正弦波振荡器.

1、2-1 2-1 概述概述第二章第二章 正弦波振荡器正弦波振荡器2-2 2-2 反馈振荡器的工作原理反馈振荡器的工作原理2-42-4、晶体振荡器晶体振荡器2-32-3、LCLC正弦波振荡器正弦波振荡器2-5 2-5 RC振荡器和开关电容振荡器振荡器和开关电容振荡器2-1 2-1 概述概述一、一、 振荡器的功能振荡器的功能二、二、 振荡器分类振荡器分类三、反馈振荡器的含义与用途三、反馈振荡器的含义与用途2-1 2-1 概述概述一、一、 振荡器的功能振荡器的功能 无输入信号情况无输入信号情况下，将直流电源的下，将直流电源的能量转换成按特定能量转换成按特定频率变化的交流信频率变化的交流信号的能量号的能

2、量二、二、 振荡器分类振荡器分类第二章第二章 正弦波振荡器正弦波振荡器1 . 含义：含义：2 . 用途：用途：凡是从输出信号中取出一部分反馈到输入端作为凡是从输出信号中取出一部分反馈到输入端作为输入信号，无需外部提供激励信号输入信号，无需外部提供激励信号, ,能产生等幅正能产生等幅正弦弦波波输出称为正反馈振荡器输出称为正反馈振荡器电子设备电子设备高频加热设备高频加热设备医疗仪器医疗仪器发射机发射机(载波频率载波频率fC）接收机（本地振荡频率接收机（本地振荡频率fL）仪器仪表振荡源仪器仪表振荡源数字系统时钟信号数字系统时钟信号三、反馈振荡器的含义与用途三、反馈振荡器的含义与用途2-2 2-2 反

3、馈振荡器的工作原理反馈振荡器的工作原理一、构成框图一、构成框图二、工作原理二、工作原理 : 包括平衡条件、起振条件、稳定条件包括平衡条件、起振条件、稳定条件2-2 2-2 反馈振荡器的工作原理反馈振荡器的工作原理一、构成框图一、构成框图 回归比（环路增益）回归比（环路增益）主网络电压增益为：主网络电压增益为：0iVVAV正反馈网络反馈系数为正反馈网络反馈系数为fofvVkV二、工作原理二、工作原理 : 包括平衡条件、起振条件、稳定条件包括平衡条件、起振条件、稳定条件1 . 平衡条件平衡条件当当 Av说明起振时说明起振时Avo最大，永远大于平衡时最大，永远大于平衡时Av；振荡器的静态工作点应设计

4、在软激励状态振荡器的静态工作点应设计在软激励状态（即放大（即放大 区略偏向截止方向）；区略偏向截止方向）； 若从起振到稳幅是由晶体管伏安特性的非线性和自给反偏若从起振到稳幅是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，则称为压电路共同作用的结果，则称为内稳幅；内稳幅； 判断振荡器判断振荡器是否可能振荡是否可能振荡首先看电路供电是否正确；首先看电路供电是否正确； 二是看是否满足相位平衡条件。二是看是否满足相位平衡条件。 判断振荡器判断振荡器是否能起振是否能起振在满足相位平衡的条件下，还在满足相位平衡的条件下，还 得判断是否满足振幅起振条件得判断是否满足振幅起振条件判断判断若是外电路

5、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2-32-3、LCLC正弦波振荡器正弦波振荡器一、变压器耦合一、变压器耦合LCLC正弦振荡器正弦振荡器二、三点式二、三点式LC振荡器振荡器三、差分对管三、差分对管LC振荡器和集成振荡器和集成LC正弦振荡器正弦振荡器四、四、LC振荡器频率稳定度振荡器频率稳定度五、改进型三点式振荡器五、改进型三点式振荡器2-32-3、LCLC正弦波振荡器正弦波振荡器一、变压器耦合一、变压器耦合LCLC正弦振荡器正弦振荡器1 .1 .电路电路2 . 工作原理工作原理3 . 结论结论 是否能起振，在同名端标向正确的前提下，取决于变是否能起振，在同名端标向正

6、确的前提下，取决于变 压器压器是否有是否有足够的耦合量足够的耦合量M，是否可能振荡，取决是否可能振荡，取决于变压器于变压器正确的同名端标向正确的同名端标向 正反馈系数正反馈系数 ，振荡教频率，振荡教频率 osc1LC二、三点式二、三点式LC振荡器振荡器1 . .定义：用定义：用LC并联谐振回路作为选频和移相网络的振荡器并联谐振回路作为选频和移相网络的振荡器LC回路有三个抽头，分别与回路有三个抽头，分别与晶体管三个电极相连。晶体管三个电极相连。2 . 构成原则：构成原则：与射极相连的是同性质电抗，不与射极相连的是异性质电抗与射极相连的是同性质电抗，不与射极相连的是异性质电抗（可以证明满足相位平衡

7、条件）（可以证明满足相位平衡条件）3 .3 .工作原理：工作原理：若电路设计正确（即处于软激励状态）若电路设计正确（即处于软激励状态）,假设能起振，即假设能起振，即可到达平衡并满足稳定条件可到达平衡并满足稳定条件 。由此可见由此可见对三点式振荡器工作原理的讨论对三点式振荡器工作原理的讨论 ,归结为求振荡归结为求振荡器是否满足振幅起振的问题器是否满足振幅起振的问题 。 4 . 4 .举例：举例：求振幅起振思想方法求振幅起振思想方法振幅起振条件应满足：振幅起振条件应满足：其中：其中：=表示输出等效电导（表示输出等效电导（ 集电极对地等效电导）集电极对地等效电导）即即求共基电容三点式振荡器振幅起振条

8、件求共基电容三点式振荡器振幅起振条件电路电路表示输入等效电导（基极表示输入等效电导（基极b对地等效电导）对地等效电导）5. 结论：结论：判断三点式振荡器是否可能振荡的方法：在判断三点式振荡器是否可能振荡的方法：在电路供电正确电路供电正确前提下，前提下， 判断电路是否满足判断电路是否满足三点式电路的构成原则。三点式电路的构成原则。 无论是什么形式的三点式振荡器无论是什么形式的三点式振荡器振幅的起振条件振幅的起振条件均均应满足：应满足：所不同的仅仅是所不同的仅仅是 、 、 由不同的电路求得的由不同的电路求得的值也不相值也不相同。同。即即=fvmifv1gggkkfvkLgig分别求出分别求出 、

9、、 : 例如：例如：共发电容三点式电路共发电容三点式电路振荡角频率振荡角频率 osc=1/ 不宜太大也不宜太小，否则导致停振。不宜太大也不宜太小，否则导致停振。12/LCC振幅起振条件：振幅起振条件：mLfvifv1ggk gk(若若Re=RL)1fv2CkC2LC11LgRn RiB111ieiegRhh，（ ）212CnC C三、差分对管三、差分对管LC振荡器和集成振荡器和集成LC正弦振荡器正弦振荡器1 1、差分对管振荡器、差分对管振荡器 电路与元件作用电路与元件作用元件作用元件作用T1、T2差分对管差分对管C1L1振荡回路振荡回路Reo为为L1C1并谐电阻并谐电阻Cc高频隔直耦合电容高频

10、隔直耦合电容RB构成基极电流回路构成基极电流回路CB旁路电容旁路电容I Io o为恒流源为恒流源电路电路 电路特点电路特点T1与与T2的基极与的基极与T2的集电极、的集电极、 T1 的基极均是的基极均是直流同电位，直流同电位，波形好，谐波少。波形好，谐波少。 a) T1的的C-B与与T2的的C-B接接LC并谐回路，并谐回路，T1的的C-E与与 的的C-E之之间间良好匹配。良好匹配。 b)因为因为vi与与vo同相，同相，vc与与vf同相，同相，所以所以 vi与与vf同相，同相，只要能起振，就可以达到平衡。只要能起振，就可以达到平衡。 a)工作原理工作原理 b) 振幅稳定是在振幅稳定是在T2截止时

11、实现，截止时实现，LC回路回路Q值稳定，值稳定，使振幅使振幅稳定性好，频率稳定度高。稳定性好，频率稳定度高。求出振幅起振条求出振幅起振条Io4VT/RL，其中其中 RL=RB/Reo/2rbe， RL一定，可见一定，可见只要选择合适的只要选择合适的Io即可起振。即可起振。c)L1C1为选频移相网络，一定可以为选频移相网络，一定可以满足相位稳定条件，满足相位稳定条件，所以该电路满足振荡器的起振、平衡和稳定条件所以该电路满足振荡器的起振、平衡和稳定条件芯片内部电路图芯片内部电路图 E1648芯片芯片2 2、集成振荡器、集成振荡器内部电路内部电路工作原理工作原理 集成运放振荡器集成运放振荡器构成原则

12、：构成原则：与同相端相连为同性抗，不与同相端相连为异与同相端相连为同性抗，不与同相端相连为异性抗。性抗。举例：举例：运放电感三点式振荡器运放电感三点式振荡器四、四、LC振荡器频率稳定度振荡器频率稳定度1 . 频率稳定度基本概念频率稳定度基本概念 与与 、 、 有关有关i ， 不变，不变， 变变a) 不变，不变， 变变2 . 频率稳定度的分析频率稳定度的分析b) 不变，不变， 变化变化ii ， 不变，不变， 变变a) 不变，不变， 变变 b) 不变不变 ， 变化变化iii ， 不变，不变， 变变 oooooscosci2osc1osc()1oscosclimoscoscnninffff 结论：结

13、论：3 .3 .提高频率稳定度的措施：提高频率稳定度的措施：减少外界因素的影响减少外界因素的影响提高回路标准性提高回路标准性五、改进型三点式振荡器五、改进型三点式振荡器1 . 与什么因素有关？与什么因素有关？因电感因电感L L值固定，要减少极间电容对回路的影响，所以值固定，要减少极间电容对回路的影响，所以应提高回路电容值，应提高回路电容值，又不影响振荡性能。又不影响振荡性能。oscosc()oo2 .2 .改进型振荡器改进型振荡器 克拉泼振荡器克拉泼振荡器 a)a)电路电路 L不变，提高不变，提高C1、C2的值，减小极间电容影响，仍然的值，减小极间电容影响，仍然条件：条件：112fvsc3o1

14、()CCCkLC和保持不变不变b) b) 提高频率稳定度的分析：提高频率稳定度的分析： 但但C3不宜太小不宜太小，否则导致停振，所以克拉泼振荡器是为，否则导致停振，所以克拉泼振荡器是为固定频率的振荡器固定频率的振荡器 。极间电容引起极间电容引起回路电容变化了回路电容变化了L不变时，不变时，变化量变化量 为可调为可调 西勒振荡器西勒振荡器a) 电路电路L不变，提高不变，提高C1、C2值，减小极间电容影响，值，减小极间电容影响，保持保持 不变不变=b) b) 做成做成频率可调的振荡器。频率可调的振荡器。，2-42-4、晶体振荡器晶体振荡器一、概述一、概述二、晶体振荡电路二、晶体振荡电路频率稳定度频

15、率稳定度 很高，约很高，约 ；2-42-4、晶体振荡器晶体振荡器一、概述一、概述1.1.定义：用石英晶体谐振器控制并稳定高频振荡频定义：用石英晶体谐振器控制并稳定高频振荡频 率的振荡器称为晶体振荡（简称晶振）率的振荡器称为晶体振荡（简称晶振）优点：优点：Qq很高，约很高，约 ；2 2. .石英晶体性能特点石英晶体性能特点 物理性能物理性能i 稳定性好：稳定性好： ii 具有压电效应：具有压电效应： 泛音效应泛音效应 若若 ，压电效应较强，称，压电效应较强，称n 为为n次泛音次泛音 （一般采用三次或五次泛音）（一般采用三次或五次泛音） iii 振荡频率振荡频率 若若 ，压电效应最强，称，压电效应

16、最强，称 为基频为基频 电性能：电性能：i 做一个做一个实验实验: :电流滞后电压电流滞后电压 ；电流最大，呈纯阻；电流最大，呈纯阻；电流超前电压电流超前电压 ；可见可见石英晶片等效石英晶片等效 的的串联谐振回路。串联谐振回路。若在石英晶片两端加一信号源，观察流过晶体的电流若在石英晶片两端加一信号源，观察流过晶体的电流与它二端电压的关系与它二端电压的关系现象现象结论：结论：b) 性能性能一般一般Lq：几毫亨几百亨：几毫亨几百亨Cq：10-4 pF 10-1pFrq：几十：几十几百几百支架电容支架电容C0为几皮法为几皮法i) Qq 很高，很高，ii) 接入系数接入系数n很小很小iii) 具有电抗

17、特性具有电抗特性 当当 时，电抗时，电抗x=0呈串联谐振，呈串联谐振，等效一根短路线，等效一根短路线， 在串联型晶振电路中等效短路元件；在串联型晶振电路中等效短路元件；当当 时，时， 电抗电抗x=呈并谐，等效开路；呈并谐，等效开路；当当 时，时， 电抗电抗x0呈感性，在晶振电路中呈感性，在晶振电路中等效等效,因为感性区狭窄，电抗性性陡；因为感性区狭窄，电抗性性陡；对频率的变化具有极灵敏的补偿对频率的变化具有极灵敏的补偿能力。所以在晶振电路中，能力。所以在晶振电路中，晶体选择感性区，它等效一晶体选择感性区，它等效一个电感元件。个电感元件。结论结论电感元件电感元件ssp二、晶体振荡电路二、晶体振荡

18、电路1 . 并联型并联型晶振电路晶振电路：晶体等效晶体等效L 皮尔斯振荡器（皮尔斯振荡器（JT 等效电容三点式中的电感）等效电容三点式中的电感）例如：例如：b) 密勒振荡器（密勒振荡器（ JT等效电感三点式中的一个电感）等效电感三点式中的一个电感）使使LC呈电感呈电感L例如：例如：2、串联型晶振电路：有两种电路类型、串联型晶振电路：有两种电路类型例如电路一例如电路一：等效短路元件等效短路元件， JT例如电路二：例如电路二：2-5 2-5 RC振荡器和开关电容振荡器振荡器和开关电容振荡器一、一、RC移相网络移相网络二、二、RC振荡电路振荡电路* *三、开关电容振荡器三、开关电容振荡器2-5 2-5 RC振荡器和开关电容振荡器振荡器和开关电容振荡器一、一、RC移相网络移相网络1. RC超前型网络超前型网络2. RC滞后型网络滞后型网络21超前 为vv21滞后 为vv3. RC串并联选频网络串并联选频网络二、二、RC振荡电路振荡电路1 . RC超前型振荡器超前型振荡器构成：构成：反相放大器反相放大器+三节三节RC超前型网络超前型网络11,03ARC0当