第4章 正弦波振荡器新

第4章正弦波振荡器第4章正弦波振荡器4.1反馈振荡器的原理4.2LC振荡器4.5石英晶体振荡器第4章正弦波振荡器掌握反馈振荡器的平衡条件、起振条件、稳定条件以及工作原理。熟练掌握LC振荡器的组成原则、实际电路、工作原理以及实际应用。理解石英晶体振荡器的工作原理、电路特性。重点：反馈振荡器的平衡条件、起振条件、稳定条件；LC振荡器组成原则、实际电路、工作原理等。难点：LC振荡器组成原则、分析方法以及工作原理。学习目的重点难点第4章正弦波振荡器4.1反馈振荡器的原理4.1.1反馈振荡器的原理分析反馈型振荡器的原理第4章正弦波振荡器4.1反馈振荡器的原理反馈型振荡器组成：放大器和反馈网络组成的一个闭合环路。放大器通常是以某种选频网络(如振荡回路)作负载,是一调谐放大器。反馈网络一般是由无源器件组成的线性网络。第4章正弦波振荡器)()()(sUsUsKio)()()()()(sUsUsFsKsTii)()()(sUsUsFoi放大倍数：反馈系数：环路增益：第4章正弦波振荡器自激振荡的条件就是环路增益为1,即1)()()(jFjKjT(4─7),)()(,1)(,)()(,1)(sUsUjTsUsUjTiiii形成增幅振荡形成减幅振荡(4─8)第4章正弦波振荡器4.1.3起振条件起振条件:振幅起振条件:相位起振条件:1)(KFjT1)()()(jFjKjT2,1,02nnFKT第4章正弦波振荡器4.1.2平衡条件平衡条件:振幅平衡条件:相位平衡条件:1)(KFjT1)()()(jFjKjT2,1,02nnFKT第4章正弦波振荡器4.1.4稳定条件稳定条件:或:0iAiUUiUT0iAiUUiUK第4章正弦波振荡器4.2LC振荡器4.2.1振荡器的组成原则组成：LC回路的三个端点与晶体管的三个电极分别连接而成的电路。组成原则：X1和X2的电抗性质相同X3与X1、X2的电抗性质相反即：“射同余异”第4章正弦波振荡器分类：电容三端式（考必兹）和电感三端式（哈莱特）LC2C1V(a)CL2L1V(b)X2X1X3X3X1X2第4章正弦波振荡器4.2.2电容反馈振荡器CbR1R2CeReC1C2EcLLc(a)VLC2C1V(b)实际电路：交流等效电路第4章正弦波振荡器2121CCCCCLC101回路的总电容：振荡频率：反馈系数F(jω)：211211)(CCCCUUjFKcbF第4章正弦波振荡器4.2.3电感反馈振荡器CbR1R2CeReL1CEc(a)VL2Ucb.＋－＋－Ub.实际电路交流等效电路CL2L1V(b)第4章正弦波振荡器回路的总电感：振荡频率：反馈系数F(jω)：MLLL221LC121MLMLjGKF12)(第4章正弦波振荡器电感振荡器和电感振荡器特点对比：线路简单，易实现。电感振荡器工作频率不可太高，电容可以。（原因：极间电容有可能改变元件性质）电容振荡器输出波形比电感要好。电容的可变工作频带要比电感的窄。总支，电容三点式振荡器应用要广泛。第4章正弦波振荡器4.2.4两种改进型电容反馈振荡器LC三点式振荡器存在问题：晶体管极间电容对振荡频率影响很大，导致振荡不稳定！如何解决？解决思路：可加入一些电容元件，减少极间电容在回路总电容中的比例，从而使振荡频率受极间电容的影响大大减少。具体实现：克拉泼振荡器和西勒振荡器。第4章正弦波振荡器1.克拉泼振荡器克拉泼振荡器的实际电路和交流等效电路。回路的总电容为:结论1：极间电容对总电容影响变小，频率稳定度提高。3,32111111213CCCCCCCC(4─35)第4章正弦波振荡器晶体管部分接入回路接入系数p：晶体管ce两端的负载电阻RL：结论2：C1,C2取值越大，p越小，稳定越好。但负载变小，放大增益变低，环路增益变小，可能停振！故：C1选择要适中。131CCCCp(4─36)(4─37)021302)(RCCRpRL第4章正弦波振荡器(4─38)(4─39)振动频率：反馈系数：结论：从耦合角度：C1越大，C3越小，则接入系数越小，耦合度越弱－－级间电容影响大大减少！从晶体管负载电阻角度：C1越大，C3越小，则负载电阻越小－－可能导致停振。从频率角度：C3若变化很大，负载电阻随之变化，可能导致停振－－波段范围较窄。32111LCLCww21CCKF第4章正弦波振荡器2.西勒振荡器西勒振荡器的实际电路和交流等效电路。电感L并联一可变电容C4。回路的总电容：振荡频率为：结论：C3负责接入系数，C4负责加宽频带。4343211111CCCCCCC(4─40)(4─41))(114321CCLLCww第4章正弦波振荡器4.5石英晶体振荡器4.5.1石英晶体振荡器频率稳定度1.石英晶体谐振器具有很高的标准性。2.石英晶体谐振器与有源器件的接入系数p很小。3.石英晶体谐振器具有非常高的Q值。第4章正弦波振荡器4.5.2晶体振荡器电路晶体振荡器:并联型和串联型两类。并联型晶体振荡器（皮尔斯振荡器）实际电路。工作频率：外部电容为CL：晶体接入系数：工作频率：1123101111eLLXCCCCC1(1)2qqLoqLoqCCpCCCCCpff第4章正弦波振荡器反馈系数F：易满足振幅起振条件：Qq很高，Ro也很高，接入系数p虽较小，阻抗RL仍较高。其他常用的实用电路串联型石英晶体振荡器。12CFC(4─56)第4章正弦波振荡器R2R1ReCbEcRc(a)LC1C2C3(b)LRoC1C2C3V图4─10(a)实际电路;(b)交流等效电路第4章正弦波振荡器R2R1ReCbEcRc(a)LC1C2C4(b)LC1C2C3VC3C4V图4─11(a)实际电路;(b)交流等效电路第4章正弦波振荡器图4─17皮尔斯振荡器CeEc(a)C1C2C3(b)C1VCEB＋－C2Ub.gmUb.′C3CqLqrqC0第4章正弦波振荡器Xe0q0晶体谐振器的电抗曲线第4章正弦波振荡器图4─23(a)实际线路;(b)等效电路＋EcVLC2C1(a)C1C2LVJT(b)第4章正弦波振荡器20012VC1V68k3/15pF20pF15k33k7503DG6C300pF4700pF301kC2f1(MHz)1515C1(pF)600350120C2(pF)750510320并联型晶体振荡器的实用线路－第4章正弦波振荡器图4─20密勒振荡器＋EcVC2LCeC1