高频电子线路完整章节课件_05(4_2)

1、1第四章第四章 正弦波振荡器正弦波振荡器主讲教师主讲教师: :付丽华付丽华2015-16(1)2015-16(1)2上节回顾上节回顾4.14.1反馈振荡器的基本原理反馈振荡器的基本原理 4.1.14.1.1反馈振荡器产生振荡原理反馈振荡器产生振荡原理 u什么是振荡器什么是振荡器 u反馈振荡器组成反馈振荡器组成 u反馈振荡器分类反馈振荡器分类 4.1.24.1.2平衡条件与起振条件平衡条件与起振条件 u振荡的建立与起振条件振荡的建立与起振条件 u振荡器的平衡条件振荡器的平衡条件u不需要外加输入信号的控制，就能自动地将直流电能转换不需要外加输入信号的控制，就能自动地将直流电能转换成一定频率和一定幅

2、度的交流电信号的现象，称为自激振荡，成一定频率和一定幅度的交流电信号的现象，称为自激振荡，能产生自激振荡的电路，称为振荡器。能产生自激振荡的电路，称为振荡器。u种类：种类：正弦波振荡器和非正弦波振器正弦波振荡器和非正弦波振器3（1 1）振荡的建立过程）振荡的建立过程上节回顾上节回顾u当接通电源时，回路内的各种电扰动信号经选频当接通电源时，回路内的各种电扰动信号经选频网络选频后，将其中某一频率的信号反馈到网络选频后，将其中某一频率的信号反馈到输入输入端端，再经，再经放大放大反馈反馈放大放大反馈反馈的循环，该信的循环，该信号的幅度不断增大，振荡由小到大建立起来。号的幅度不断增大，振荡由小到大建立起

3、来。u随着信号振幅的增大，放大器将进入非线性状态，随着信号振幅的增大，放大器将进入非线性状态，增益下降，当反馈电压正好等于输入电压时，振增益下降，当反馈电压正好等于输入电压时，振荡幅度不再增大进入平衡状态。荡幅度不再增大进入平衡状态。 4上节回顾上节回顾1 1、组成与分类、组成与分类(1) 组成组成(2) 分类分类上节回顾上节回顾振幅平衡条件振幅平衡条件：( (3)3)平衡条件平衡条件相位平衡条件相位平衡条件：AFAF1 1 A+A+F F2 2n n(n n0,1,2,3,)0,1,2,3,) （2 2）起振条件）起振条件起振条件起振条件为了振荡起来必需满足的条件为了振荡起来必需满足的条件A

4、+A+F F2 2n n（n n0,1,2,0,1,2,）AFAF1 1为维持等幅振荡所需满足的条件为维持等幅振荡所需满足的条件6本节内容本节内容4.1.24.1.2平衡条件与起振条件平衡条件与起振条件 u振荡器的稳定条件振荡器的稳定条件 u频率准确度与稳定度频率准确度与稳定度 4.2 LC4.2 LC正弦波振荡器正弦波振荡器 4.2.1 LC4.2.1 LC正弦波振荡器原理正弦波振荡器原理 组成与分类组成与分类 变压器反馈正弦波振荡器变压器反馈正弦波振荡器 4.2.24.2.2三点式正弦波振荡器三点式正弦波振荡器 组成原理与基本原则组成原理与基本原则 电感三点式振荡器电感三点式振荡器 电容三

5、点式振荡器电容三点式振荡器 改进型电容三点是振荡器改进型电容三点是振荡器 所谓所谓“稳定稳定”是指振荡器具有如下的特点：是指振荡器具有如下的特点：当外界因素（如温度）导致输出振幅（或相位当外界因素（如温度）导致输出振幅（或相位）增大时，振荡器内部机制可自动使输出振幅）增大时，振荡器内部机制可自动使输出振幅（或相位）减小，从而恢复到平衡状态；（或相位）减小，从而恢复到平衡状态；反之亦然。反之亦然。 用放在凹或凸面上的小球来比喻最为恰当：用放在凹或凸面上的小球来比喻最为恰当：不稳定状态不稳定状态稳定状态稳定状态4.1 4.1 反馈式振荡器的工作原理反馈式振荡器的工作原理3 3、稳定条件、稳定条件

6、平衡状态有平衡状态有稳定平衡稳定平衡和和不稳定平衡不稳定平衡，振荡，振荡器工作时要处于稳定平衡状态。器工作时要处于稳定平衡状态。用数学语言描述用数学语言描述“振幅稳定的机制振幅稳定的机制”omV为记振荡器输出信号振幅FAomV增加如果外界偶然因素导致omV电压振荡器将无法输出额定输出将持续增大增加来遏制制如果振荡器没有内部机,omV增加一定的内部机制来遏制必定有所以一个稳定的振荡器omV0,omVAF种机制即所以用数学语言表示这通常无法改变因为这就是振荡器的振幅稳定条件这就是振荡器的振幅稳定条件,即即A随着随着Vom增大而减小增大而减小4.1 4.1 反馈式振荡器的工作原理反馈式振荡器的工作原

7、理9 9振荡频率的稳定度振荡频率的稳定度= =4.1 4.1 反馈式振荡器的工作原理反馈式振荡器的工作原理000fffff时间间隔/0maxff4 4、频率准确度与稳定度、频率准确度与稳定度（1 1）频率准确度）频率准确度u绝对频率准确度：绝对频率准确度： f ff ff f0 0u相对频率准确度：相对频率准确度： f f0 0为振荡器的标称频率，为振荡器的标称频率，f f为实际频率，为实际频率， f f取多次测量结果的最大值。取多次测量结果的最大值。（2 2）频率稳定度）频率稳定度10（3 3）分类（按时间长短不同）分类（按时间长短不同）4.1 4.1 反馈式振荡器的工作原理反馈式振荡器的工

8、作原理长期长期稳定度：稳定度：短期短期稳定度：稳定度：瞬间瞬间稳定度：稳定度：u一天以上至几个月振荡频率的一天以上至几个月振荡频率的相对变化量，取决于元器件的老相对变化量，取决于元器件的老化特性化特性u秒或毫秒内振荡频率的相对变化秒或毫秒内振荡频率的相对变化量，量，u这是一种随机变化，由电路内部这是一种随机变化，由电路内部噪声或各种突发性干扰所引起。噪声或各种突发性干扰所引起。u一天以内振荡频率的相对变化一天以内振荡频率的相对变化量，取决于温度、电源电压等外量，取决于温度、电源电压等外界因素的变化。界因素的变化。11（4 4）导致振荡频率不稳定的因素）导致振荡频率不稳定的因素【问题与讨论问题与

9、讨论】：1 1、导致振荡频率不稳定的因素有那些？、导致振荡频率不稳定的因素有那些？2 2、哪个因素影响最大？、哪个因素影响最大？u外界因素主要有温度、电源电压、负载、温外界因素主要有温度、电源电压、负载、温度大气压力、周围磁场变化等，度大气压力、周围磁场变化等，u其中温度变化的影响最为严重。其中温度变化的影响最为严重。4.1 4.1 反馈式振荡器的工作原理反馈式振荡器的工作原理125 5、振幅稳定度、振幅稳定度【定义定义】u在规定的条件下输出信号幅度的相对变化量。在规定的条件下输出信号幅度的相对变化量。U/U0U/U0【分类分类】：u若从起振到稳幅是由晶体管伏安特性的非线性和自若从起振到稳幅是

10、由晶体管伏安特性的非线性和自给反偏压电路共同作用的结果，则称为给反偏压电路共同作用的结果，则称为内稳幅内稳幅；u若是外电路作用达到稳幅，则称为若是外电路作用达到稳幅，则称为外稳幅外稳幅。【提高输出幅度稳定度的重要措施提高输出幅度稳定度的重要措施】u 采用高稳定度的直流稳压电源供电，减小负载与振采用高稳定度的直流稳压电源供电，减小负载与振荡器的耦合。荡器的耦合。4.1 4.1 反馈式振荡器的工作原理反馈式振荡器的工作原理134.2 LC4.2 LC正弦波振荡器正弦波振荡器LCf2101 1、变压器反馈式正弦波振荡器、变压器反馈式正弦波振荡器起振条件：起振条件：【相位条件相位条件】：u判断判断 U

11、f 和和 Ui 是否同是否同相，即判断是否为正反相，即判断是否为正反馈馈 【振幅条件振幅条件】：u判断环路增益判断环路增益T T是否大于是否大于1 1 振荡频率：振荡频率：14u优点：结构简单，易起振，输出幅度大，调节方优点：结构简单，易起振，输出幅度大，调节方便。便。u缺点：频率稳定性差，适用于中、短波段，振荡缺点：频率稳定性差，适用于中、短波段，振荡频率不是很高的场合。频率不是很高的场合。集电极调谐型 发射极调谐型 基极调谐型电路特点：电路特点：电路的三种形式电路的三种形式【课堂练习课堂练习】4.2 LC4.2 LC正弦波振荡器正弦波振荡器152 2、三点式振荡器、三点式振荡器4.2 LC

12、4.2 LC正弦波振荡器正弦波振荡器(1) (1) 三点式振荡器一般组成原则三点式振荡器一般组成原则u回路有三个引出点分别与晶体管的三个电极相回路有三个引出点分别与晶体管的三个电极相连接连接, ,使谐振回路既是晶体管的集电极负载，又使谐振回路既是晶体管的集电极负载，又是正反馈选频网络，把这种电路称为三点式振是正反馈选频网络，把这种电路称为三点式振荡器。荡器。u放大器件采用晶体管uX1、X2、X3三个电抗元件组成LC谐振回路16164.2 LC4.2 LC正弦波振荡器正弦波振荡器001212ofXXjXjXUU与发射极相连的与发射极相连的X X1 1与与X X2 2电抗性质相同电抗性质相同 不与

13、发射极相连的不与发射极相连的X X3 3与与X X1 1（或或X X2 2）电抗性质电抗性质相反相反(1) (1) 三点式振荡器一般组成原则三点式振荡器一般组成原则设回路谐振时有电流设回路谐振时有电流İ在流动，则有：在流动，则有：（jXjX1 1+jX+jX2 2+jX+jX3 3)=0)=0即：即：X X1 1+X+X2 2+X+X3 3=0=0根据：根据：三点式的一般组成原则：三点式的一般组成原则：17( (2) 2) 电感三点式（电感三点式（HartleyHartley，哈特莱电路）哈特莱电路）LCf210of/UUF优点：优点：易起振，调节频率（低）基本不影响反馈系数。易起振，调节频率

14、（低）基本不影响反馈系数。缺点：采用电感反馈，输出波形差，谐波成份多。缺点：采用电感反馈，输出波形差，谐波成份多。 适用于短波以及波段范围较宽的振荡器。适用于短波以及波段范围较宽的振荡器。交流通路交流通路的基本形式：三极管三个电极分别与电感三个引出端相连，反馈电压取自L2上。振荡频率：振荡频率：反馈系数：反馈系数：电路特点：电路特点：MLLL221其中：)/()(12MLML1818( (3) 3) 电容三点式（电容三点式（ ColpittsColpitts，考毕兹电路）考毕兹电路）LCf210of/UUF优点：高次谐波成份小，波形好。优点：高次谐波成份小，波形好。缺点：调节频率缺点：调节频率

15、( (高高) )影响反馈系数，受三极管等影响反馈系数，受三极管等效输入电容和输出电容影响。效输入电容和输出电容影响。 适用于短波、超短波范围。适用于短波、超短波范围。三极管三极分别与三极管三极分别与电容电容的三个的三个引出端相连，反馈电压取自引出端相连，反馈电压取自C C2 2上。上。交流通路交流通路的基本形式的基本形式振荡频率振荡频率：反馈系数反馈系数：电路特点电路特点：2121CCCCC21/CC1919优点：振荡频率和反馈系数互不影响。优点：振荡频率和反馈系数互不影响。缺点：调节缺点：调节C C3 3改变频率时影响振幅。一般用于固改变频率时影响振幅。一般用于固频振荡器。频振荡器。4.2

16、LC4.2 LC正弦波振荡器正弦波振荡器3021LCf3 3、改进型电容三点式振荡器、改进型电容三点式振荡器交流通路交流通路的基本形式：的基本形式：(1) (1) 克拉泼克拉泼( (Clapp)Clapp)振荡器振荡器电感电感L L支路中串联了小电容支路中串联了小电容C C3 3振荡频率振荡频率：电路特点电路特点：2020具有克拉泼振荡器频率和反馈系数独立的优点，具有克拉泼振荡器频率和反馈系数独立的优点，频率基本上仅由频率基本上仅由C C3 3和和C C4 4及及L L决定；决定；调节调节C C4 4时不影响电路增益，输出幅度稳定，输出时不影响电路增益，输出幅度稳定，输出波形好。波形好。)(21430CCLf(2) (2) 西勒西勒( (Seiler)Seiler)振荡器振荡器交流通路交流通路的基本形式的基本形式：在在L L两端又并联了一可调电容两端又并联了一可调电容C C4 4振荡频率振荡频率：电路特点电路特点：214.1.24.1.2平衡条件与起振条件平衡条件与起振条件 4.2 LC4.2 LC正弦波振荡器正弦波振荡器 4.2.1 LC4.2.1 LC正弦波振荡器原理正弦波振荡器原理 4.2.24.2.2三点式正弦波振荡器三点式正弦波振荡器 本节小结：本节小结：u振荡器的稳定条振荡器的稳定条件件 u频率准确度与稳频率准确度与稳定度定度 u组成与分类组成