正弦波振蕩器 (4)課件

1、關(guān)于正弦波振蕩器 (4)第一張，PPT共六十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月大綱要求： 熟悉反饋振蕩器的工作原理，掌握LC振蕩器，石英振蕩器等電路的組成，熟悉其工作原理及性能特點(diǎn)，了解穩(wěn)頻及穩(wěn)頻措施，了解寄生振蕩的產(chǎn)生與消除途徑。第二張，PPT共六十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月一、概述（一）分類(lèi)：1、按工作原理分 反饋振蕩器：利用正反饋網(wǎng)絡(luò)負(fù)阻振蕩器：利用負(fù)阻效應(yīng)反饋振蕩器：利用正反饋網(wǎng)絡(luò)將放大器的輸出信 號(hào)反饋到輸入端來(lái)控制能量轉(zhuǎn)換， 產(chǎn)生等幅持續(xù)的振蕩信號(hào)。負(fù)阻振蕩器：將負(fù)阻器件接到諧振回路上，用來(lái) 抵消回路中的損耗電阻，從而產(chǎn)生 等幅持續(xù)震蕩信號(hào)。第三張，PPT共六十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月

2、從本質(zhì)上說(shuō)：反饋振蕩器也是一種負(fù)阻振蕩 器，它不是用負(fù)阻器件，而是用反 饋能量來(lái)抵消損耗。2、按振蕩頻率分高頻振蕩器：LC諧振回路作為 振蕩系統(tǒng)。低頻振蕩器：RC相移網(wǎng)絡(luò)作為 振蕩系統(tǒng)。一般介紹重點(diǎn)討論第四張，PPT共六十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月3、按波形分正弦波振蕩器非正弦波振蕩器（二）用途： 1、各類(lèi)電器、儀表、通信、導(dǎo)航等設(shè)備中。 2、醫(yī)療設(shè)備中大量應(yīng)用：沖擊波碎石機(jī)。 3、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中：煉鋼、驅(qū)蟲(chóng)。 （三）技術(shù)指標(biāo)：絕對(duì)穩(wěn)定度相對(duì)穩(wěn)定度1、頻率準(zhǔn)確度、穩(wěn)定度短期中期長(zhǎng)期第五張，PPT共六十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月2、頻率范圍：3、振幅穩(wěn)定度：4、輸出功率、效率：用途不同、對(duì)技術(shù)指標(biāo)

3、的要求不同二、工作原理： 1、反饋式振蕩器的組成 從放大器到振蕩器； 開(kāi)關(guān)“S”在“1”住時(shí)放大器 開(kāi)關(guān)“S”在“2”住時(shí)振蕩器第六張，PPT共六十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月反饋控制電路反饋網(wǎng)絡(luò)放大器決定頻率的網(wǎng)絡(luò)第七張，PPT共六十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月組成框圖:放大器AU決定頻率的網(wǎng)絡(luò)O反饋網(wǎng)絡(luò)F輸出第八張，PPT共六十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月振蕩頻率：、振蕩平衡條件：當(dāng)時(shí)，振蕩器才能維持振蕩。而.維持震蕩.第九張，PPT共六十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月振蕩平衡條件：振幅條件相位條件、起振條件：正反饋相位條件：放大器反相反饋網(wǎng)絡(luò)反相同相放大器反相反饋網(wǎng)絡(luò)反相同相放大器反相反饋網(wǎng)絡(luò)反相

4、同相放大器反相反饋網(wǎng)絡(luò)反相同相放大器反相反饋網(wǎng)絡(luò)反相同相放大器反相反饋網(wǎng)絡(luò)反相同相第十張，PPT共六十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 振幅條件：振蕩必須逐漸增強(qiáng) 即起振的振幅條件是： 自動(dòng)限幅：a. 正當(dāng)剛開(kāi)始：振幅小、管子甲類(lèi) 工作、 大、使 b.振蕩加強(qiáng)：信號(hào)大、管子工作在 甲乙類(lèi)、AU減少、使 達(dá)到平衡、振幅停止增長(zhǎng)。 第十一張，PPT共六十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 C、實(shí)質(zhì)是管子的自限幅作用。 4、穩(wěn)定條件：即當(dāng)外界因素影響振蕩器偏離 平衡條件后，能否回到原來(lái)的平衡狀態(tài)。 振幅平衡穩(wěn)定條件：在平衡點(diǎn)放大器的增 益振幅 （ ） 特性具有負(fù)斜率。3-1-3硬激勵(lì)工作的環(huán)路增益特性第十二張，P

5、PT共六十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 即： 相位平衡穩(wěn)定條件:在平衡點(diǎn) 曲 線(xiàn)的斜率為負(fù)值.即第十三張，PPT共六十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月關(guān)鍵:外界干擾為 而相移為相抵消重新達(dá)到平衡滿(mǎn)足相位穩(wěn)定條件的 特性圖3-1-4第十四張，PPT共六十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月、互感振蕩器介紹：（投影）平衡條件：正反饋。角頻率：特點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：容易起振、輸出電壓大、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、調(diào)頻方便。缺點(diǎn)：高頻工作時(shí)分布電容影響大、輸出波形差頻穩(wěn)性較差。第十五張，PPT共六十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月三、LC三端式振蕩電路（一）電路的組成原則諧振回路的三個(gè)引出端分別與晶體管的三個(gè)電極連接，故稱(chēng)為三端式振蕩器。三個(gè)電抗可以

6、是單個(gè)電抗性元件，可以是振蕩系統(tǒng)充當(dāng)。、一般結(jié)構(gòu)：第十六張，PPT共六十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月、相位平衡：回路諧振時(shí)：而（如圖示，所規(guī)定的電壓方向）為滿(mǎn)足相位條件：即與同相。則必須與反相第十七張，PPT共六十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月所以：X2與X必須是同性質(zhì)電抗。又回路諧振X3必須是與、異性質(zhì)的電抗。、三端式振蕩器的組成原則：與發(fā)射機(jī)相連的為兩個(gè)不同性質(zhì)的電抗，按在集電極與基極之間的電抗與前兩者為異性質(zhì)電抗。即：Xce與Xbe為同性質(zhì)電抗Xbc與Xce、Xbe為異性質(zhì)電抗第十八張，PPT共六十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月（二）電感反饋三點(diǎn)式振蕩器（哈特萊電路）、電路組成：原理電路（a）電容

7、三點(diǎn)式電路（b）電感三點(diǎn)式電路（c）一般化三點(diǎn)式電路第十九張，PPT共六十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月2、相位平衡條件：電感支路：電壓超前電流電容電路：電流超前電壓與反相，LL、C支路中為容性，故超前而由于在上產(chǎn)生的電壓超前，與同相。第二十張，PPT共六十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月、起振條件：第二十一張，PPT共六十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月考慮互感：、振蕩頻率：考慮互感：通常不考慮互感第二十二張，PPT共六十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月、特點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：容易起振、輸出電壓幅度大、調(diào)節(jié)頻率容易、且調(diào)諧頻段寬。缺點(diǎn)：最高振蕩頻率低、輸出電壓波形差。（三）電容三點(diǎn)式振蕩器（考比茲電路）、電路組成：投影第二

8、十三張，PPT共六十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月2、相位平衡條件：與反相，而在C、L支路中為感性，故滯后，而由在C上產(chǎn)生的又滯后，所以與同相。第二十四張，PPT共六十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月、起振條件：起振條件：注：第二十五張，PPT共六十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月、振蕩頻率：第二十六張，PPT共六十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月、特點(diǎn)： 優(yōu)點(diǎn)：容易起振、輸出波形好、最高振蕩頻率高。缺點(diǎn)：改頻不方便、頻段窄、對(duì)頻率有影響、頻穩(wěn)定度差第二十七張，PPT共六十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月（四）改進(jìn)型電容反饋三點(diǎn)式振蕩器、克拉潑電路：（）電路：第二十八張，PPT共六十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月（）特點(diǎn)：解

9、決了調(diào)節(jié)頻率時(shí)改變反饋系數(shù)的問(wèn)題。減小對(duì)、振蕩頻率的影響頻穩(wěn)度高。當(dāng)時(shí)第二十九張，PPT共六十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月而缺點(diǎn)：不能太大，所以調(diào)節(jié)頻率范圍窄、波段窄。調(diào)節(jié)改變了接入系數(shù)，改變，振幅改變第三十張，PPT共六十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月、西勒電路：（）電路：（）特點(diǎn)：調(diào)整伏在接入系數(shù)C3，調(diào)節(jié)頻 率C4 C3C1，C3C2第三十一張，PPT共六十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月頻穩(wěn)度高、振蕩頻率高、頻段寬。振幅平穩(wěn)、波形好。第三十二張，PPT共六十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月四、晶體振蕩器（一）石英晶體及等效電路：、石英晶體的特性：具有穩(wěn)定的物理、化學(xué)性質(zhì)（頻率穩(wěn)定性好）。具有壓電效應(yīng)和反

10、壓電效應(yīng)（可做成諧振器）。具有很高的回路標(biāo)準(zhǔn)性，因而有很高的平穩(wěn)度。第三十三張，PPT共六十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月、符號(hào)：、等效電路：圖-晶體的阻抗曲線(xiàn)圖-并聯(lián)后晶體的等效電路等效電路：第三十四張，PPT共六十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月很小與間隔小第三十五張，PPT共六十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月指出：實(shí)際應(yīng)用時(shí)，晶體通常應(yīng)并聯(lián)負(fù)載電容CL此時(shí)，外殼上標(biāo)明的振蕩頻率CL越大，就越靠近，頻穩(wěn)度越好曲線(xiàn)越陡，自我調(diào)整能力越強(qiáng)第三十六張，PPT共六十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月特點(diǎn)：回路標(biāo)準(zhǔn)高，自動(dòng)調(diào)整能力強(qiáng)。值極高，穩(wěn)頻作用強(qiáng)。接入系數(shù)小，受外界影響小。晶體穩(wěn)頻的原因（二）晶體振蕩器分類(lèi)并聯(lián)晶體

11、振蕩器：振蕩頻率略高于等效為電感。串聯(lián)晶體振蕩器：振蕩頻率略等于等效為高選擇性短路元件。第三十七張，PPT共六十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月晶體只能工作于上或略高于的頻段內(nèi)。不能低于和高于的頻段內(nèi)頻穩(wěn)度差。、并聯(lián)晶體振蕩器皮爾氏振蕩電路VCCLCRB1RLTC1C2RB2CBCCRE圖（a）實(shí)際電路第三十八張，PPT共六十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月圖（b）交流電路REC1C2RLTCqC0rqLq晶體第三十九張，PPT共六十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 壓控電路 a.變?nèi)荻O管：符號(hào)0VD特性曲線(xiàn)特點(diǎn)：其電容量將隨所加反向電壓的變化 而變化。 第四十張，PPT共六十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 b.

12、實(shí)用電路：P147 347（電視機(jī)電調(diào)諧高頻頭的本振電路）第四十一張，PPT共六十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 泛音晶體振蕩器：C1LLC1諧振于35次泛音頻率之間 抑制低于5次諧波的振蕩頻率，如基波和三次諧波第四十二張，PPT共六十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 2、串聯(lián)晶體振蕩器： 晶體為高頻選擇性短路元件。（b）（a）0.03F2.2K20K1001.6K0.03F150H+12V140PF160PF20/5PF第四十三張，PPT共六十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 3、晶體使用注意事項(xiàng)： 電路應(yīng)工作在標(biāo)稱(chēng)頻率，頻穩(wěn)度高。 激勵(lì)電平應(yīng)在額定范圍內(nèi)。 焊接時(shí)時(shí)間應(yīng)盡可能短，防止損壞。第四十四張，PP

13、T共六十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 五、振蕩器的頻率穩(wěn)定度 （一）頻率穩(wěn)定度的定義： 1、頻率準(zhǔn)確度：指實(shí)際振蕩頻率與標(biāo)稱(chēng)頻率之 間的差值。 絕對(duì)頻偏： 相對(duì)頻偏：（兩個(gè)方面的含義）第四十五張，PPT共六十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 2、頻率穩(wěn)定度：指一定時(shí)間內(nèi)和一定的條件下 相對(duì)頻偏的最大值。 長(zhǎng)期穩(wěn)定度：一天以上至一月、年。 產(chǎn)生不穩(wěn)定的原因：元件老化、溫度、 環(huán)境變化。用途：國(guó)家天文臺(tái)、授時(shí)中心、計(jì)量單位。第四十六張，PPT共六十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 短期穩(wěn)定度：一天以?xún)?nèi) 產(chǎn)生不穩(wěn)定的原因：電源電壓變化、溫度變 化、振動(dòng)等。 用途：儀器、儀表、設(shè)備的技術(shù)指標(biāo)的衡量。 瞬時(shí)穩(wěn)定度：秒

14、或毫秒以?xún)?nèi)。 原因：振蕩器內(nèi)部噪聲引起的。 用途：精密測(cè)量?jī)x器、儀表的技術(shù)指標(biāo)的衡量。第四十七張，PPT共六十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月（二）產(chǎn)生頻率不穩(wěn)定的原因 1、振蕩回路參數(shù)的變化 2、晶體管參數(shù)的變化溫度變化濕度變化、大氣壓變化 機(jī)械振動(dòng)電源電壓變化 電磁干擾 （三）穩(wěn)頻措施 1、減小溫度變化的影響：第四十八張，PPT共六十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 采用恒溫槽：自動(dòng)調(diào)節(jié)溫度、保持恒溫。 采用負(fù)溫度系數(shù)元件：起溫度補(bǔ)償作用。 采用溫度系數(shù)小的元件：減小溫度變化影 響。 2、采用密封工藝減小溫度變化和大氣壓的變化 的影響. 3、提高元件的機(jī)械強(qiáng)度： 熱滲銀法做電感：形變小、膨脹系數(shù)小。

15、采用固態(tài)電容第四十九張，PPT共六十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 4、合理安排電路： 采用穩(wěn)壓性能好的電源。 管子與回路耦合松。 加緩沖級(jí)（射隨器） 選管時(shí)， 加屏蔽第五十張，PPT共六十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 六、寄生振蕩器和間歇振蕩器及頻率占據(jù) 1、寄生振蕩： 在放大器或振蕩器中，有時(shí)會(huì)產(chǎn)生某種不 需要的振蕩信號(hào) 寄生振蕩 低頻寄生振蕩：由扼流圈、隔直流電容和 濾波電容等形成了正反饋環(huán)路而引起的振 蕩。 （實(shí)際情況非常復(fù)雜，需長(zhǎng)期實(shí)踐摸索）第五十一張，PPT共六十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 克服的辦法：見(jiàn)教材P156 高頻寄生振蕩： 由電路中的分布參數(shù)，管子間電容等構(gòu)成了 正反饋而引起的

16、振蕩。 克服的辦法： 見(jiàn)教材P156 2、間歇振蕩：振蕩器時(shí)而振蕩，時(shí)而停振的 現(xiàn)象。 產(chǎn)生的原因：由自偏壓電路元件值選擇不當(dāng) 造成的第五十二張，PPT共六十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月偏置電壓跟不上振蕩振幅的變化 克服的辦法：見(jiàn)教材P158 3、頻率占據(jù)： 不要求第五十三張，PPT共六十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 七、RC振蕩器 1、RC相移特性： 隨著信號(hào)頻率的變化，單節(jié)RC電路的相移 在之間變化，最大不超過(guò) 。第五十四張，PPT共六十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 2、RC串聯(lián)電路：第五十五張，PPT共六十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月令則當(dāng)時(shí)即 與 之間的相移為零第五十六張，PPT共六十一頁(yè)，創(chuàng)

17、作于2022年6月 3、RC相移振蕩器RC移相式振蕩電路第五十七張，PPT共六十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 4、文氏橋振蕩器（a）t0第五十八張，PPT共六十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月t0（b）第五十九張，PPT共六十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月兩級(jí)放大器正反饋負(fù)反饋輸出20V16K16K3K1.1K5.1K100K9112K1M9.1K41050F30F30F0.01F0.01F30F+V1V2t0兩級(jí)放大器正反饋負(fù)反饋輸出20V16K16K3K1.1K5.1K100K9112K1M9.1K41050F30F30F0.01F0.01F30F+V1V2t0兩級(jí)放大器正反饋負(fù)反饋輸出20V16K16K3K