第四章 正弦波振荡器.ppt

1、第四章 正弦波振荡器,第一节 反馈振荡器的原理 第二节 LC振荡器 第三节 频率稳定度 第四节 晶体振荡器,南昌航空大学,第四章 正弦波振荡器,振荡器：能在没有激励信号的情况下产生周期性振荡信号的电子电路。 分类 1.根据工作原理：反馈型和负阻型。 2.根据产生波形：正弦波振荡器和非正弦波振荡器（矩形脉冲，三角波，锯齿波）。 3.根据采用器件：LC振荡器，晶体振荡器，RC振荡器。,基本含义： 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，勿须外部提供激励信号，能产生持续等幅正弦波输出，称为反馈型正弦波振荡器。,第一节 反馈振荡器的原理,工作条件 起振条件 保证振荡器从无到有建立起振荡 平

2、衡条件 保证振荡器进入平衡状态，产生持续 的等幅振荡 稳定条件 保证平衡状态不因外界不稳定因素影 响而受到破坏,第一节 反馈振荡器的原理,1、反馈振荡器的原理分析,-反馈系统的环路增益,第一节 反馈振荡器的原理,2、平衡条件,相位平衡条件,振幅平衡条件,第一节 反馈振荡器的原理,3、振荡器的起振条件,振幅条件的图解表示,放大特性,反馈特性,第一节 反馈振荡器的原理,4、稳定条件,振幅稳定条件为：,相位稳定条件为,又可写为,振荡器稳定工作时回路的相频特性,振荡的建立过程,接通电源，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输入端，再经放大反馈放大反馈的循环，该信号的幅度不

3、断增大，振荡由小到大建立起来。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，振荡幅度不再增大进入平衡状态。,第二节 LC振荡器,1、振荡器的组成原则 X1和X2电抗性质相同； X3与X1,X2电抗性质相 反。-“射同余异”,电容反馈振荡器,电感反馈振荡器,三端式振荡器的组成,第二节 LC振荡器,2、电容反馈振荡器, 电路组成,电容反馈振荡器电路,交流等效电路,高频等效电路,第二节 LC振荡器,振荡频率为：,总的负载电导：, 分析,反馈系数：,第二节 LC振荡器,2、电感反馈振荡器, 电路组成,反馈系数：,起振条件,第二节 LC振荡器,振荡频率：, 分析,例

4、4.1 检查如图所示的振荡器线路，有那些错误？并加以改正。,例4.2 振荡电路如图所示，已知 C1=100pF,C2=300pF,L1=100H，要求： （1）画出交流等效电路，说明振荡器类型 （2）估算振荡频率和反馈系数； （3）求维持振荡所必需的最小电压增益。,第二节 LC振荡器,3、克拉泼振荡器,克拉泼振荡器电路, 电路组成, 分析,第二节 LC振荡器,4、西勒振荡器,西勒振荡器电路, 电路组成, 分析,第三节 振荡器的频率稳定度,1、频率稳定度的意义和表征 频率稳定度：指由于外界条件的变化，引起振荡 器的实际工作频率偏离标称频率的程度。 频率稳定度分为绝对偏差和相对偏差。设 为实际工作

5、频率， 为标称频率。则：,相对偏差为：,绝对偏差为：,第三节 振荡器的频率稳定度,2、振荡器的稳频原理,第三节 振荡器的频率稳定度,回路谐振频率 的影响,设回路电感和电容的总变化量分别为 、,第三节 振荡器的频率稳定度,高,低,对频率的影响,第三节 振荡器的频率稳定度,3、提高频率稳定度的措施 、提高振荡回路的标准性 、减少晶体管的影响 、提高回路的品质因数 、减少电源、负载等的影响,第四节 石英晶体振荡器,一、石英谐振器的物理特性和电特性 1、石英谐振器的物理特性,石英谐振器的结构, 具有正反压电效应 正压电效应：在晶体片两个侧面上施加压力时，晶体片就会产生机械变形，同时，在它的表面上还会产

6、生异性电荷，异性电荷量Q的多少正比于机械变形x，即Q=K1x 外加力，产生电荷现象 反压电效应：指在晶体片两个表面上施加电压E，晶体会产生机械变形，如延伸。当电压的极性相反时，晶体就会收缩。机械变形量x正比于电压E，即x=K2E 外加电压，产生机械振动现象 具有非常稳定的物理特性和化学特性 具有各向异性（不同切割方式其性能也不同） 具有多模性（不仅有基音，还有泛音）,2、石英谐振器的电特性,晶体符号 基音和泛音等效电路,Lq：等效的电感，在亨利的量级。 10-3 102 H Cq：等效电容，在10-3pF量级。 10-4 10-1 pF rq：等效电阻，在百欧左右。几十几百欧姆C0：石英谐振器

7、两个极板间的电容， 110pF 。,某一频率等效电路 电抗特性,由于rq很小，当忽略它的影响时，等效电路两端的电抗,式中,-串联谐振角频率,-并联谐振角频率,第四节 石英晶体振荡器,3、并联型晶体振荡器(皮尔斯) 引入一等效接入系数,第四节 石英晶体振荡器,4、密勒(Miler)振荡器,5、泛音晶体振荡器 将 Pirece 电路中 C1 用 LC1 谐振回路取代。 假设取五次泛音晶体，标称频率 5 MHz，为了抑制基 波和三次泛音的寄生振荡，LC1 应调谐在三次和五次 泛音之间。,在 5 MHz 频率上，LC1 呈容性，满足电容三点式； 对基频、三次泛音， LC1 呈感性，组成法则不满足； 对高于七次以上泛音，虽 LC1 呈容性，但分压比过小，不满足起振条件。,泛音晶体皮尔斯振荡器,第