高頻電路第四章課件

第四章正弦波振蕩器4.1反饋振蕩器的原理4.2LC振蕩器4.3振蕩器的頻率穩(wěn)定度4.4LC振蕩器的設(shè)計(jì)方法4.5石英晶體振蕩器4.6負(fù)阻振蕩器4.7壓控振蕩器振蕩器的分類低頻振蕩器按振蕩頻率分類高頻振蕩器反饋振蕩器按振蕩原理分類負(fù)阻振蕩器按選頻網(wǎng)絡(luò)分類LC振蕩器RC振蕩器晶體振蕩器振蕩器的分類4.1反饋振蕩器的原理***

第四章正弦波振蕩器（一）反饋振蕩器的原理分析***反饋型振蕩器的原理框圖反饋型振蕩器是由放大器和正反饋網(wǎng)絡(luò)組成的一個(gè)閉合環(huán)路。反饋型振蕩器的原理框圖代入得：其中

開環(huán)增益：反饋系數(shù)：對(duì)正反饋：閉環(huán)增益：稱為環(huán)路增益。反饋型振蕩器的原理框圖環(huán)路增益時(shí)，即表明即使外加信號(hào)，也可以維持振蕩輸出（二）振蕩器的平衡條件****振蕩器的平衡條件形成增幅振蕩形成減幅振蕩環(huán)路增益振蕩器的平衡條件稱為振蕩器的平衡條件，也可以表示為分別稱為振幅平衡條件和相位平衡條件。形成等幅振蕩（三）振蕩器的起振條件***

為了使振蕩過程中輸出幅度不斷增加,應(yīng)使反饋回來的信號(hào)比輸入到放大器的信號(hào)大,即振蕩開始時(shí)應(yīng)為增幅振蕩。稱為自激振蕩的起振條件起振條件形成增幅振蕩振幅條件的圖解表示起振條件起振條件當(dāng)接通電源時(shí)，回路內(nèi)的各種電擾動(dòng)信號(hào)經(jīng)選頻網(wǎng)絡(luò)選頻后，將其中某一頻率的信號(hào)反饋到輸入端，再經(jīng)放大→反饋→放大→反饋的循環(huán)，輸出信號(hào)的幅度不斷增大，于是振蕩從“無”到有、從小到大建立起來。（四）振蕩器的穩(wěn)定條件***

振蕩器在工作過程中,當(dāng)外界因素發(fā)生變化時(shí),會(huì)使振蕩器偏離原來的平衡狀態(tài),從而導(dǎo)致振蕩器停振或突變到新的平衡狀態(tài),則表明原來的平衡狀態(tài)是不穩(wěn)定的；反之,如果通過放大和反饋的不斷循環(huán),振蕩器能夠產(chǎn)生回到原平衡點(diǎn)的趨勢(shì),并且在原平衡點(diǎn)附近建立新的平衡狀態(tài),則表明原平衡狀態(tài)是穩(wěn)定的。穩(wěn)定條件(4─17)由于反饋網(wǎng)絡(luò)為線性網(wǎng)絡(luò),即反饋系數(shù)大小F不隨輸入信號(hào)改變,故振幅穩(wěn)定條件又可寫為

(4─18)穩(wěn)定條件穩(wěn)定條件分為振幅穩(wěn)定條件和相位穩(wěn)定條件。振幅穩(wěn)定條件為穩(wěn)定條件B點(diǎn)為不穩(wěn)定平衡點(diǎn)P點(diǎn)為穩(wěn)定平衡點(diǎn)振幅穩(wěn)定條件為B點(diǎn)、P點(diǎn)均為平衡點(diǎn)（因滿足K=1/F）穩(wěn)定條件

相位穩(wěn)定條件是指：當(dāng)處于平衡狀態(tài)的系統(tǒng)受到某一外來因素的干擾，相位平衡狀態(tài)受到破壞，總相移角大于或小于時(shí)，環(huán)路具有自動(dòng)恢復(fù)平衡重新回到的條件。pjjn2fa=+

相位穩(wěn)定條件為

穩(wěn)定條件當(dāng)外來干擾使環(huán)路總相移增加，即產(chǎn)生超前相位增量+時(shí)，這就意味著反饋電壓超前于原有輸入電壓（前一次反饋電壓）一個(gè)相角。

相位超前就意味著周期縮短，故環(huán)路的振蕩頻率也因而有所提高，若回路具有圖示的相頻特性，則回路相移將產(chǎn)生一滯后的增量。經(jīng)過若干個(gè)周期后，該滯后增量逐漸增加，最終等于外界因素引起的超前增量+時(shí)，環(huán)路總相移重新恢復(fù)平衡。穩(wěn)定條件相位穩(wěn)定條件：在LC振蕩器中這種負(fù)斜率變化的功能恰好可以由LC并聯(lián)諧振回路來自動(dòng)完成。LC并聯(lián)回路頻率特性穩(wěn)定條件

為了抵消不穩(wěn)定因素引入的相移增量，要求系統(tǒng)的振蕩頻率有相應(yīng)的偏移，兩者之間產(chǎn)生了頻差，顯然這是不希望的。為此必須加大LC回路的有載Q值，因?yàn)楫?dāng)Q值提高時(shí),回路相頻特性斜率也相應(yīng)加大。這樣要產(chǎn)生同樣的相位增量，只需較小的頻率偏移，從而提高了系統(tǒng)的頻率穩(wěn)定性。（五）振蕩線路舉例****振蕩電路的組成①放大環(huán)節(jié)：滿足起振條件和振幅平衡條件；②反饋環(huán)節(jié)：形成正反饋，滿足相位平衡條件；正弦波振蕩電路一般由以下幾個(gè)環(huán)節(jié)組成：正弦波振蕩電路一般由以下幾個(gè)環(huán)節(jié)組成：③選頻環(huán)節(jié)：產(chǎn)生單一頻率的正弦波振蕩。這個(gè)環(huán)節(jié)可以包含在放大環(huán)節(jié)中（如LC選頻放大器），也可以包含在反饋環(huán)節(jié)中（如具有選頻特性的RC串并聯(lián)反饋網(wǎng)絡(luò)）；振蕩電路的組成正弦波振蕩電路一般由以下幾個(gè)環(huán)節(jié)組成：④穩(wěn)幅環(huán)節(jié)：穩(wěn)定輸出信號(hào)的幅度，改善波形。注意這個(gè)環(huán)節(jié)既可以直接利用放大器件的非線性自動(dòng)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)幅，也可以通過加入特定的穩(wěn)幅電路來實(shí)現(xiàn)。振蕩電路的組成

【分析步驟】（1）電路的組成是否具備正弦波振蕩的四個(gè)基本環(huán)節(jié)；（2）基本放大電路是否建立起合適的靜態(tài)工作點(diǎn)并能正常放大；（3）利用瞬時(shí)極性法判斷電路是否引入正反饋。振蕩線路舉例——互感耦合振蕩器振蕩線路舉例——互感耦合振蕩器

放大部分是以LC并聯(lián)諧振回路作為集電極負(fù)載的選頻放大器，而反饋則是利用變壓器的次級(jí)將信號(hào)送回到基極。分析振蕩回路的相位條件時(shí)應(yīng)特別注意變壓器各繞組的同名端。

在諧振頻率的情況下，LC并聯(lián)回路呈純電阻性，集電極輸出電壓與基極輸入電壓反相，即；根據(jù)圖中變壓器的同名端，次級(jí)線圈引入的相位移,這樣，滿足相位平衡條件。振蕩線路舉例——互感耦合振蕩器電路的振蕩頻率為:

為回路總電導(dǎo)，r為變壓器初級(jí)線圈損耗電阻。振蕩線路舉例——互感耦合振蕩器起振條件：

增大互感、減小變壓器損耗電阻、減小晶體管的輸入和輸出電導(dǎo)，有利于電路起振。振蕩線路舉例——互感耦合振蕩器

振蕩幅度的穩(wěn)定是利用放大器件的非線性來實(shí)現(xiàn)的，雖然振幅較大時(shí)集電極的電流波形有可能出現(xiàn)失真，但由于LC并聯(lián)諧振回路良好的選頻作用，輸出電壓的波形一般失真不大。振蕩線路舉例——互感耦合振蕩器互感耦合LC振蕩電路起振容易，頻率調(diào)節(jié)方便，但輸出波形不夠好，頻率穩(wěn)定性差，且變壓器繞組的分布電容限制了振蕩頻率的提高。

振蕩線路舉例——互感耦合振蕩器其他形式：基極調(diào)諧式射極調(diào)諧式振蕩線路舉例——互感耦合振蕩器標(biāo)出圖示電路中變壓器的同名端，使之滿足正弦波振蕩的相位條件。

課堂練習(xí)標(biāo)出圖示電路中變壓器的同名端，使之滿足正弦波振蕩的相位條件。

課堂練習(xí)4.2LC振蕩器****第四章正弦波振蕩器（一）振蕩器的組成原則****

通常所說的三端式(又稱三點(diǎn)式)的振蕩器,即LC回路的三個(gè)端點(diǎn)與晶體管的三個(gè)電極分別連接而成的電路,如圖4─5所示。

圖4─5三端式振蕩器的組成

振蕩器的組成原則bce123

通常所說的三端式(又稱三點(diǎn)式)的振蕩器,即LC回路的三個(gè)端點(diǎn)與晶體管的三個(gè)電極分別連接而成的電路。

三端式振蕩器的組成原則

根據(jù)諧振回路的性質(zhì),諧振時(shí)回路應(yīng)呈純電阻性,因而有一般情況下,回路Q值很高,因此回路電流遠(yuǎn)大于晶體管的基極電流?b

、集電極電流?

c以及發(fā)射極電流?e,故有

因諧振時(shí)Uc

與Ub

反向，故X1、X2應(yīng)為同性質(zhì)的電抗元件，且與X3性質(zhì)相反。

三端式振蕩器的組成原則射同余異射同基反

通常所說的三端式(又稱三點(diǎn)式)的振蕩器,即LC回路的三個(gè)端點(diǎn)與晶體管的三個(gè)電極分別連接而成的電路,如圖4─5所示。

圖4─5三端式振蕩器的組成

振蕩器的組成原則bce

三端式振蕩器有兩種基本電路,如圖4─6所示。圖4─6兩種基本的三端式振蕩器(a)電容反饋振蕩器;(b)電感反饋振蕩器三端式振蕩器的基本電路

圖4─8是一些常見振蕩器的高頻電路,請(qǐng)判斷它們是由哪種基本線路演變而來的。

圖4─8幾種常見振蕩器的高頻電路三端式振蕩器的基本電路（二）電容反饋振蕩器****

圖4─9是一電容反饋振蕩器的實(shí)際電路及其交流等效電路。

電容反饋振蕩器振蕩頻率：

圖4─9是一電容反饋振蕩器的實(shí)際電路及其交流等效電路。

電容反饋振蕩器電容反饋式振蕩電路輸出波形好，振蕩頻率較高，可達(dá)100兆赫茲以上。缺點(diǎn)是調(diào)節(jié)頻率不方便。因?yàn)楦淖僀1或C2雖然都可以改變振蕩頻率，但同時(shí)會(huì)使反饋系數(shù)發(fā)生變化，從而影響振蕩幅度，甚至造成停振。

圖4─9是一電容反饋振蕩器的實(shí)際電路及其交流等效電路。

電容反饋振蕩器（三）電感反饋振蕩器****振蕩頻率：

電感反饋振蕩器電感反饋式振蕩電路因L1、L2之間存在互感，起振容易，且通過調(diào)節(jié)可變電容器C，可以在較寬的范圍內(nèi)改變振蕩頻率，其工作頻率范圍從數(shù)百千赫茲至數(shù)十兆赫茲。電感反饋振蕩器電感反饋式振蕩電路的缺點(diǎn)是因反饋電壓取自L2，對(duì)高次諧波（相對(duì)于f0而言）阻抗較大，因此輸出波形中含有高次諧波分量，波形較差。電感反饋振蕩器分別判斷圖示各電路是否滿足正弦波振蕩的條件,若不滿足則改正圖中的錯(cuò)誤，使之有可能產(chǎn)生正弦波振蕩。

課堂練習(xí)能產(chǎn)生振蕩分別判斷圖示各電路是否滿足正弦波振蕩的條件,若不滿足則改正圖中的錯(cuò)誤，使之有可能產(chǎn)生正弦波振蕩。

課堂練習(xí)電感反饋回路中加耦合電容分別判斷圖示各電路是否滿足正弦波振蕩的條件,若不滿足則改正圖中的錯(cuò)誤，使之有可能產(chǎn)生正弦波振蕩。

課堂練習(xí)能產(chǎn)生振蕩分別判斷圖示各電路是否滿足正弦波振蕩的條件,若不滿足則改正圖中的錯(cuò)誤，使之有可能產(chǎn)生正弦波振蕩。

課堂練習(xí)

基極加耦合電容，且改變壓器的同名端課堂練習(xí)在圖示振蕩器交流等效電路中,三個(gè)ＬＣ并聯(lián)回路的諧振頻率分別是：、、

,試問f1、f2、f3與振蕩頻率f0之間滿足什么關(guān)系時(shí)能分別構(gòu)成電容反饋式和電感反饋式振蕩電路？相應(yīng)的f0是多少？若組成電容反饋式,則在振蕩頻率ｆ0處,L1C1回路與L2C2回路應(yīng)呈現(xiàn)容性,L3C3回路應(yīng)呈現(xiàn)感性。故應(yīng)滿足ｆ1≤ｆ2＜ｆ0＜ｆ3

或ｆ2＜ｆ1＜ｆ0＜ｆ3。課堂練習(xí)在圖示振蕩器交流等效電路中,三個(gè)ＬＣ并聯(lián)回路的諧振頻率分別是：、、

,試問f1、f2、f3與振蕩頻率f0之間滿足什么關(guān)系時(shí)能分別構(gòu)成電容反饋式和電感反饋式振蕩電路？相應(yīng)的f0是多少？若組成電感反饋式,則在振蕩頻率ｆ0處,L1C1回路與L2C2回路應(yīng)呈現(xiàn)感性,L3C3回路應(yīng)呈現(xiàn)容性。故應(yīng)滿足ｆ1≥ｆ2＞ｆ0＞ｆ3

或ｆ2＞ｆ1＞ｆ0＞ｆ3。在兩種情況下振蕩頻率ｆ0均為:課堂練習(xí)其中：在圖示振蕩器交流等效電路中,三個(gè)ＬＣ并聯(lián)回路的諧振頻率分別是：、、

,試問f1、f2、f3與振蕩頻率f0之間滿足什么關(guān)系時(shí)能分別構(gòu)成電容反饋式和電感反饋式振蕩電路？相應(yīng)的f0是多少？（四）改進(jìn)型電容反饋振蕩器***普通電容反饋式振蕩電路（考畢茲電路）：改進(jìn)型電容反饋振蕩器圖4─11克拉潑振蕩器電路(a)實(shí)際電路;(b)交流等效電路

改進(jìn)型電容反饋振蕩器1.克拉潑振蕩器

圖4─11是克拉潑振蕩器的實(shí)際電路和交流等效電路。1.克拉潑振蕩器

圖4─11是克拉潑振蕩器的實(shí)際電路和交流等效電路。改進(jìn)型電容反饋振蕩器改進(jìn)型電容反饋振蕩器因此振蕩頻率則有適當(dāng)選取電容，使C1>>C3且C2>>C3，1.克拉潑振蕩器

圖4─11是克拉潑振蕩器的實(shí)際電路和交流等效電路。改進(jìn)型電容反饋振蕩器1.克拉潑振蕩器克拉潑電路的缺點(diǎn)是改變振蕩頻率時(shí)需調(diào)節(jié)Ｃ3,環(huán)路增益會(huì)隨之發(fā)生變化,從而使振蕩幅值也發(fā)生變化。因此克拉潑電路只適宜于作固定頻率振蕩器或波段復(fù)蓋系數(shù)較小的可變頻率振蕩器。圖4─12西勒振蕩器電路(a)實(shí)際電路;(b)交流等效電路改進(jìn)型電容反饋振蕩器

2.西勒振蕩器

圖4─12是西勒振蕩器的實(shí)際電路和交流等效電路。它的主要特點(diǎn)是與電感L并聯(lián)一可變電容C4。

2.西勒振蕩器

圖4─12是西勒振蕩器的實(shí)際電路和交流等效電路。它的主要特點(diǎn)是與電感L并聯(lián)一可變電容C4。改進(jìn)型電容反饋振蕩器振蕩器的振蕩頻率為回路的總電容為

2.西勒振蕩器

圖4─12是西勒振蕩器的實(shí)際電路和交流等效電路。它的主要特點(diǎn)是與電感L并聯(lián)一可變電容C4。改進(jìn)型電容反饋振蕩器西勒電路的優(yōu)點(diǎn)是固定Ｃ3,通過調(diào)節(jié)Ｃ4來改變振蕩頻率,振蕩頻率變化時(shí)輸出振幅基本保持不變。下圖所示為L(zhǎng)C振蕩器，1）指出振蕩器的名稱和振蕩回路的元件；2）若C1=6.2pF，C2=30pF，C3=3pF，L=1.5μH，f0=49.5MHz，則C4應(yīng)取何值？課堂練習(xí)CBC2C1C3C4L-VCCRFC課堂練習(xí)1）電容反饋振蕩器（西勒振蕩器）振蕩回路由C1、C2、C3、C4和L組成CBC2C1C3C4L-VCCRFC下圖所示為L(zhǎng)C振蕩器，1）指出振蕩器的名稱和振蕩回路的元件；2）若C1=6.2pF，C2=30pF，C3=3pF，L=1.5μH，f0=49.5MHz，則C4應(yīng)取何值？課堂練習(xí)2）又故下圖所示為L(zhǎng)C振蕩器，1）指出振蕩器的名稱和振蕩回路的元件；2）若C1=6.2pF，C2=30pF，C3=3pF，L=1.5μH，f0=49.5MHz，則C4應(yīng)取何值？下圖所示的振蕩電路中，Lc和Le是高頻扼流圈。已知：C1=200pF，C2=400pF，C3=10pF，C4=50～200pF，L=10μH，試畫出交流等效電路，說明是何種振蕩器，并求出振蕩頻率的調(diào)節(jié)范圍。課堂練習(xí)解：等效交流電路如下下圖所示的振蕩電路中，Lc和Le是高頻扼流圈。已知：C1=200pF，C2=400pF，C3=10pF，C4=50～200pF，L=10μH，試畫出交流等效電路，說明是何種振蕩器，并求出振蕩頻率的調(diào)節(jié)范圍。課堂練習(xí)西勒振蕩器課堂練習(xí)（五）場(chǎng)效應(yīng)管振蕩器**場(chǎng)效應(yīng)管振蕩器P128

圖4─13由場(chǎng)效應(yīng)管構(gòu)成的振蕩器電路互感耦合場(chǎng)效應(yīng)管振蕩器;(b)電感反饋場(chǎng)效應(yīng)管振蕩器;(c)電容反饋場(chǎng)效應(yīng)管振蕩器場(chǎng)效應(yīng)管振蕩器（六）壓控振蕩器**壓控振蕩器（voltage-controlledoscillator

，簡(jiǎn)稱VCO）是指輸出信號(hào)頻率與輸入控制電壓有對(duì)應(yīng)關(guān)系的振蕩電路。

壓控振蕩器的主要性能指標(biāo)為壓控靈敏度和線性度。壓控靈敏度定義為單位控制電壓引起的振蕩頻率的變化量,用S表示,即(4─42)壓控振蕩器圖4─14壓控振蕩器線路

壓控振蕩器在任何一種LC振蕩器中，將壓控可變電抗元件插入振蕩回路就可形成LC壓控振蕩器。早期的壓控可變電抗元件是電抗管，后來大都使用變?nèi)荻O管。（七）單片集成振蕩器舉例*E1648單片集成振蕩器E1648單片集成振蕩器

E1648單片集成振蕩器可以輸出正弦波，也可以輸出方波；振蕩頻率是由10腳和12腳之間的外接振蕩電路的L、C值決定,并與兩腳之間的輸入電容Ci有關(guān),其表達(dá)式為最高振蕩頻率為225MHZ。4.3頻率穩(wěn)定度**第四章正弦波振蕩器

振蕩器的頻率穩(wěn)定度是指由于外界條件的變化,引起振蕩器的實(shí)際工作頻率偏離標(biāo)稱頻率的程度,它是振蕩器的一個(gè)很重要的指標(biāo)。(4─44)

(4─43)頻率穩(wěn)定度的意義和表征長(zhǎng)期頻率穩(wěn)定度：一天以上的時(shí)間間隔。短期頻率穩(wěn)定度：以小時(shí)、分或秒計(jì)量的時(shí)間間隔。瞬時(shí)頻率穩(wěn)定度：以秒或毫秒計(jì)量的時(shí)間間隔。頻率穩(wěn)定度的意義和表征按照時(shí)間間隔不同，頻率穩(wěn)定度常分為：

ω0由構(gòu)成回路的電感L和電容C決定,它不但要考慮回路的線圈電感、調(diào)諧電容和反饋電路元件外,還應(yīng)考慮并在回路上的其它電抗,如晶體管的極間電容,后級(jí)負(fù)載電容(或電感)等。設(shè)回路電感和電容的總變化量分別為ΔL、ΔC,則由可得(4─49)回路諧振頻率ω0的影響提高頻率穩(wěn)定度的措施1.提高振蕩回路的標(biāo)準(zhǔn)性振蕩回路的標(biāo)準(zhǔn)性是指振蕩頻率在外界因素變化時(shí)保持穩(wěn)定的能力，取決于回路元件的標(biāo)準(zhǔn)性。溫度是引起L、C變化的主要因素：溫度變化將導(dǎo)致電感線圈和電容器極板的幾何尺寸發(fā)生變化，而且電容器介質(zhì)材料的介電系數(shù)及磁性材料的導(dǎo)磁率也將變化，從而使電感、電容值改變。

2.減少晶體管的影響晶體管的極間電容將影響頻率穩(wěn)定度,在設(shè)計(jì)電路時(shí)應(yīng)盡可能減少晶體管和回路之間的耦合。另外,應(yīng)選擇fT較高的晶體管,fT越高,高頻性能越好,可以保證在工作頻率范圍內(nèi)均有較高的跨導(dǎo),電路易于起振;而且fT越高,晶體管內(nèi)部相移越小。提高頻率穩(wěn)定度的措施

3.提高回路的品質(zhì)因數(shù)要使相位穩(wěn)定,回路的相頻特性應(yīng)具有負(fù)的斜率,斜率越大,相位越穩(wěn)定。根據(jù)LC回路的特性,回路的Q值越大,回路的相頻特性斜率就越大,即回路的Q值越大,相位越穩(wěn)定。從相位與頻率的關(guān)系可得,此時(shí)的頻率也越穩(wěn)定。提高頻率穩(wěn)定度的措施

4.減少電源、負(fù)載等的影響電源電壓的波動(dòng),會(huì)使晶體管的工作點(diǎn)、電流發(fā)生變化,從而改變晶體管的參數(shù),降低頻率穩(wěn)定度。為了減小其影響,振蕩器電源應(yīng)采取必要的穩(wěn)壓措施。負(fù)載電阻并聯(lián)在回路的兩端,這會(huì)降低回路的品質(zhì)因數(shù),從而使振蕩器的頻率穩(wěn)定度下降。提高頻率穩(wěn)定度的措施4.4LC振蕩器的設(shè)計(jì)考慮*第四章正弦波振蕩器

LC振蕩器一般工作在幾百千赫茲至幾百兆赫茲范圍，振蕩器電路主要根據(jù)工作的頻率范圍及波段寬度來選擇。在短波范圍,電感反饋振蕩器、電容反饋振蕩器都可以采用。在中、短波收音機(jī)中,為簡(jiǎn)化電路常用變壓器反饋振蕩器做本地振蕩器。

振蕩器電路選擇

從穩(wěn)頻的角度出發(fā),應(yīng)選擇fT較高的晶體管,這樣晶體管內(nèi)部相移較小。通常選擇fT>(3～10)fmax。同時(shí)希望電流放大系數(shù)β大些,這既容易振蕩,也便于減小晶體管和回路之間的耦合。晶體管選擇

為保證振蕩器起振的振幅條件,起始工作點(diǎn)應(yīng)設(shè)置在線性放大區(qū);從穩(wěn)頻出發(fā),穩(wěn)定狀態(tài)應(yīng)在截止區(qū),而不應(yīng)在飽和區(qū),否則回路的有載品質(zhì)因數(shù)QL將降低。通常應(yīng)將晶體管的靜態(tài)偏置點(diǎn)設(shè)置在小電流區(qū),電路應(yīng)采用自偏壓。

直流饋電線路的選擇

從穩(wěn)頻出發(fā),振蕩回路中電容C應(yīng)盡可能大,但C過大,不利于波段工作;電感L也應(yīng)盡可能大,但L大后,體積大,分布電容大,L過小,回路的品質(zhì)因數(shù)過小,因此應(yīng)合理地選擇回路的C、L。在短波范圍,C一般取幾十至幾百皮法,L一般取0.1至幾十微亨。

振蕩回路元件選擇4.5石英晶體振蕩器***第四章正弦波振蕩器

石英晶體振蕩器之所以能獲得很高的頻率穩(wěn)定度,是由于石英晶體諧振器與一般的諧振回路相比具有優(yōu)良的特性,具體表現(xiàn)為:(1)石英晶體諧振器具有很高的標(biāo)準(zhǔn)性。

(2)石英晶體諧振器與有源器件的接入系數(shù)p很小,一般為10-3~10-4。

(3)石英晶體諧振器具有非常高的Q值。

石英晶體振蕩器頻率穩(wěn)定度靜態(tài)電容C0約1pF～10pF動(dòng)態(tài)電感Lq約10-3H～102H動(dòng)態(tài)電容Cq約10-4pF～10-1pF動(dòng)態(tài)電阻rq約幾十歐到幾百歐下圖是石英晶振的符號(hào)和等效電路。由以上參數(shù)可以看到：１）石英晶振的Ｑ值和特性阻抗ρ都非常高，Ｑ值可達(dá)幾萬到幾百萬,因?yàn)椋菏⒕w諧振器

2）由于石英晶振的接入系數(shù)n=Cq／(C0+Cq)很小,所以外接元器件參數(shù)對(duì)石英晶振的影響很小。

因此不難理解石英晶振的頻率穩(wěn)定度是非常高的。下圖是石英晶振的符號(hào)和等效電路。由以上參數(shù)可以看到：石英晶體諧振器靜態(tài)電容C0約1pF～10pF動(dòng)態(tài)電感Lq約10-3H～102H動(dòng)態(tài)電容Cq約10-4pF～10-1pF動(dòng)態(tài)電阻rq約幾十歐到幾百歐石英諧振器的諧振頻率串聯(lián)諧振頻率并聯(lián)諧振頻率晶體振蕩器電路晶體振蕩器的電路類型很多,但根據(jù)晶體在電路中的作用,可以將晶體振蕩器歸為兩大類:

并聯(lián)型晶體振蕩器：皮爾斯振蕩器（電容三端式）密勒振蕩器（電感三端式）

串聯(lián)型晶體振蕩器當(dāng)振蕩器的振蕩頻率在晶體的串聯(lián)諧振頻率和并聯(lián)諧振頻率之間時(shí)晶體呈感性,該電路滿足三端式振蕩器的組成原則,且與電容反饋的振蕩器對(duì)應(yīng)。并聯(lián)型晶體振蕩器

圖4─21皮爾斯振蕩器

皮爾斯振蕩器的工作頻率應(yīng)由C1、C2、C3及晶體構(gòu)成的回路決定,即由晶體電抗Xe與外部電容相等的條件決定,設(shè)外部電容為CL,則(4─52)(4─53)由圖有

(4─55)(4─54)并聯(lián)型晶體振蕩器圖4─24密勒振蕩器并聯(lián)型晶體振蕩器圖4─26場(chǎng)效應(yīng)管晶體并聯(lián)型振蕩器線路并聯(lián)型晶體振蕩器串聯(lián)型晶體振蕩器串聯(lián)型晶體振蕩器是將石英晶體接在正反饋支路中，利用其串聯(lián)諧振時(shí)等效為短路元件，電路反饋?zhàn)饔米顝?qiáng)，滿足振幅起振條件

。圖4─27一種串聯(lián)型晶體振蕩器高穩(wěn)定晶體振蕩器影響晶體振蕩器頻率穩(wěn)定度的因素仍然是溫度、電源電壓和負(fù)載變化,其中最主要的還是溫度的影響。圖4─28AT切片的頻率溫度特性高穩(wěn)定晶體振蕩器圖4─29是一種恒溫晶體振蕩器的組成框圖。它由兩大部分組成:晶體振蕩器和恒溫控制電路。圖4─29恒溫晶體振蕩器的組成圖4─30溫度補(bǔ)償晶振的原理線路高穩(wěn)定晶體振蕩器課堂練習(xí)下圖是一個(gè)數(shù)字頻率計(jì)晶振電路，工作頻率５MHz，試分析：2）C、E間LC回路的電抗性質(zhì)；1）V1管高頻交流等效電路；3）該振蕩電路的類型；5）V2管的作用是什么？4）若將晶體換為1MHz，該電路能否起振？課堂練習(xí)下圖是一個(gè)數(shù)字頻率計(jì)晶振電路，工作頻率５MHz，試分析：1）V1管高頻交流等效電路:課堂練習(xí)下圖是一個(gè)數(shù)字頻率計(jì)晶振電路，工作頻率５MHz，試分析：2）C、E間LC回路的電抗性質(zhì)該回路諧振頻率：晶振工作頻率５MHz，故該回路呈容性。課堂練習(xí)下圖是一個(gè)數(shù)字頻率計(jì)晶振電路，工作頻率５MHz，試分析：3）該振蕩電路的類型

晶振等效為電感,故該電路為皮爾斯振蕩電路。

C、E之間的LC回路將呈感性，不滿足三端式電路的組成原則，故電路不能起振。課堂練習(xí)下圖是一個(gè)數(shù)字頻率計(jì)晶振電路，工作頻率５MHz，試分析：4）若將晶體換為1MHz1MHz＜

4MHz=f0

V2管作為射極輸出器，起隔離、緩沖和提高帶負(fù)載能力的作用。課堂練習(xí)下圖是一個(gè)數(shù)字頻率計(jì)晶振電路，工作頻率５MHz，試分析：5）V2管的作用復(fù)習(xí)：

RC振蕩器**第四章正弦波振蕩器（一）RC相移式振蕩器**RC相移振蕩器RC超前移相電路RC滯后移相電路RC相移振蕩器一節(jié)超前或滯后RC移相電路產(chǎn)生的相移量小于90°(當(dāng)相移趨近90°時(shí)增益趨于零）,所以至少要三節(jié)RC移相電路才能產(chǎn)生180°相移。由三節(jié)移相電路和反相放大器就可以組成正反饋振蕩器。振蕩頻率：

起振條件：hfe>29（二）RC橋式振蕩器**文氏電橋振蕩器RC串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò)

//RC串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的選頻特性RC串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的選頻特性幅頻特性：相頻特性：令RC串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的選頻特性幅頻特性：相頻特性：

RC串并聯(lián)電路作為反饋網(wǎng)絡(luò)，僅當(dāng)ω=ω0=1/RC時(shí)，反饋電壓的幅度最大，且相移為零；而對(duì)其它頻率，反饋電壓衰減很快，且存在相位移。因此RC串并聯(lián)電路具有選頻特性。RC串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的選頻特性文氏電橋振蕩器文氏電橋振蕩器由于同相放大電路A的相位移，而對(duì)RC串并聯(lián)反饋網(wǎng)絡(luò)來說，當(dāng)ω=ω0=1/RC時(shí)有，故滿足相位平衡條件。

電路的振蕩頻率為:

相位條件：文氏電橋振蕩器由RC串并聯(lián)反饋網(wǎng)絡(luò)的幅頻特性可知，當(dāng)ω＝ω0時(shí)F的幅值最大且為1/3，此時(shí)只要同相放大電路的A略大于3，則滿足AF≥1的幅值條件，從而產(chǎn)生振蕩。幅值條件：文氏電橋振蕩器

Rf和R1構(gòu)成負(fù)反饋電路，在利用正反饋產(chǎn)生振蕩的電路中引入負(fù)反饋的目的，一是為了使放大倍數(shù)下降到略大于3，滿足振蕩的幅值條件，二是可以作為電路的穩(wěn)幅環(huán)節(jié)。

負(fù)反饋電路:文氏電橋振蕩器穩(wěn)幅作用:

Rf采用熱敏電阻，當(dāng)輸出電壓幅度變化時(shí)，熱敏電阻Rf的阻值發(fā)生變化，通過改變負(fù)反饋系數(shù)，調(diào)節(jié)電壓放大倍數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)輸出信號(hào)幅度的穩(wěn)定。請(qǐng)思考：Rf應(yīng)采用何種溫度系數(shù)的熱敏電阻？文氏電橋振蕩器穩(wěn)幅作用:

Rf采用具有負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻，當(dāng)輸出電壓幅度增加時(shí)，通過負(fù)反饋回路的電流也隨之增大，熱敏電阻Rf的阻值減小，負(fù)反饋?zhàn)饔迷鰪?qiáng)，放大倍數(shù)下降，從而使輸出電壓下降。文氏電橋振蕩器是依靠外加熱敏電阻形成可變負(fù)反饋來實(shí)現(xiàn)振幅的穩(wěn)定,這種方法稱為外穩(wěn)幅；而LC振蕩器依靠晶體管本身的非線性特性來穩(wěn)定振幅的方法稱為內(nèi)穩(wěn)幅。文氏電橋振蕩器穩(wěn)幅作用:RC串并聯(lián)選頻電路的相頻特性具有負(fù)斜率：文氏電橋振蕩器相位穩(wěn)定:文氏電橋振蕩器利用二極管穩(wěn)幅的實(shí)用RC橋式振蕩電路請(qǐng)思考穩(wěn)幅原理！補(bǔ)充：負(fù)阻振蕩器*第四章正弦波振蕩器

在t=0以前開關(guān)S接通1,使uc(0)=Us，在t=0時(shí),開關(guān)S很快斷開１,接通２。

當(dāng)諧振電阻較大時(shí),并聯(lián)諧振回路兩端的電壓是一個(gè)振幅按指數(shù)規(guī)律衰減的正弦振蕩。產(chǎn)生振蕩的基本原理產(chǎn)生振蕩的基本原理若采用正反饋的方法,適時(shí)給回路補(bǔ)充能量,使之剛好與Ｒ上損耗的能量相等,就可獲得等幅的正弦振蕩。這就是“反饋式振蕩器”。產(chǎn)生振蕩的基本原理另外一種方法是將一個(gè)數(shù)值上與回路固有損耗電阻相等的“負(fù)電阻”接入回路，使之成為一個(gè)理想的無損振蕩回路，這就是所謂的“負(fù)阻振蕩器”。負(fù)阻振蕩器利用負(fù)阻器件抵消回路中的正阻損耗，產(chǎn)生自激振蕩。

“正電阻”的特征是流過的電流越大，兩端的電壓降也越大，消耗功率也越大；

“負(fù)電阻”的特征是流過的電流越大，兩端的電壓降越小，即電流、電壓增量的方向相反。負(fù)電阻不消耗功率，反而向外電路提供交流能量（從直流電源取得）。負(fù)阻器件的伏安特性vDi0S型負(fù)阻器件BA電流控制器件：電壓是電流的單值函數(shù)典型器件：?jiǎn)谓Y(jié)晶體管負(fù)阻器件的伏安特性vDi0N型負(fù)阻器件AB電壓控制器件：電流是電壓的單值函數(shù)典型器件：隧道二極管小結(jié)：振蕩器的類型第四章正弦波振蕩器振蕩器的小結(jié)【LC正弦波振蕩器的分析步驟】（1）分析電路的組成是否具備正弦波振蕩的四個(gè)基本環(huán)節(jié)；（2）分析基本放大電路是否建立起合適的靜態(tài)工作點(diǎn)并能正常放大；（3）利用瞬時(shí)極性法或“射同余異”判斷電路是否滿足相位條件。振蕩器的小結(jié)互感耦合LC振蕩器振蕩器的小結(jié)互感耦合LC振蕩器電感反饋式LC振蕩器（哈特萊電路）振蕩器的小結(jié)電容反饋式LC振蕩器（考畢茲電路）振蕩器的小結(jié)振蕩器的小結(jié)改進(jìn)型電容反饋式振蕩器（克拉潑電路）振蕩器的小結(jié)改進(jìn)型電容反饋式振蕩器（西勒電路）振蕩器的小結(jié)并聯(lián)型晶體振蕩器（皮爾斯電路）振蕩器的小