高頻電子技術(shù)第3章-正弦波振蕩器課件

1、第3章 正弦波振蕩器第3章 正弦波振蕩器知識(shí)點(diǎn) 正弦波振蕩器組成及工作條件幅度條件和相位條件三點(diǎn)式振蕩電路石英晶體振蕩器第3章 正弦波振蕩器重點(diǎn)和難點(diǎn)LC 振蕩器的分析石英晶體振蕩器的應(yīng)用第3章 正弦波振蕩器振蕩器是一種能自動(dòng)地將直流電源能量轉(zhuǎn)換為一定波形的交變振蕩信號(hào)能量的轉(zhuǎn)換電路。它與放大器的區(qū)別在于這種轉(zhuǎn)換電路不需外加激勵(lì)信號(hào)，就能自行產(chǎn)生具有一定頻率、波形和振幅的交流信號(hào)。根據(jù)所產(chǎn)生的波形不同，可將振蕩器分為正弦波振蕩器和非正弦波振蕩器兩大類。前者能產(chǎn)生正弦波 3.1 反饋振蕩器的工作原理3.1.1 振蕩器的組成任何一種反饋式正弦波振蕩器，至少應(yīng)包括以下三個(gè)組成部分 1. 放大電路。

2、2. 反饋、選頻網(wǎng)絡(luò)。 3. 穩(wěn)幅環(huán)節(jié)。 3.1.1 振蕩器的組成正弦波振蕩器電路組成如圖31所示。 放大電路反饋、選頻網(wǎng)絡(luò)3.1.1 振蕩器的組成高頻電子技術(shù)中主要通過(guò)以下三個(gè)指標(biāo)來(lái)衡量正弦波振蕩電路的優(yōu)劣。（1）振蕩頻率（2）振蕩頻率的穩(wěn)定度（3）振蕩頻率的可調(diào)節(jié)性首先，假定振蕩已經(jīng)建立，下面研究電路應(yīng)滿足什么條件，才能維持振蕩，即振蕩器平衡條件。放大器 （3-1）反饋網(wǎng)絡(luò) (3-2) 3.1.2 振蕩的平衡條件和起振條件3.1.2 振蕩的平衡條件和起振條件將式（3-2）代入式（3-1），可得 （3-3） 上式稱為正弦波振蕩的平衡條件 （3-3）是相量式，它包含兩層意思，其一，等式（3-3

3、）兩邊的模應(yīng)該相等 （3-4） 這一式子稱為幅值平衡條件 3.1.2 振蕩的平衡條件和起振條件式（3-3）兩邊相位也應(yīng)該相等，因此放大倍數(shù)的相位 和反饋系數(shù)相位 之和應(yīng)等于2的整數(shù)倍，即 （n為正整數(shù)) （3-5）此式稱為振蕩電路的相位平衡條件 振蕩器起振條件 （3-6） 3.1.3 振蕩的穩(wěn)定條件1. 振幅穩(wěn)定條件3.1.3 振蕩的穩(wěn)定條件2. 相位穩(wěn)定條件 圖3-3 相位穩(wěn)定條件(a）不穩(wěn)定平衡 （b）穩(wěn)定平衡(a)(b)3.2 LC正弦波振蕩器3.2.1 互感反饋式振蕩器3.2.1 互感反饋式振蕩器互感反饋式振蕩器的頻率近似等于 、 并聯(lián)諧振回路的諧振頻率： （3-7） 互感反饋式振蕩器

4、容易起振，輸出電壓幅度較大，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，調(diào)節(jié)頻率方便，且調(diào)節(jié)頻率時(shí)輸出電壓變化不大。 3.2.2 三點(diǎn)式振蕩器的工作原理圖3-5 三點(diǎn)式振蕩器的組成3.2.2 三點(diǎn)式振蕩器的工作原理設(shè) 回路由純電抗元件組成 ，其電抗值分別為 回路中， 兩端的電壓是反饋電壓，用 表示。由于 是 在 支路中 上的分壓，有 (3-9) 3.2.2 三點(diǎn)式振蕩器的工作原理 根據(jù)三極管放大器極性的判斷，輸出電壓 與輸入電壓 相位差為 ，要滿足正反饋的相位條件， 與 應(yīng)反相，所以 0 （3-10） 圖3-6電容和電感三點(diǎn)式振蕩器3.2.3 電感三點(diǎn)式振蕩器（Hartley）圖3-7 電感三點(diǎn)式振蕩器及其等效電路3.2.3

5、電感三點(diǎn)式振蕩器（Hartley）振蕩器的振蕩頻率可近似用并聯(lián)諧振回路的諧振頻率來(lái)表示，即 （3-11） 3.2.4 電容三點(diǎn)式振蕩器（Colpitts）圖3-8 電容三點(diǎn)式振蕩器及其等效電路3.2.4 電容三點(diǎn)式振蕩器（Colpitts）振蕩器的振蕩頻率可近似用并聯(lián)諧振回路的諧振頻率來(lái)表示，即 （3-12） 式中， 為回路總電容3.2.5 改進(jìn)型電容三點(diǎn)式振蕩器電容三點(diǎn)式振蕩器是一種性能優(yōu)良的振蕩電路。但它有兩個(gè)主要缺點(diǎn)：其一是頻率調(diào)整范圍窄其二是振蕩器的頻率穩(wěn)定度不高。為了克服這兩個(gè)缺點(diǎn)，提出了改進(jìn)型電容三點(diǎn)式振蕩器。3.2.5 改進(jìn)型電容三點(diǎn)式振蕩器1. 串聯(lián)改進(jìn)型電容三點(diǎn)式振蕩器（Cl

6、app）（a）是串聯(lián)改進(jìn)型電容三點(diǎn)式振蕩器，又稱克拉潑（Clapp）振蕩器，圖（b )3.2.5 改進(jìn)型電容三點(diǎn)式振蕩器2. 并聯(lián)改進(jìn)型電容三點(diǎn)式振蕩器（Seiler） （3-15） 3.2.5 改進(jìn)型電容三點(diǎn)式振蕩器 振蕩頻率的計(jì)算公式為 （3-16） 3.2.6 LC振蕩器電路識(shí)讀1. 高頻頭本振電路圖是松下TC-183型彩色電視機(jī)甚高頻電調(diào)諧高頻頭中本機(jī)振蕩器電路，是由分立元件組成。3.2.6 LC振蕩器電路識(shí)讀3.2.6 LC振蕩器電路識(shí)讀圖3-12 本振交流等效電路3.2.6 LC振蕩器電路識(shí)讀2. 單邊帶頻率合成電路圖為某單邊帶電臺(tái)頻率合成器中所用的5565 MHz的壓控振蕩器實(shí)際

7、電路，是由分立元件組成。3.2.6 LC振蕩器電路識(shí)讀3.2.6 LC振蕩器電路識(shí)讀3. 掃頻振蕩器電路圖是BT-4型低頻頻率特性測(cè)試儀中的變?nèi)荻O管掃頻振蕩器電路。 3.2.6 LC振蕩器電路識(shí)讀3.3 石英晶體振蕩器3.3.1 石英晶體的基本特性與等效電路1. 石英晶體的結(jié)構(gòu) 2. 壓電效應(yīng)及等效電路3.3.2 石英晶體振蕩器電路1. 并聯(lián)型晶體振蕩器2. 串聯(lián)型晶體振蕩器3. 泛音晶體振蕩器3.3.3 使用石英諧振器注意事項(xiàng)1. 石英晶體出廠時(shí)外殼印有標(biāo)稱頻率，這個(gè)頻率一般介于串聯(lián)諧振與并聯(lián)諧振頻率之間。 2. 晶體振蕩器中，晶體起等效電感作用或從感性區(qū)接近串聯(lián)諧振頻率點(diǎn) ，容性區(qū)是不能

8、使用的，因?yàn)槭⒕Ш箪o態(tài)電容（ ）還存在，電路仍可能滿足振蕩條件而振蕩，但石英晶體已失去穩(wěn)頻作用。3.3.4 石英振蕩器電路識(shí)讀1. 某接收機(jī)本振電路3.3.4 石英振蕩器電路識(shí)讀2. 串聯(lián)型晶振實(shí)用電路3.3.4 石英振蕩器電路識(shí)讀3. 帶溫度補(bǔ)償?shù)木w振蕩器本 章 小 結(jié)1. 反饋振蕩器是由放大器和反饋網(wǎng)絡(luò)組成的具有選頻能力的正反饋系統(tǒng)。反饋振蕩器正常工作必須滿足起振、平衡和穩(wěn)定條件，每個(gè)條件中應(yīng)分別討論其振幅和相位兩方面條件。振幅條件要求，在振蕩頻點(diǎn)，環(huán)路增益的幅值在起振時(shí)必須大于1，且具有負(fù)斜率的的增益、振幅特性。相位條件要求，在振蕩頻點(diǎn)，環(huán)路增益的相位應(yīng)為2的整數(shù)倍，且具有負(fù)斜率的相頻特性。本 章 小 結(jié)2. 互感反饋式振蕩器起振容易，輸出幅度較大，但工作頻率穩(wěn)定度不高。三點(diǎn)式振蕩器可分為電感三點(diǎn)式和電容三點(diǎn)式兩種基本電路，克拉潑與西勒電路是實(shí)用改進(jìn)型的電容三點(diǎn)式電路，它們輸出波形好 .3. 振蕩器的工作頻率由回路決定。本 章 小 結(jié)4 晶體振蕩器的頻率穩(wěn)定度很高，但振