上該振蕩器的起振條件看書上59頁頁 4 4、電路特點、電路特點模擬電子技術(shù)應(yīng)用二哈特萊電路的優(yōu)點：哈特萊電路的優(yōu)點： 1 1、L1L1、L2L2之間有互感，反饋較強，容易起振；之間有互感，反饋較強，容易起振； 2 2、振蕩頻率調(diào)節(jié)方便，只要調(diào)整電容、振蕩頻率調(diào)節(jié)方便，只要調(diào)整電容

22、C C的大小即可。的大小即可。 3 3、而且、而且C C的改變基本上不影響電路的反饋系數(shù)。的改變基本上不影響電路的反饋系數(shù)。電路的缺點：電路的缺點： 1 1、振蕩波形不好，因為反饋電壓是在電感上獲得，、振蕩波形不好，因為反饋電壓是在電感上獲得，而電感對高次諧波呈高阻抗，因此對高次諧波的反饋較強，而電感對高次諧波呈高阻抗，因此對高次諧波的反饋較強，使波形失真大；使波形失真大； 2 2、電感反饋三端電路的振蕩頻率不能做得太高，這、電感反饋三端電路的振蕩頻率不能做得太高，這是因為頻率太高，是因為頻率太高，L L太小且分布參數(shù)的影響太大。太小且分布參數(shù)的影響太大。模擬電子技術(shù)應(yīng)用二2.3 2.3 電容

23、三點式振蕩器電容三點式振蕩器 電容三點式振蕩電路又稱考畢茲振蕩電路電容三點式振蕩電路又稱考畢茲振蕩電路, ,如上圖所示如上圖所示, ,其結(jié)其結(jié)構(gòu)與電感三點式振蕩電路相似構(gòu)與電感三點式振蕩電路相似, ,只是將電感、電容互換了位置。只是將電感、電容互換了位置。為了形成集電極回路的直流通路為了形成集電極回路的直流通路, ,增設(shè)了電阻增設(shè)了電阻R RC C。該電路的交流。該電路的交流通路如右圖所示。可以看出通路如右圖所示。可以看出, ,它符合三點式振蕩電路它符合三點式振蕩電路 射同基反射同基反 的構(gòu)成原則的構(gòu)成原則, ,滿足自激振蕩的相位平衡條件。滿足自激振蕩的相位平衡條件。 1 1、 相位平衡條件相

24、位平衡條件模擬電子技術(shù)應(yīng)用二在在L LC C諧振回路諧振回路Q Q值足夠高的條件下值足夠高的條件下, ,電路的振蕩頻率為電路的振蕩頻率為 2 2、振蕩頻率、振蕩頻率其中考畢茲電路的優(yōu)點：考畢茲電路的優(yōu)點：1 1）電容反饋三端電路的振蕩波形好。）電容反饋三端電路的振蕩波形好。2 2）電路的頻率穩(wěn)定度較高，適當(dāng)加大回路的電容量，就可以減小）電路的頻率穩(wěn)定度較高，適當(dāng)加大回路的電容量，就可以減小不穩(wěn)定因素對振蕩頻率的影響。不穩(wěn)定因素對振蕩頻率的影響。3 3）電容三端電路的工作頻率可以做得較高，可直接利用振蕩管的）電容三端電路的工作頻率可以做得較高，可直接利用振蕩管的輸出、輸入電容作為回路的振蕩電容。

25、它的工作輸出、輸入電容作為回路的振蕩電容。它的工作 頻率可做到幾十頻率可做到幾十MHzMHz到幾百到幾百MHzMHz的甚高頻波段范圍。的甚高頻波段范圍。 電路的缺點：電路的缺點： 調(diào)調(diào)C1C1或或C2C2來改變振蕩頻率時，反饋系數(shù)也將改變。但只要在來改變振蕩頻率時，反饋系數(shù)也將改變。但只要在L L兩端并上一個可變電容器，并令兩端并上一個可變電容器，并令C1C1與與C2C2為固定電容，則在調(diào)整頻為固定電容，則在調(diào)整頻率時，基本上不會影響反饋系數(shù)。率時，基本上不會影響反饋系數(shù)。模擬電子技術(shù)應(yīng)用二三、差動對管振蕩器三、差動對管振蕩器 在集成電路振蕩器里在集成電路振蕩器里, ,廣泛采用如上圖所示的差分

26、對管振蕩電路，廣泛采用如上圖所示的差分對管振蕩電路，其中其中 T2 管集電極外接的管集電極外接的 LC 回路調(diào)諧在振蕩頻率上（回路調(diào)諧在振蕩頻率上（b b）圖為其交流）圖為其交流等效電路。等效電路。(b) (b) 圖中圖中Ree 為恒流源為恒流源I0的交流等效電阻。可見，這是一個的交流等效電阻。可見，這是一個共集共集共基反饋電路。共基反饋電路。T2管的集電極接管的集電極接LC并聯(lián)回路，它諧振在振蕩并聯(lián)回路，它諧振在振蕩頻率上，并將其上的輸出電壓直接加到頻率上，并將其上的輸出電壓直接加到T1管的基級上，形成正反饋。管的基級上，形成正反饋。在振蕩頻率點，并聯(lián)在振蕩頻率點，并聯(lián)LC回路阻抗最大，正反

27、饋電壓回路阻抗最大，正反饋電壓VF(V0)最強，且滿最強，且滿足相位穩(wěn)定條件。綜上所述，此振蕩器電路能正常工作。足相位穩(wěn)定條件。綜上所述，此振蕩器電路能正常工作。 模擬電子技術(shù)應(yīng)用二 E1648 單片集成振蕩器單片集成振蕩器 現(xiàn)以常用電路現(xiàn)以常用電路 E1648 E1648 為例介紹集成電路振蕩器的組成。單片為例介紹集成電路振蕩器的組成。單片集成振蕩器集成振蕩器 E1648 E1648 是是 ECL ECL 中規(guī)模集成電路中規(guī)模集成電路 ，它為雙列直插式，它為雙列直插式，振蕩頻率可達振蕩頻率可達200MHZ200MHZ，大致由偏置電路、差動對管振蕩器和放大，大致由偏置電路、差動對管振蕩器和放大

28、電路三部分組成。電路三部分組成。 振蕩頻率振蕩頻率 其中其中 是是1010、12 12 腳之間的輸入電容。腳之間的輸入電容。 E1648 有有1腳與腳與3腳兩個輸出腳兩個輸出端。由于端。由于1腳和腳和3腳分別是片內(nèi)腳分別是片內(nèi)T1 管的集電極和發(fā)射極管的集電極和發(fā)射極, ,所以所以1腳輸出腳輸出電壓的幅度可大于電壓的幅度可大于3腳的輸出。當(dāng)腳的輸出。當(dāng)然然 , ,L2C2回路應(yīng)調(diào)諧在振蕩頻回路應(yīng)調(diào)諧在振蕩頻 率率fOSC 上。上。 如果如果1010腳與腳與1212腳外接包括變?nèi)荻O管在內(nèi)的腳外接包括變?nèi)荻O管在內(nèi)的 LC 元件元件, ,可以構(gòu)成可以構(gòu)成壓控振蕩器。顯然壓控振蕩器。顯然, ,利用

29、利用 E1648 也可以構(gòu)成晶體振蕩器。也可以構(gòu)成晶體振蕩器。 模擬電子技術(shù)應(yīng)用二四、改進型電容三點式振蕩器四、改進型電容三點式振蕩器 電容三點式振蕩器缺點：調(diào)節(jié)頻率會改變反饋系數(shù)，管子的輸電容三點式振蕩器缺點：調(diào)節(jié)頻率會改變反饋系數(shù)，管子的輸入電容入電容Ci和輸出電容和輸出電容C0對振蕩頻率的影響限制了振蕩頻率的提高。對振蕩頻率的影響限制了振蕩頻率的提高。1 1、串聯(lián)改進型電容三點式振蕩器、串聯(lián)改進型電容三點式振蕩器 下圖是克拉潑振蕩器的實際電路和交流等效電路。特點是用一電容下圖是克拉潑振蕩器的實際電路和交流等效電路。特點是用一電容C3C3與原電路中的電感與原電路中的電感L L相串聯(lián)后代替相

30、串聯(lián)后代替L L，功用主要是以增加回路總電容和，功用主要是以增加回路總電容和減小管子與回路間的耦合來提高振蕩回路的標(biāo)準(zhǔn)性。使振蕩頻率的穩(wěn)定減小管子與回路間的耦合來提高振蕩回路的標(biāo)準(zhǔn)性。使振蕩頻率的穩(wěn)定度得以提高。度得以提高。模擬電子技術(shù)應(yīng)用二 由上式可見由上式可見, ,振蕩頻率基本上與振蕩頻率基本上與C C1 1、C C2 2 、C C0 0 、C Ci i無關(guān)無關(guān), ,因此因此, ,可選可選C C1 1、C C2 2的值遠(yuǎn)大于極間電容的值遠(yuǎn)大于極間電容, ,這就減小了極間電容變化對振蕩頻率的影響這就減小了極間電容變化對振蕩頻率的影響, ,提高了振蕩頻率的穩(wěn)定性。提高了振蕩頻率的穩(wěn)定性。 由圖

31、可知由圖可知, ,這種電路是在電容三點式振蕩電路的電感支路上串進這種電路是在電容三點式振蕩電路的電感支路上串進了一個小電容了一個小電容C C 而構(gòu)成的（而構(gòu)成的（C C3 3對交流短路對交流短路, ,屬共基組態(tài)）屬共基組態(tài)）C C1 1、C C2 2、C C及及L L組成諧振回路組成諧振回路. .因為因為C C遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于C C1 1或或C C2 2，所以三電容串聯(lián)后的等效電容，所以三電容串聯(lián)后的等效電容振蕩頻率振蕩頻率克拉潑振蕩器的反饋系數(shù)克拉潑振蕩器的反饋系數(shù)i20121CC1CC1C1C1C1C11總CLCLCf21210總iuCCCCCCF20121 調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)C C3 3改變振蕩頻

32、率時改變振蕩頻率時, ,不影響反饋系數(shù)即克拉潑振蕩器的振不影響反饋系數(shù)即克拉潑振蕩器的振蕩頻率與反饋系數(shù)可分別獨立調(diào)節(jié)。蕩頻率與反饋系數(shù)可分別獨立調(diào)節(jié)。模擬電子技術(shù)應(yīng)用二 電路的振蕩頻率主要由電路的振蕩頻率主要由C來決定，基本不受其它的電容來決定，基本不受其它的電容（C1、C2）的影響。這對提高振蕩頻率的穩(wěn)定性是有利的。但也有缺點：的影響。這對提高振蕩頻率的穩(wěn)定性是有利的。但也有缺點：1 1、如、如C1、C2 過大，振蕩幅度就太低；過大，振蕩幅度就太低；2 2、若減小、若減小C ，以提高振蕩頻率，但可能停振，因此也就限制了振蕩頻，以提高振蕩頻率，但可能停振，因此也就限制了振蕩頻率的提高。率的提

33、高。3 3、頻率覆蓋系數(shù)不高。一般在。、頻率覆蓋系數(shù)不高。一般在。 LC回路諧振電阻回路諧振電阻R0反射到三極管集、射極的等效負(fù)載電阻為：反射到三極管集、射極的等效負(fù)載電阻為： 其中 由上式可知：若由上式可知：若C C調(diào)至較小時調(diào)至較小時, ,將使等效負(fù)載電阻變小將使等效負(fù)載電阻變小, ,導(dǎo)致電導(dǎo)致電路增益下降路增益下降, ,因此因此, ,這一電路的振蕩頻率只能在小范圍內(nèi)調(diào)節(jié)這一電路的振蕩頻率只能在小范圍內(nèi)調(diào)節(jié), ,否則否則將出現(xiàn)輸出幅度明顯下降的現(xiàn)象。將出現(xiàn)輸出幅度明顯下降的現(xiàn)象。 模擬電子技術(shù)應(yīng)用二2 2、并聯(lián)改進型電容三點式振蕩器、并聯(lián)改進型電容三點式振蕩器 如下圖是并聯(lián)型三點式振蕩電路

34、如下圖是并聯(lián)型三點式振蕩電路, ,又稱西勒振蕩電又稱西勒振蕩電路路, ,它是在串聯(lián)型電容三點式振蕩電路的電感它是在串聯(lián)型電容三點式振蕩電路的電感L L旁并接了旁并接了一個電容一個電容C而構(gòu)成的。而而構(gòu)成的。而C3為遠(yuǎn)小于為遠(yuǎn)小于 C1C2的固定電容。的固定電容。模擬電子技術(shù)應(yīng)用二回路總電容及振蕩頻率分別為回路總電容及振蕩頻率分別為32131111CCCCCCC總)(212130CCLLCf 西勒振蕩器的反饋系數(shù)西勒振蕩器的反饋系數(shù)FU和接入系數(shù)和接入系數(shù)p與克拉潑振蕩與克拉潑振蕩器相同，因此它也具有頻率穩(wěn)定度高和振蕩頻率、反饋系器相同，因此它也具有頻率穩(wěn)定度高和振蕩頻率、反饋系數(shù)可分別獨立調(diào)節(jié)

35、的優(yōu)點。數(shù)可分別獨立調(diào)節(jié)的優(yōu)點。 由于由于LC LC 回路的諧振電阻回路的諧振電阻R R0 0反射到三極管集、射極間的反射到三極管集、射極間的等效負(fù)載電阻等效負(fù)載電阻 而而C3 C,當(dāng)當(dāng)C變小時變小時, , 變化程度不如式克拉潑電路中變化程度不如式克拉潑電路中那樣顯著那樣顯著, ,從而削弱了振蕩幅度受頻率改變的影響。因此從而削弱了振蕩幅度受頻率改變的影響。因此, ,席勒振蕩電路的頻率調(diào)節(jié)范圍較克拉潑電路要寬。席勒振蕩電路的頻率調(diào)節(jié)范圍較克拉潑電路要寬。 模擬電子技術(shù)應(yīng)用二西勒振蕩器的優(yōu)點：西勒振蕩器的優(yōu)點：1、振蕩幅度比較穩(wěn)定；、振蕩幅度比較穩(wěn)定；2、振蕩頻率可以比較高，如可達千兆赫；頻率覆蓋

36、率、振蕩頻率可以比較高，如可達千兆赫；頻率覆蓋率比較大，可達；比較大，可達； 所以在一些短波、超短波通信機，電視接收機中用的所以在一些短波、超短波通信機，電視接收機中用的比較多。比較多。模擬電子技術(shù)應(yīng)用二五、頻率穩(wěn)定五、頻率穩(wěn)定1 1、振蕩頻率變化的原因、振蕩頻率變化的原因 溫度、濕度、電源電壓、負(fù)載、周圍磁場的變化以及機械振動、溫度、濕度、電源電壓、負(fù)載、周圍磁場的變化以及機械振動、元器件的老化等，這些外界因素的變化都會使振蕩頻率發(fā)生變化，而元器件的老化等，這些外界因素的變化都會使振蕩頻率發(fā)生變化，而溫度是其中最重要的因素。溫度是其中最重要的因素。 LC LC振蕩器的振蕩頻率振蕩器的振蕩頻率

37、f f0 0主要取決于振蕩回路參數(shù)主要取決于振蕩回路參數(shù)L L和和C,C,同時還與同時還與其品質(zhì)因數(shù)其品質(zhì)因數(shù)Q Qe e、管子的參數(shù)和其他寄生參數(shù)有關(guān)，因為它們之中任何、管子的參數(shù)和其他寄生參數(shù)有關(guān)，因為它們之中任何一個的變化，都會引起一個的變化，都會引起LCLC并聯(lián)回路相頻特性或并聯(lián)回路相頻特性或 的變化，從而導(dǎo)致的變化，從而導(dǎo)致振蕩頻率振蕩頻率f f0 0的改變。的改變。引起頻率變化的外界原因有：引起頻率變化的外界原因有：模擬電子技術(shù)應(yīng)用二主要穩(wěn)頻措施主要穩(wěn)頻措施1. 提高諧振回路的標(biāo)準(zhǔn)性提高諧振回路的標(biāo)準(zhǔn)性 回路的標(biāo)準(zhǔn)性是指在外界因素如溫度、濕度、大氣壓力等回路的標(biāo)準(zhǔn)性是指在外界因素如

38、溫度、濕度、大氣壓力等變化時，諧振回路保持其諧振頻率固定不變的能力。標(biāo)準(zhǔn)性變化時，諧振回路保持其諧振頻率固定不變的能力。標(biāo)準(zhǔn)性越高，回路自然諧振頻率隨環(huán)境條件變化的可能性就越小。越高，回路自然諧振頻率隨環(huán)境條件變化的可能性就越小。 提高回路標(biāo)準(zhǔn)性的主要措施是選用高品質(zhì)因數(shù)、高穩(wěn)定提高回路標(biāo)準(zhǔn)性的主要措施是選用高品質(zhì)因數(shù)、高穩(wěn)定性和低溫度系數(shù)、低吸水性的電容器與電感器。性和低溫度系數(shù)、低吸水性的電容器與電感器。 等號右邊的負(fù)號表示頻率變化的方向與電抗變化的方向等號右邊的負(fù)號表示頻率變化的方向與電抗變化的方向剛好相反。如電感量加大，振蕩頻率將降低。剛好相反。如電感量加大，振蕩頻率將降低。CCLL2

39、100模擬電子技術(shù)應(yīng)用二主要穩(wěn)頻措施主要穩(wěn)頻措施 溫度補償法和溫度隔離法：溫度補償法和溫度隔離法：引起電抗元件電感量和電容量變化最明顯的環(huán)境因素是溫度的變化。 溫度補償法：溫度補償法：用具有負(fù)溫度系數(shù)的瓷介電容器，接入由普通的具有正溫度系數(shù)的電感和電容組成的諧振回路。 溫度隔離法：溫度隔離法：將電抗元件置于特制的恒溫槽恒溫槽內(nèi)，使槽內(nèi)的溫度基本上不隨外界環(huán)境溫度的變化。 利用石英諧振器利用石英諧振器等固體諧振系統(tǒng)代替由電感、電容構(gòu)成的電磁諧振系統(tǒng)，它是高穩(wěn)頻率源的一個重要形式。由于這種諧振系統(tǒng)構(gòu)成的振蕩器，不但頻率穩(wěn)定性、頻率準(zhǔn)確度高，而且體積、耗電均很小，因此，在許多領(lǐng)域已被廣泛地采用。模擬

40、電子技術(shù)應(yīng)用二主要穩(wěn)頻措施主要穩(wěn)頻措施2. 削弱不穩(wěn)定因素對諧振特性的影響削弱不穩(wěn)定因素對諧振特性的影響 晶體管的參數(shù)穩(wěn)定：晶體管的參數(shù)穩(wěn)定：晶體管的參數(shù)（輸入輸出阻抗等）受工作點的影響較大，因此注意選擇工作點穩(wěn)定電路與良好的穩(wěn)壓電路。 選擇回路與器件間的接入系數(shù)：選擇回路與器件間的接入系數(shù)：晶體管的輸入輸出阻抗、外接負(fù)載阻抗、各種分布電容和引線電感都是影響回路標(biāo)準(zhǔn)性的重要因素。因此選擇回路與器件間的接入系數(shù)，選擇合適的回路與負(fù)載間的耦合系數(shù)，盡可能減小不穩(wěn)定的分布電容和引線電感的影響，對于提高頻率穩(wěn)定性是十分重要的。 外接負(fù)載阻抗：外接負(fù)載阻抗：為了阻止負(fù)載對振蕩器的影響，振蕩器一般都是通過

41、具有高輸入阻抗的跟隨器（發(fā)射極輸出器）。如必須直接連接時，也應(yīng)采用變比較大的降壓變壓器，或分壓比很小的電容分壓網(wǎng)絡(luò)再與其它負(fù)載相聯(lián)接。模擬電子技術(shù)應(yīng)用二主要穩(wěn)頻措施主要穩(wěn)頻措施 改進型的電路：改進型的電路：減小振蕩管自身的輸入、輸出阻抗對回路性能即振蕩頻率的影響，是提高振蕩頻率穩(wěn)定性的一個非常重要的課題。特別是在三點式振蕩電路中，器件三個端口的等效阻抗 、 、 直接與回路三個電抗元件相連接，由于器件端口等效阻抗的穩(wěn)定性很差，且隨工作狀態(tài)改變而改變，可以想象由它構(gòu)成的振蕩器其頻率穩(wěn)定度的提高也必然會受到嚴(yán)重的影響。為了改善普通三點振蕩電路的頻率穩(wěn)定性而提出的兩種改進型的電路。 ceZbeZcbZ

42、 諧振回路的選擇：諧振回路的選擇：選擇高品質(zhì)因數(shù)的諧振回路（石英諧振石英諧振器器）。模擬電子技術(shù)應(yīng)用二五、石英晶體振蕩器五、石英晶體振蕩器晶體振蕩器晶體振蕩器 壓電和反壓電效應(yīng)：壓電和反壓電效應(yīng)：石英是一種具有晶體結(jié)構(gòu)、外形呈角椎形六棱體的礦物質(zhì)。當(dāng)按某種方式將其切割成一定厚度的薄片時，可以發(fā)現(xiàn)它具有一種特殊的物理現(xiàn)象。 石英晶體的物理性能和化學(xué)性能十分穩(wěn)定物理性能和化學(xué)性能十分穩(wěn)定，對周圍環(huán)境條件（如溫度、濕度、大氣壓力）的變化不敏感。 晶體振蕩器突出的優(yōu)點是可以產(chǎn)生頻率穩(wěn)定度和準(zhǔn)確度很高頻率穩(wěn)定度和準(zhǔn)確度很高的正弦波振蕩。晶體振蕩器則可以比較容易地實現(xiàn)10-410-6。對晶體施加恒溫控制，

43、還可提高到10-710-8數(shù)量級。目前晶體振蕩器頻率穩(wěn)定度的極限是10-1210-13。 利用基音振動實現(xiàn)對頻率控制的晶體稱為基音晶體基音晶體，其余稱為泛音晶體泛音晶體。采用AT切割石英片的基頻頻率一般都限制切割石英片的基頻頻率一般都限制在在20MHz以下以下。因為此時石英片的厚度僅有0041mm，頻率再高，石英片的厚度太薄，不足以提供必要的強度。模擬電子技術(shù)應(yīng)用二石英諧振器的基本特性石英諧振器的基本特性1. 石英諧振器的等效電路石英諧振器的等效電路晶體晶體1qL1qL1qC1qC1qr1qr0C0C qnLqnCqnr其中： 大體反映石英片的質(zhì)量；qL幾十幾百亨；反映其材料的剛性； ；qCP

44、F431010等效石英片產(chǎn)生機械形變時材料的能耗；幾百歐；qr稱為石英諧振器的并聯(lián)電容，它相當(dāng)于以石英片為介質(zhì)、以兩電極為極板的平板電容器的電容量和支架電容、引線電容的總和。幾幾十 。 0CPF模擬電子技術(shù)應(yīng)用二石英諧振器的基本特性石英諧振器的基本特性2. 石英諧振器的諧振頻率石英諧振器的諧振頻率)(X0q12p如令 為不考慮晶體內(nèi)部損耗（即 = 0）時石英諧振器的串聯(lián)諧振頻率；Q為石英諧振器的等效品質(zhì)因數(shù)；p為接入系數(shù)，其數(shù)值分別為：qqrqqqrLQ00CCCCCpqqqqqqCLf210021CCCCLfqqqp模擬電子技術(shù)應(yīng)用二石英諧振器的基本特性石英諧振器的基本特性3. 石英諧振器的基本特性石英諧振器的基本特性 很高的等效品質(zhì)因數(shù)很高的等效品質(zhì)因數(shù) Q ：石英諧振器最大的特點是具有很大的等效電感量和很小的損耗電阻?；蛘哒f石英諧振是具有很高的等效品質(zhì)因數(shù)。（ ）651010 很小的接入系數(shù)很小的接入系數(shù) P：當(dāng)外界電抗元件與之相連接時，對石英諧振器的固有諧振特性的影響是十分微弱的。（ ）310 具有兩個諧振頻率具有兩個諧振頻率 和和 ：qfpf 兩個諧振頻率十分接近：兩個諧振頻率十分接近：qqppffff21舉例：舉