LC正弦波振荡器的典型电路#专业荟萃

1、正弦波振荡器,第4章,1,专业知识,本章知识点及结构,正弦波振荡器,工作原理（功能？如何实现功能？） 4.1-4.2,性能指标（有哪些？如何计算或评价） 4.5，及穿插在4.3，4.4，4.6，4.7,电路构成（有哪几部分？不同形式电路的优缺点 比较？） 4.3，4.4，4.6，4.7,2,专业知识,第4章 正弦波振荡器,4.1 概述 4.2 振荡器基本原理 4.3 三端式LC振荡器（重点） 4.4 改进型电容三端式电路（重点） 4.5 振荡器的频率稳定问题 4.6 石英晶体谐振器 4.7 石英晶体振荡器电路（重点）,3,专业知识,本节问题：,1、正弦波振荡器在无线收发系统中的位置?,2. 振

2、荡器的实质？ 与放大器实质有何不同？,3、评价振荡器性能的主要技术指标？,5、LC正弦波振荡器的典型电路？,4.1 概 述,4、振荡器的种类？,4,专业知识,4.1 概 述,5,专业知识,2、振荡器的实质(能量转换器件),在没有外加信号的情况下，自动地将 直流电源的能量转换为交流振荡能量的装置。 自激振荡,放大器的实质(能量转换器件) 在外加信号的激励下,将直流电源的能量 转换为交流能量。,比 较,6,专业知识,3、评价振荡器性能的主要技术指标？,（1）振荡频率 （2）频率稳定度,7,专业知识,不同类型的正弦波振荡器所适宜的工作频段,4、振荡器的种类, 正弦波振荡器、非正弦波振荡器 （从振荡波

3、形分） 反馈式振荡器、负阻式振荡器 （从振荡器特性分）,8,专业知识,5、LC正弦波振荡器的典型电路,9,专业知识,一、从调谐放大电路到自激振荡电路 二、维持自激振荡的两个条件 （即振荡的平衡条件） 三、振荡的起振条件 （即通电之初，振荡是如何建立起来的？） 四、振荡的稳定条件,4.2 反馈型正弦波自激振荡器原理,10,专业知识,正弦波反馈振荡器主要由三个部分构成,一、从调谐放大电路到自激振荡电路,11,专业知识,二、产生自激振荡的两个条件 振荡的平衡条件,12,专业知识,三、振荡的起振条件 （即通电之初，振荡是如何建立起来的？）,13,专业知识,如果环路增益特性存在着两个平衡点A和B，其中，

4、A点是稳定的，而B是不稳定点。,四、振荡器的稳定条件,通过上述讨论可见，要使平衡点稳定，|T(o)|必须在UiA附近具有负斜率变化,14,专业知识,小结,15,专业知识,一、 电容反馈三点式振荡器（考毕兹振荡器）,二、 电感反馈三点式振荡器（哈特莱振荡器）,三、 三点式LC 振荡器相位平衡条件的判断准则 （重点）,4.3 三点式LC振荡器（重点）,16,专业知识,一、 电容反馈三点式振荡器（考毕兹振荡器）,二、 电感反馈三点式振荡器（哈特莱振荡器）,1、电路结构,2、验证相位平衡条件,1、电路结构,2、验证相位平衡条件,三、 总结出： 三点式LC 振荡器相位平衡条件的判断准则,分析思路：,17

5、,专业知识,2、相位平衡条件,3、起振条件,4、振荡频率,一、 电容反馈三点式振荡器（考毕兹振荡器）,1、电路结构（对应电路名称的来历）,18,专业知识,(1)反馈系数：,KF1,3、起振条件,注：若考虑管子的输入、输出电容Co,Ci，则,(2)电压放大倍数：,19,专业知识,4、振荡频率(即谐振回路的谐振频率),注：若考虑管子的输入、输出电容Co,Ci，则,20,专业知识,2、相位平衡条件,1、电路结构（对应电路名称的来历）,二、 电感反馈三点式振荡器（哈特莱振荡器）,3、起振条件,4、振荡频率,21,专业知识,三、 LC 振荡器相位平衡条件的判断准则,X1+X2+X3=0, |X1+X2|

6、=|X3|,1、晶体管发射极所接的两个电抗元件性质相同,而不与发射极相接的回路元件,其电抗性质与前者相反. 2、谐振频率满足: |X1+X2|=|X3|,22,专业知识,23,专业知识,4.4 改进型电容三端式振荡器电路,一、串联改进型电容三点式振荡器 克拉泼振荡器,二、并联改进型电容三点式振荡器 西勒振荡器,24,专业知识,一、串联改进型电容三点式振荡器 克拉泼振荡器,若选C3C1,C3C2，则,反馈系数：,1、如果C1、C2过大，则振荡 幅度就太低。,2、当减小C3来提高振荡频率f0 时，振荡幅度显著下降；当C3减小到一定程度时，可能停振。因此，限制了f0 的提高。,3、用作频率可调的振荡

7、器时，振荡幅度随频率增加而下降，在频段范围内幅度不平稳，频率覆盖系数不大，约为1.2-1.3。,25,专业知识,二、并联改进型电容三点式振荡器 西勒振荡器,1. 振荡频率：,若选C3C1,C3C2，则,当改变C，以改变频率时，不影响n，以及输出波形幅度。既保持了频率稳定的优点，还解决了幅度平稳和提高频率的问题。,频率覆盖系数：1.6 1.8,2.,26,专业知识,27,专业知识,例：对于下图所示的振荡器线路。已知 ， ， ， , , （1）画出交流等效电路，说明振荡器类型。 （2）计算反馈系数和振荡频率。,28,专业知识,4.5 振荡器的频率稳定问题,一、振荡器的频率稳定度,二、造成频率不稳定

8、的因素,三、稳频措施,29,专业知识,1.绝对频率稳定度,2.相对频率稳定度,一、振荡器的频率稳定度,30,专业知识,二、造成频率不稳定的因素,1.客观原因： 外界温度变化，使LC参数、晶体管参数 不稳定； 电源不稳定，引起振荡器工作点变化、 晶体管参数变化。 2. 主观原因： 电路结构本身的不稳定（如：哈特莱振荡器的频率稳定性不如考毕兹振荡器）,31,专业知识,1.振荡器置于恒温箱内； 或屏蔽振荡器；或使之远离干扰源。 2.采用良好的稳压电源供电 3.提高振荡回路的品质因数 4.减小负载（或下一级电路）对振荡器的影响 方法：振荡器后加缓冲级 5.采用稳定性好的振荡电路,三、稳频措施,32,专

9、业知识,缓冲级,1.作用：隔离（或减弱）其后一级电路对 其前一级电路的影响。,2.构成电路：一般为射级跟随器（即共集电极 放大器）。 因为该电路输入电阻高，可减小放大器从前级所取的信号电流；而，它的输出电阻低，可减小负载变动对前级的影响。,33,专业知识,4.6 石英晶体谐振器,一、石英晶体谐振器的等效电路,二、石英晶体的阻抗特性,三、石英谐振器的频率温度特性（P111）,四、石英谐振器频稳度高的原因,34,专业知识,一、石英晶体谐振器的等效电路,石英晶体的压电效应：当机械力作用于晶体片时，片的两面将产生电荷。 反之，晶体片两面加不同极性的电压时，晶体的几何尺寸被压缩或伸张。 则：当高频交流电

10、压加于晶体片两端时，晶体片将随交变信号的变化而产生机械振动。 当f外加=f固有，则产生谐振现象,35,专业知识,2. 石英晶体的在电路中的表示符号,3. 等效电路：,特点： 等效电感Lq非常大； 等效电容Cq和等效电阻rq非常小,非常高,36,专业知识,1.串谐频率 2.并谐频率 3.两者的关系,二、石英晶体的阻抗特性,两者相差很小,37,专业知识,4.电抗特性（rq=0),38,专业知识,三、石英谐振器的频率温度特性（P111）,四、石英谐振器频稳度高的原因,温度系数小，即频率随温度变化小,2. Q值非常高，在fs，fp附近电抗曲线斜率很高，有利于稳频。,3. 当石英晶体与外部电路相连构成振

11、荡器时， 外电路参数变化对振荡频率的影响小。（CqC0), 若分布电容Cn并在C0上, 若外界电阻R并在C0上,R对Q值影响小,39,专业知识,4.7 石英晶体振荡器电路,一、并联晶振电路,二、串联晶振电路,三、泛音晶振电路,晶体工作在并联谐振频率fp 与串联谐振频率fs之间， 在fp附近，晶体等效为电感。,晶体工作在串联谐振频率fs，晶体等效为短路。,晶体工作在谐波频率上.,40,专业知识,一、并联晶振电路,c-b型电路（皮尔斯电路）,晶体工作在并联谐振频率fp与串联谐振频率fs之间，在fp附近，晶体等效为电感。,41,专业知识,1.振荡频率,42,专业知识,讨论：调节C可使f0产生微小的变

12、动。 * 若C很大，取C，得： *若C很小，取C0，得：,2.频率微调问题,43,专业知识,可见，无论如何调节C，f0总是在fp与fs之间。 一般，C取得较小，使f0工作在稍低于fp的数值。 通过外加电容C，使晶体达到标称频率fN 。,fsfNfp fN: 标称频率,44,专业知识,45,专业知识,二、串联晶振电路,晶体工作在串联谐振频率fs，晶体等效为短路。,46,专业知识,三、泛音晶振电路,泛音石英片振动的机械谐波,（自学）,47,专业知识,本章总结:,理解:,振荡的平衡条件 稳定条件,计算:,振荡器的起振条件 振荡频率、频率稳定度,识图:,1.根据三端式振荡器相位平衡条件的判断准则，会判断已知振荡电路能否振荡。 2.判断已知振荡器属于哪一种振荡电路 3.已知电路 交流等效图,48,专业知识,f01,f,f02,f,jX1,jX3,jX2,f03,f,f0,感性,感性,容性,电感三点式,电容三点式 （自己思考）,49,专业知识,1、