第九章正弦波振蕩器

第九章正弦波振蕩器反饋式振蕩器的工作原理LC正弦波振蕩器石英晶體振蕩器RC振蕩器主要內(nèi)容：第一節(jié)反饋式振蕩器的工作原理一、組成與分類1.組成2.分類二、平衡條件與起振條件（1）振蕩的建立過程第一節(jié)反饋式振蕩器的工作原理當(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)，該信號(hào)的幅度不斷增大，振蕩由小到大建立起來。隨著信號(hào)振幅的增大，放大器將進(jìn)入非線性狀態(tài)，增益下降，當(dāng)反饋電壓正好等于輸入電壓時(shí)，振蕩幅度不再增大進(jìn)入平衡狀態(tài)。

二、平衡條件與起振條件第一節(jié)反饋式振蕩器的工作原理振幅平衡條件：(2)平衡條件——為維持等幅振蕩所需滿足的條件因?yàn)?所以:因?yàn)槠胶鈺r(shí)有:近而可得:因而可得:＝AF/φA+φF＝1相位平衡條件：AF＝1φA+φF＝2nπ(n＝0,1,2,3,···)

二、平衡條件與起振條件第一節(jié)反饋式振蕩器的工作原理（3）起振條件起振條件——為了振蕩起來必需滿足的條件由振蕩的建立過程可知，為了使振蕩器能夠起振，起振之初反饋電壓Uf與輸入電壓Ui在相位上應(yīng)同相（即為正反饋）；在幅值上應(yīng)要求Uf＞Ui，即：φA+φF＝2nπ（n＝0，1，2，···）AF＞1三、穩(wěn)定條件平衡狀態(tài)有穩(wěn)定平衡和不穩(wěn)定平衡，振蕩器工作時(shí)要處于穩(wěn)定平衡狀態(tài)。第一節(jié)反饋式振蕩器的工作原理振幅穩(wěn)定條件：AF與Ui的變化方向相反。相位穩(wěn)定條件：相位與頻率的變化方向相反。振蕩頻率的穩(wěn)定度=第一節(jié)反饋式振蕩器的工作原理四、頻率準(zhǔn)確度與穩(wěn)定度（1）頻率準(zhǔn)確度絕對(duì)頻率準(zhǔn)確度：相對(duì)頻率準(zhǔn)確度：Δf＝f－f0（2）頻率穩(wěn)定度第二節(jié)LC正弦波振蕩器a.判斷Uf和Ui是否同相b.判斷是否為正反饋一、變壓器反饋式正弦波振蕩器①相位條件：②起振條件：③振蕩頻率：優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單，易起振，輸出幅度大，調(diào)節(jié)方便。集電極調(diào)諧型④電路特點(diǎn)：缺點(diǎn)：頻率穩(wěn)定性差，適用于中、短波段不是很高的場合。⑤電路的三種形式發(fā)射極調(diào)諧型基極調(diào)諧型二、三點(diǎn)式振蕩器第二節(jié)LC正弦波振蕩器X1與X2電抗性質(zhì)相同X3與X1（或X2）電抗性質(zhì)相反1.三點(diǎn)式振蕩器一般組成原則設(shè)回路諧振時(shí)有電流在流動(dòng)。則有：（jX1+jX2+jX3)=0即：X1+X2+X3=0根據(jù)：得三點(diǎn)式的一般組成原則：一般形式2.電容三點(diǎn)式（考畢茲電路）優(yōu)點(diǎn)：高次諧波成份小，波形好。缺點(diǎn)：調(diào)節(jié)頻率影響反饋系數(shù)，受三極管等效輸入電容和輸出電容影響。三極管三極分別與電容的三個(gè)引出端相連，反饋電壓取自C2上。①交流通路的基本形式②振蕩頻率：③反饋系數(shù)：④電路特點(diǎn)：3.電感三點(diǎn)式（哈特萊電路）優(yōu)點(diǎn)：易起振，調(diào)節(jié)頻率基本不影響反饋系數(shù)。缺點(diǎn)：采用電感反饋，輸出波形差，諧波成份多。①交流通路的基本形式：三極管三個(gè)電極分別與電感三個(gè)引出端相連，反饋電壓取自L2上。②振蕩頻率：③反饋系數(shù)：④電路特點(diǎn)：其中：優(yōu)點(diǎn)：振蕩頻率和反饋系數(shù)互不影響。缺點(diǎn)：調(diào)節(jié)C3改變頻率時(shí)影響振幅。一般用于固頻振蕩器。第二節(jié)LC正弦波振蕩器三、改進(jìn)型電容三點(diǎn)式振蕩器①交流通路的基本形式：1.克拉潑振蕩器電感L支路中串聯(lián)了小電容C3②振蕩頻率：③電路特點(diǎn)：具有克拉潑頻率和反饋系數(shù)獨(dú)立的優(yōu)點(diǎn)，頻率基本上僅由C3和C4及L決定；調(diào)節(jié)C4時(shí)不影響電路增益，輸出幅度穩(wěn)定。2.西勒振蕩器①交流通路的基本形式：在L兩端又并聯(lián)了一可調(diào)電容C4②振蕩頻率：③電路特點(diǎn)：第三節(jié)石英晶體振蕩器3.晶體特點(diǎn)振蕩頻率穩(wěn)定振動(dòng)的多諧性并聯(lián)負(fù)載電容一、石英晶體及其特性1.結(jié)構(gòu)及外形2.符號(hào)及等效電路根據(jù)輸入信號(hào)的頻率不同，石英晶體具有串聯(lián)諧振特性和并聯(lián)諧振特性：第三節(jié)石英晶體振蕩器二、串聯(lián)諧振頻率與并聯(lián)諧振頻率③晶體的電抗頻率特性曲線①等效為串聯(lián)諧振時(shí)的串聯(lián)諧振頻率②等效為并聯(lián)諧振時(shí)的并聯(lián)諧振頻率典型電路舉例：第三節(jié)石英晶體振蕩器三、串聯(lián)型石英晶體振蕩器基本原理：晶體所在的正反饋支路發(fā)生串聯(lián)諧振，使正反饋?zhàn)顝?qiáng)而滿足振蕩。圖（二）中晶體工作于本身串聯(lián)諧振點(diǎn)上。圖（一）中晶體和負(fù)載電容發(fā)生串聯(lián)諧振。四、并聯(lián)型晶體振蕩器第三節(jié)石英晶體振蕩器幾種電路形式（交流等效）：晶體一般工作在fs和fp之間，在電路中相當(dāng)于一特殊感?；驹恚浩査闺娐访芾针娐返谌?jié)石英晶體振蕩器分析：設(shè)晶體的基頻為1MHZ，為了獲得五次(5MHZ)泛音振蕩,LC諧振頻率在3～5MHZ之間。對(duì)于五次泛音頻率，LC呈容性，電路滿足振蕩條件，可以振蕩。而對(duì)于基頻和三次泛音，LC呈感性，電路不符合三點(diǎn)式組成原則，不能振蕩。五、泛音晶體振蕩器基本原理：利用晶體的泛音振動(dòng)（泛音晶體）來實(shí)現(xiàn)。有串聯(lián)型和并聯(lián)型兩種。一種并聯(lián)型泛音晶體振蕩器舉例：第四節(jié)RC振蕩器一、RC串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的頻率特性分析可得：圖中電壓傳輸系數(shù)為：①幅頻特性：②相頻特性：二、基本RC橋式振蕩器第四節(jié)RC振蕩器對(duì)于運(yùn)放來說AU遠(yuǎn)大于3，為保證能夠進(jìn)入平衡，引入文氏電橋振蕩器……1.相位條件2.振幅條件3.振蕩頻率根據(jù)AUFU＞1，而諧振時(shí)FU=1/3，則與反相同相，處）。則與滿足相位條件。（在與同相，振幅起振條件：AU＞3振幅平衡條件：AU=3外穩(wěn)幅原理：通過非線性器件Rf2自動(dòng)調(diào)整反饋強(qiáng)弱。第四節(jié)RC振蕩器三、文氏電橋振蕩器由圖根據(jù)起振條件有：因而可得：振幅起振條件：振幅平衡條件：可見，要求Rf2在起振過程中要由＞2Rf1→=2Rf1即要求Rf2具有負(fù)溫度系數(shù)。隨著時(shí)間進(jìn)行，電路溫度上升，則Rf2將減小，并最終達(dá)到平衡狀態(tài)。第五節(jié)幾種振蕩器特性比較：振蕩器類型頻率范圍覆蓋系數(shù)頻率穩(wěn)定度波形質(zhì)量RC橋式振蕩器幾HZ~幾百kHZ＞1010-2~10-4好LC振蕩器變壓器反饋式振蕩器幾百kHZ~幾MHZ1.1~1.310-2~10-4差電感三點(diǎn)式振蕩器幾百kHZ~十幾MHZ1.1~1.310-2~10-4差電容三點(diǎn)式振蕩器幾MHZ~幾十MHZ1.1~1.310-2~10-4較好克拉潑振蕩器幾MHZ~幾十MHZ1.2~1.310-4~10-5較好西勒振蕩器幾MHZ~幾百M(fèi)HZ1.6~1.810-4~10-5較好晶體振蕩器基頻工作幾百kHZ~十幾MHZ110-5~10-8好泛音工作幾MHZ~幾百M(fèi)HZ110-5~10-8好反饋式正弦波振蕩器主要由放大器、反饋網(wǎng)絡(luò)、選頻網(wǎng)絡(luò)和穩(wěn)幅環(huán)節(jié)組成。有LC、RC和晶體振蕩器。振蕩器必須滿足振蕩的平衡條件和起振條件及平