第4章+正弦波振蕩器gyx

正弦波振蕩電路正弦波振蕩器的概念概念一種能量轉(zhuǎn)換裝置無需外加信號，自動地將直流電能轉(zhuǎn)換成具有一定頻率、一定幅度和一定波形的交流信號分類正弦波振蕩器反饋式振蕩器負阻振蕩器非正弦波振蕩器反饋振蕩器的工作原理要點反饋振蕩器振蕩的基本原理振蕩的平衡條件和起振條件1振蕩的平衡條件2振蕩的起振條件振蕩的穩(wěn)定條件1振幅穩(wěn)定條件2相位穩(wěn)定條件正弦波振蕩電路的組成要點反饋振蕩器振蕩的基本原理自激振蕩自激振蕩現(xiàn)象不外接信號將輸出信號的一部分正反饋到輸入端以代替輸入信號輸出端仍有一定頻率和幅度的信號輸出反饋振蕩器振蕩的基本原理原理分析當開關(guān)S在1的位置開關(guān)由1接到2位置放大器和反饋網(wǎng)路構(gòu)成一個閉環(huán)回路正弦波振蕩器構(gòu)成框圖正弦波振蕩器構(gòu)成要點反饋振蕩器結(jié)構(gòu)利用選頻網(wǎng)絡(luò)篩選出所需的正弦波LC振蕩器晶體振蕩器振蕩的工作條件振蕩器的工作條件起振條件電路開始工作時的條件平衡條件輸出能夠維系電路輸入的條件穩(wěn)定條件

振蕩器不易受外界干擾從而產(chǎn)生穩(wěn)定振蕩信號輸出的條件振蕩的平衡條件振蕩的振幅和相位平衡條件振幅平衡條件：相位平衡條件：振蕩的起振條件起振條件可以歸結(jié)相位起振條件：振幅起振條件：振蕩的穩(wěn)定條件振幅穩(wěn)定條件相位穩(wěn)定條件軟激勵硬激勵振幅穩(wěn)定條件相位穩(wěn)定條件正弦波振蕩電路的組成要點(1)放大電路由三極管或集成運算放大器組成，具有足夠大的電壓放大倍數(shù)，以能夠獲得較大的輸出電壓(2)反饋回路必須引入正反饋，把輸出信號反饋到輸入端，作為放大器的輸入信號(3)選頻回路用于確定振蕩頻率，使電路中只有這種頻率的信號才能滿足自激振蕩的條件而產(chǎn)生振蕩正弦波振蕩器的分析判斷正弦波振蕩器能否振蕩(1)是否滿足相位起振條件(2)放大電路的結(jié)構(gòu)是否合理，有無放大能力，靜態(tài)工作點是否合適(3)是否滿足幅度起振條件變壓器反饋LC振蕩器變壓器反饋LC振蕩器的交流通路如圖所示試分析圖示電路是否滿足相位起振條件(a)圖電路分析共射極電路信號由發(fā)射極輸入，由集電極輸出輸出信號在二次線圈兩端形成反饋電壓送回到放大器的輸入端瞬時極性分析輸出電壓和輸入電壓反相根據(jù)同名端輸出電壓和反饋電壓也反向輸入電壓與反饋電壓同相(b)圖電路分析共基極電路信號由發(fā)射極輸入，集電極輸出輸出信號在二次線圈兩端形成反饋電壓送回到放大器的輸入端瞬時極性分析輸出電壓和輸入電壓同相根據(jù)同名端輸出電壓和反饋電壓反向輸入電壓與反饋電壓反相基本組態(tài)與電壓關(guān)系-瞬時極性法小結(jié)振蕩器原理起振條件平衡條件穩(wěn)定條件變壓器反饋振蕩器瞬時極性法LC振蕩器LC振蕩器要點概念以LC諧振回路作為選頻網(wǎng)路的反饋式振蕩器振蕩頻率由振蕩回路的總電感和總電容決定基本種類變壓器反饋LC振蕩器三端振蕩器三端振蕩器基本工作原理三端振蕩器構(gòu)成法則三端振蕩器的構(gòu)成原則“射同基反”“源同柵反”基本的三端振蕩器電容三點式電感三點式電感三點式振蕩器又稱為哈特萊（Hartley）振蕩器電感三點式振蕩器分析等效電路電路的振蕩頻率電容三點式振蕩器又稱為考畢茲（Colpitts）振蕩器等效電路

iU+-oU+-fU+-(a)(b)CCV1BR2BRLCC1C2CERLRER1BR1C2CLLR1C2CLC(c)BC電容三點式振蕩器分析例畫出圖示各電路的交流通路，并根據(jù)相位平衡條件，判斷電路能否產(chǎn)生振蕩，如果能,求出振蕩頻率。等效電路例例改進電容三點式振蕩器克拉潑振蕩電路等效電路克拉潑振蕩器分析克拉潑電路特點西勒振蕩器電路西勒電路解決了克拉撥電路在大的頻率范圍內(nèi)工作時振蕩器停振問題。例有一LC振蕩電路如圖所示，試分析該電路，畫出電路的交流通路，并求出振蕩頻率。小結(jié)三端振蕩器構(gòu)成原則基本電路電容三點式電感三點式改進振蕩器克拉潑振蕩器西勒振蕩器三端振蕩器設(shè)計三端振蕩器設(shè)計原則振蕩器電路類型的選擇LC振蕩器一般工作在幾百千赫茲至幾百兆赫茲范圍短波收音機中，為簡化電路常用變壓器反饋振蕩器做本地振蕩器。晶體管的選擇直流饋電線路的選擇振蕩回路元件選擇反饋回路元件選擇振蕩器的頻率和幅度穩(wěn)定度穩(wěn)定度指標振蕩器輸出的信號即要滿足一定的頻率和幅度要求使用頻率穩(wěn)定度和幅度穩(wěn)定度這兩個重要的性能指標來衡量一個振蕩器電路頻率穩(wěn)定度對一個振蕩器而言尤為重要頻率穩(wěn)定度

頻率絕對偏差頻率穩(wěn)定度指在規(guī)定時間內(nèi)，規(guī)定的溫度、濕度、電源電壓等變化范圍內(nèi)，振蕩頻率的相對變化量。按照所規(guī)定時間的不同，頻率穩(wěn)定度分為一天以上乃至幾個月內(nèi)振蕩頻率相對變化量主要由于器件老化。一天之內(nèi)振蕩頻率的相對變化量主要由于溫度、電源電壓等外界因素變化長期頻率穩(wěn)定度短期頻率穩(wěn)定度瞬時頻率穩(wěn)定度秒或毫秒內(nèi)振蕩頻率的相對變化量由電路內(nèi)部噪聲或突發(fā)性干擾引起。中波廣播電臺發(fā)射機的頻率穩(wěn)定度為電視發(fā)射機的頻率穩(wěn)定度為普通信號發(fā)生器的頻率穩(wěn)定度為~標準信號發(fā)生器的頻率穩(wěn)定度為~影響頻率穩(wěn)定的因素主要影響因素振蕩回路參數(shù)回路品質(zhì)因素Q振蕩頻率主要取決于諧振回路參數(shù)，也與其它元器件參數(shù)有關(guān)。當外界因素變化影響這些參數(shù)，而電路本身穩(wěn)頻能力差時，就導致頻率不穩(wěn)定。導致頻率不穩(wěn)定的因素溫度、電源電壓和負載等外界因素的影響外因：內(nèi)因：影響回路電感線圈的電感量和電容器的電容量；改變晶體管結(jié)電容、結(jié)電阻；影響晶體管工作點和工作狀態(tài)，使晶體管等效參數(shù)發(fā)生變化。影響晶體管工作點和工作狀態(tài)，使晶體管等效參數(shù)發(fā)生變化。影響回路Q值和振蕩頻率導致頻率不穩(wěn)定的因素溫度、電源電壓和負載等外界因素的影響外因：內(nèi)因：主要利用諧振回路的相頻特性實現(xiàn)。振蕩頻率處相頻特性曲線越陡，穩(wěn)頻效果越好。振蕩電路的穩(wěn)頻能力

1.提高回路Q值；2.使振蕩頻率接近回路諧振頻率。提高頻率穩(wěn)定度的主要措施1.減小外界因素變化的影響

將決定振蕩頻率的主要元件或整個振蕩器置于恒溫槽

采用高穩(wěn)定度直流穩(wěn)壓電源

采用金屬屏蔽罩

采用減震器

采用密封工藝減小大氣壓力和濕度的影響在振蕩器和負載之間加緩沖器提高頻率穩(wěn)定度的主要措施1.減小外界因素變化的影響回路標準性越高，頻率穩(wěn)定度越好。2.提高諧振回路的標準性諧振回路在外界因素變化時，保持其諧振頻率不變的能力，稱為諧振回路的標準性。品質(zhì)因素對頻率穩(wěn)定度的影響提高頻率穩(wěn)定度的主要措施1.減小外界因素變化的影響選用高質(zhì)量的參數(shù)穩(wěn)定的回路電感器和電容器。2.提高諧振回路的標準性選用具有不同溫度系數(shù)的電感和電容構(gòu)成諧振回路通常電感為正溫度系數(shù)，電容的溫度系數(shù)有正有負。提高頻率穩(wěn)定度的主要措施1.減小外界因素變化的影響選用高質(zhì)量的參數(shù)穩(wěn)定的回路電感器和電容器。2.提高諧振回路的標準性選用具有不同溫度系數(shù)的電感和電容構(gòu)成諧振回路改進安裝工藝，縮短引線、加強引線機械強度。減小分布電感和分布電容及其變化量。提高頻率穩(wěn)定度的主要措施1.減小外界因素變化的影響選用高質(zhì)量的參數(shù)穩(wěn)定的回路電感器和電容器。2.提高諧振回路的標準性選用具有不同溫度系數(shù)的電感和電容構(gòu)成諧振回路改進按照工藝，縮短引線、加強引線機械強度。減小晶體管極間電容在總電容中的比例。減小管子輸入、輸出阻抗及其變化量對回路的影響。增加回路總電容量，減小晶體管與諧振回路間的耦合。回路總電容量不可過大，否則L過小，不利穩(wěn)頻振幅穩(wěn)定度指在規(guī)定條件下，輸出信號幅度的相對變化量。

Uo

為輸出電壓的標稱值，?U為實際輸出電壓與標稱值之差。振幅穩(wěn)定度表示為穩(wěn)幅措施內(nèi)穩(wěn)幅外穩(wěn)幅采用高穩(wěn)定的直流穩(wěn)壓電源減小負載與振蕩器的耦合石英晶體振蕩器石英晶體振蕩器要點石英振蕩器特性等效電路和電抗特性晶體振蕩器電路的分類并聯(lián)型石英晶體振蕩器串聯(lián)型石英晶體振蕩器石英諧振器的結(jié)構(gòu)和電路符號

石英晶體的等效電路與電抗特性石英晶體電抗特性分析石英晶體振蕩電路

并聯(lián)型石英晶體振蕩器串聯(lián)型石英晶體振蕩器并聯(lián)型石英晶體振蕩器并聯(lián)型石英晶體振蕩器是把石英晶體當做電感元件使用等效電路并聯(lián)型石英晶體振蕩器分析由三點式電路“射同基反”的構(gòu)成原則晶體應(yīng)呈現(xiàn)感性石英諧振器和電容C1、C2組成選頻網(wǎng)絡(luò)工作頻率串聯(lián)型石英晶體振蕩器串聯(lián)型石英晶體振蕩器是把石英諧振器做一根短路線用等效電路串聯(lián)型石英晶體振蕩器分析蕩器的工作頻率等于晶體的串聯(lián)諧振頻率fs晶體諧振器的阻抗近似為零頻率偏離晶體的串聯(lián)諧振頻率fs晶體的阻抗驟然增加，近乎開路只能形成的f=fs的振蕩例交流通路晶體振蕩器的種類簡介普通晶體振蕩器電壓控制晶體振蕩器溫度補償晶體振蕩器恒溫控制晶體振蕩器電壓控制－溫補晶體振蕩器電壓控制－恒溫晶體振蕩器小結(jié)石英晶體振蕩器基本種類并聯(lián)型石英晶體振蕩器串聯(lián)型石英晶體振蕩器特殊振蕩現(xiàn)象寄生振蕩現(xiàn)象間歇振蕩現(xiàn)象頻率占據(jù)現(xiàn)象寄生振蕩寄生振蕩現(xiàn)象正常波形上疊加了一些奇特的頻率較高的波形輸出波形不穩(wěn)定振蕩頻率遠異于正常振蕩頻率低頻寄生振蕩通常由扼流圈、隔直電容、旁路電容引起。措施：減小扼流圈個數(shù)，適當選擇其電感量，與扼流圈串

小電阻或并大電阻，以增大寄生振蕩回路損耗；適

當選擇隔直電容、旁路電容的容量。高頻寄生振蕩通常由晶體管極間電容、元件和連線存在的分布電容和電感引起。措施：合理安裝：引線粗、短，輸出輸入間耦合最小等；大電容并小電容；晶體管gm、fT勿過高間歇振蕩由于自偏效應(yīng)中的自給偏壓電路的時間常數(shù)過大而引起。周期性起振和停振現(xiàn)象頻率占據(jù)現(xiàn)象當外來信號頻率與原振蕩頻率接近時，將會使振蕩頻率等于外來信號頻率，此現(xiàn)象稱為頻率占據(jù)或頻率牽引。在反饋回路中引入外來信號引入外來信號us后，輸入信號ui由uf

變?yōu)閡s和uf的相量和，使原有的相位平衡條件被破壞。當fs在一定范圍內(nèi)時，電路可自動建立新平衡狀態(tài)。可以證明，新平衡狀態(tài)只有當fo=fs時才能建立。可見：新相位平衡條件靠回路失諧產(chǎn)生的相移來滿足。頻率占據(jù)現(xiàn)象的實質(zhì)是用注入信號來鎖定振蕩器的相位，故又稱為注入鎖相現(xiàn)象。應(yīng)用：用標準信號源對其它振蕩器進行強制的頻率和相位同步，以提高該振蕩器的頻率穩(wěn)定度和準確度。危害舉例：兩個振蕩器間有寄生耦合時，會破壞正常工作。高性能振蕩器及其應(yīng)用簡介現(xiàn)代振蕩器的發(fā)展高性能多功能小型封裝低功耗低價格壓控振蕩器VCO壓控振蕩器（VCO）是一種振蕩頻率隨外加控制電壓變化的振蕩器主要指標頻率調(diào)諧范圍輸出功率頻率穩(wěn)定度頻率合成技術(shù)直接模擬頻率合成技術(shù)鎖相頻率合成技術(shù)直接數(shù)字式頻率合成技術(shù)混合式頻率合成技術(shù)

鎖相式整數(shù)頻率合成器的原理

DDS原理本章主要內(nèi)容正弦波振蕩基本原理利用自激振蕩，從電路結(jié)構(gòu)上構(gòu)成正反饋正弦波振蕩器組成包括了基本放大器、反饋網(wǎng)路和選頻網(wǎng)路。根據(jù)選頻網(wǎng)路的不同可以分為