高频电子线路正弦波振荡器

第4章正弦波振荡电路,正弦波振荡器的概念,概念一种能量转换装置无需外加信号，自动地将直流电能转换成具有一定频率、一定幅度和一定波形的交流信号分类正弦波振荡器反馈式振荡器负阻振荡器非正弦波振荡器,反馈振荡器的工作原理要点,反馈振荡器振荡的基本原理振荡的平衡条件和起振条件1振荡的平衡条件2振荡的起振条件振荡的稳定条件1振幅稳定条件2相位稳定条件正弦波振荡电路的组成要点,反馈振荡器振荡的基本原理,自激振荡,自激振荡现象不外接信号将输出信号的一部分正反馈到输入端以代替输入信号输出端仍有一定频率和幅度的信号输出,反馈振荡器振荡的基本原理,原理分析,当开关S在1的位置开关由1接到2位置放大器和反馈网路构成一个闭环回路,正弦波振荡器构成框图,正弦波振荡器构成要点,反馈振荡器结构利用选频网络筛选出所需的正弦波LC振荡器晶体振荡器,振荡的平衡条件和起振条件,振荡器的工作条件为起振条件电路开始工作时的条件平衡条件输出能够维系电路输入的条件稳定条件振荡器不易受外界干扰从而产生稳定振荡信号输出的条件,振荡的平衡条件,振荡的振幅和相位平衡条件,振幅平衡条件,相位平衡条件,振荡的起振条件,起振条件可以归结,振荡的稳定条件,振幅稳定条件相位稳定条件,软激励,90放大特性曲线斜率大于反馈特性曲线斜率，当接通电源瞬间产生的电压就会使电路从O点过度到A点,硬激励,90O点本身也是稳定的，如果接通电源时产生的信号不足够大则无法从O点过渡到B点。,相位稳定条件,正弦波振荡电路的组成要点,(1)放大电路由三极管或集成运算放大器组成，具有足够大的电压放大倍数，以能够获得较大的输出电压(2)反馈回路必须引入正反馈，把输出信号反馈到输入端，作为放大器的输入信号(3)选频回路用于确定振荡频率，使电路中只有这种频率的信号才能满足自激振荡的条件而产生振荡,正弦波振荡器的分析,判断正弦波振荡器能否振荡(1)是否满足相位平衡条件(2)放大电路的结构是否合理，有无放大能力，静态工作点是否合适(3)是否满足幅度平衡条件,变压器反馈LC振荡器,变压器反馈LC振荡器的交流通路如图所示试分析图示电路是否满足相位平衡条件,(a)图电路分析,共射极电路信号由发射极输入，由集电极输出输出信号在二次线圈两端形成反馈电压送回到放大器的输入端瞬时极性分析输出电压和输入电压反相根据同名端输出电压和反馈电压也反向输入电压与反馈电压同相,(b)图电路分析,共基极电路信号由发射极输入，集电极输出输出信号在二次线圈两端形成反馈电压送回到放大器的输入端瞬时极性分析输出电压和输入电压同相根据同名端输出电压和反馈电压反向输入电压与反馈电压反相,基本组态与电压关系-瞬时极性法,小结,振荡器原理起振条件平衡条件稳定条件变压器反馈振荡器瞬时极性法,LC振荡器,LC振荡器要点,概念以LC谐振回路作为选频网路的反馈式振荡器振荡频率由振荡回路的总电感和总电容决定基本种类变压器反馈LC振荡器三端振荡器,三端振荡器基本工作原理,三端振荡器构成法则,三端振荡器的构成原则“射同基反”“源同栅反”,基本的三端振荡器,电容三点式电感三点式,电感三点式振荡器,又称为哈特莱（Hartley）振荡器,电感三点式振荡器分析,等效电路,电路的振荡频率,电容三点式振荡器,又称为考毕兹（Colpitts）振荡器,等效电路,电容三点式振荡器分析,例,画出图示各电路的交流通路，并根据相位平衡条件，判断电路能否产生振荡，如果能求出振荡频率。,等效电路,例,例,改进电容三点式振荡器,克拉泼振荡电路,等效电路,克拉泼振荡器分析,克拉泼电路特点,席勒振荡器电路,例,有一LC振荡电路如图所示，试分析该电路，画出电路的交流通路，并求出振荡频率。,小结,三端振荡器构成原则基本电路电容三点式电感三点式改进振荡器克拉泼振荡器席勒振荡器,集成LC正弦波振荡器,E1648单片集成振荡电路,E1648（MC1648）特性,其最高频率可以达到225MHz振荡频率,E1648应用-压控振荡器,三端振荡器设计,三端振荡器设计原则,振荡器电路类型的选择LC振荡器一般工作在几百千赫兹至几百兆赫兹范围短波收音机中，为简化电路常用变压器反馈振荡器做本地振荡器。晶体管的选择直流馈电线路的选择振荡回路元件选择反馈回路元件选择,例-大自由度克拉泼振荡器设计,振荡器的频率和幅度稳定度,稳定度指标,振荡器输出的信号即要满足一定的频率和幅度要求使用频率稳定度和幅度稳定度这两个重要的性能指标来衡量一个振荡器电路频率稳定度对一个振荡器而言尤为重要,频率稳定度,频率绝对偏差频率稳定度,影响频率稳定的因素,主要影响因素振荡回路参数回路品质因素Q,品质因素对频率稳定度的影响,提高频率稳定度的一般方法,减小外界变化减小温度的变化减小电源的变化减小湿度和大气压力的影响减小磁场感应对频率的影响减小负载的影响改善电路性能提高回路的标准性减小相位及其变化量,幅度稳定度,石英晶体振荡器,石英晶体振荡器要点,石英振荡器特性等效电路和电抗特性晶体振荡器电路的分类并联型石英晶体振荡器串联型石英晶体振荡器,石英谐振器的结构和电路符号,石英晶体的等效电路与电抗特性,石英晶体电抗特性分析,晶体振荡器的种类简介,普通晶体振荡器电压控制晶体振荡器温度补偿晶体振荡器恒温控制晶体振荡器电压控制温补晶体振荡器电压控制恒温晶体振荡器,石英晶体振荡电路,并联型石英晶体振荡器串联型石英晶体振荡器,并联型石英晶体振荡器,并联型石英晶体振荡器是把石英晶体当做电感元件使用,等效电路,并联型石英晶体振荡器分析,由三点式电路“射同基反”的构成原则晶体应呈现感性石英谐振器和电容C1、C2组成选频网络工作频率,串联型石英晶体振荡器,串联型石英晶体振荡器是把石英谐振器做一根短路线用,等效电路,串联型石英晶体振荡器分析,荡器的工作频率等于晶体的串联谐振频率fs晶体谐振器的阻抗近似为零频率偏离晶体的串联谐振频率fs晶体的阻抗骤然增加，近乎开路只能形成的f=fs的振荡,例,交流通路,小结,石英晶体振荡器基本种类并联型石英晶体振荡器串联型石英晶体振荡器,高性能振荡器及其应用简介,现代振荡器的发展,高性能多功能小型封装低功耗低价格,压控振荡器VCO,压控振荡器（VCO）是一种振荡频率随外加控制电压变化的振荡器主要指标频率调谐范围输出功率频率稳定度,频率合成技术,直接模拟频率合成技术锁相频率合成技术直接数字式频率合成技术混合式频率合成技术,锁相式整数频率合成器的原理,DDS原理,本章总结,正弦波振荡基本原理利用自激振荡，从电路结构上构成正反馈正弦波振荡器组成包括了基本放大器、反馈网路和选频网路。根据选频网路的不同可以分为LC振荡器、晶体振荡器等振荡器的构成条件分为起振条件、平衡条件和稳定条件LC振荡器分为变压器反馈、电感三点式和电容三点式等电路，其振荡频率近似等于LC谐振回路的谐振频率，相位稳定条件由LC回路提供三点式振荡器的构成法则是“射同基反”。频率稳定度和振幅稳定度是振荡器的两个重要的性能指标石英晶体振荡器是采用石英晶体构成的振荡器，其振荡频率的准确性和稳定性很高。石英晶体振荡器分为并联型和串联型两类。并联型晶体振荡器中，石英晶体的作用相当于电感串联型晶体振荡器中，石英晶体的重要相当于具有选频能力的短路线,振荡器的Matlab仿真,反馈振荡原理的仿真,B=tf(50,1201);A=4.18;out=;u,t=gensig(sin,2*pi,2*pi,0.1);u=0.01*uH=feedback(A,B);nrl=;END=10;fork=1:ENDnr=sqrt(norm(u);nrl=nrlnr;A=4.18/(exp(nr-100)/0.01)+1.);H=feedback(A,B);u,t=lsim(H,u,t);out=outu;endplot(out);nrl,振荡器起振和平衡过程仿真,C=1.0;R=1.0;s=tf(s);period=2*pi/(R*C);B=s*C*R/(1+3*s*C*R+(s*C*R)2);A=3.2;%