正弦波振蕩器(本科)

1、第第4 4章章 正弦波振蕩器正弦波振蕩器一、振蕩器的定義一、振蕩器的定義二、正弦波振蕩器的應(yīng)用二、正弦波振蕩器的應(yīng)用4.14.1 引言引言 振蕩器振蕩器就是自動(dòng)地將就是自動(dòng)地將直流能量直流能量轉(zhuǎn)換為具有一定轉(zhuǎn)換為具有一定波形波形參數(shù)的交流振蕩信號(hào)參數(shù)的交流振蕩信號(hào)的裝置。和放大器一樣也是能量轉(zhuǎn)換的裝置。和放大器一樣也是能量轉(zhuǎn)換器。它與放大器的區(qū)別在于，不需要外加信號(hào)的激勵(lì)，其輸器。它與放大器的區(qū)別在于，不需要外加信號(hào)的激勵(lì)，其輸出信號(hào)的頻率，幅度和波形僅僅由電路本身的參數(shù)決定。出信號(hào)的頻率，幅度和波形僅僅由電路本身的參數(shù)決定。 在發(fā)射機(jī)、接收機(jī)、測(cè)量?jī)x器（信號(hào)發(fā)生器）、計(jì)算機(jī)、在發(fā)射機(jī)、接收機(jī)

2、、測(cè)量?jī)x器（信號(hào)發(fā)生器）、計(jì)算機(jī)、醫(yī)療、儀器乃至電子手表等許多方面振蕩器都有著廣泛的應(yīng)用。醫(yī)療、儀器乃至電子手表等許多方面振蕩器都有著廣泛的應(yīng)用。主要技術(shù)指標(biāo)：主要技術(shù)指標(biāo)： 1.振蕩頻率振蕩頻率f及頻率范圍及頻率范圍: 2.頻率穩(wěn)定度頻率穩(wěn)定度:調(diào)頻廣播和電視發(fā)射機(jī)要求調(diào)頻廣播和電視發(fā)射機(jī)要求:10-510-7左右左右 標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)源標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)源:10-610-12 要實(shí)現(xiàn)與火星通訊要實(shí)現(xiàn)與火星通訊:10-11 要為金星定位要為金星定位:10-12 3.振蕩的幅度和穩(wěn)定度振蕩的幅度和穩(wěn)定度第第4 4章章 正弦波振蕩器正弦波振蕩器低頻低頻放大器放大器高頻高頻振蕩器振蕩器高頻諧振高頻諧振放大器放大器振

3、幅振幅調(diào)制器調(diào)制器高頻高頻功放功放換能器換能器 消息信號(hào)消息信號(hào)（1）發(fā)送設(shè)備）發(fā)送設(shè)備 1、發(fā)射機(jī)的主振級(jí)：用來產(chǎn)生一個(gè)高頻等幅的振蕩信號(hào)，以備、發(fā)射機(jī)的主振級(jí)：用來產(chǎn)生一個(gè)高頻等幅的振蕩信號(hào)，以備 后面用于作為低頻的后面用于作為低頻的“載波信號(hào)載波信號(hào)”。即為調(diào)制作準(zhǔn)備。即為調(diào)制作準(zhǔn)備。 超外差式無線電收信設(shè)備的組成超外差式無線電收信設(shè)備的組成（2）接收設(shè)備）接收設(shè)備混頻器混頻器中頻中頻放大器放大器檢波器檢波器(解調(diào)解調(diào))低頻低頻放大器放大器高頻諧振高頻諧振放大器放大器1V左右左右本地本地振蕩器振蕩器fo幾十幾十v幾幾mVfsfI=fs-fo第第4 4章章 正弦波振蕩器正弦波振蕩器三、振蕩

4、器與放大器的區(qū)別三、振蕩器與放大器的區(qū)別相同點(diǎn)：均為能量轉(zhuǎn)換器（將直流能量轉(zhuǎn)換為交流能量的形式）。相同點(diǎn)：均為能量轉(zhuǎn)換器（將直流能量轉(zhuǎn)換為交流能量的形式）。 相異點(diǎn)：相異點(diǎn)： 1.放大器：必須外加激勵(lì)信號(hào)才能進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換。放大器：必須外加激勵(lì)信號(hào)才能進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換。 振蕩器：不需外加激勵(lì)信號(hào)，靠電路本身進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換振蕩器：不需外加激勵(lì)信號(hào)，靠電路本身進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換2. 放大器：將外加激勵(lì)信號(hào)進(jìn)行不失真的放大放大器：將外加激勵(lì)信號(hào)進(jìn)行不失真的放大。振蕩器：靠電路本身激發(fā)出要求的信號(hào)產(chǎn)生具有一定頻率、振蕩器：靠電路本身激發(fā)出要求的信號(hào)產(chǎn)生具有一定頻率、 波形和幅度的交流信號(hào)波形和幅度的交流信號(hào)第第4

5、4章章 正弦波振蕩器正弦波振蕩器四、振蕩器的分類四、振蕩器的分類 按振蕩原理分：按振蕩原理分： 反饋式振蕩器：依靠外加正反饋而得到的自激振蕩。反饋式振蕩器：依靠外加正反饋而得到的自激振蕩。 RC低頻低頻振蕩器振蕩器 LC高頻高頻振蕩器振蕩器 負(fù)阻式振蕩器：負(fù)阻式振蕩器：利用負(fù)阻器件所組成的電路來產(chǎn)生正弦波利用負(fù)阻器件所組成的電路來產(chǎn)生正弦波, 主要用在微波波段主要用在微波波段, 按振蕩的波形分：按振蕩的波形分：正弦波振蕩器：正弦波振蕩器：產(chǎn)生正弦波產(chǎn)生正弦波（本章內(nèi)容）（本章內(nèi)容） 非正弦波振蕩器：非正弦波振蕩器：產(chǎn)生矩形波、產(chǎn)生矩形波、 三角波、三角波、 鋸齒波等鋸齒波等第第4 4章章 正弦

6、波振蕩器正弦波振蕩器五、本章主要內(nèi)容五、本章主要內(nèi)容反饋式振蕩器的工作原理反饋式振蕩器的工作原理2. 自激振蕩的判斷自激振蕩的判斷3.幾種典型振蕩電路的分析幾種典型振蕩電路的分析4.14.1 反饋型振蕩器的工作原理反饋型振蕩器的工作原理反饋振蕩器的基本工作原理反饋振蕩器的基本工作原理 一、一、 反饋式振蕩器的組成：反饋式振蕩器的組成： 放大器、反饋網(wǎng)絡(luò)、選頻網(wǎng)絡(luò)、穩(wěn)幅環(huán)放大器、反饋網(wǎng)絡(luò)、選頻網(wǎng)絡(luò)、穩(wěn)幅環(huán)節(jié)節(jié)。二二 、起振過程：、起振過程： 剛接通電源時(shí)，電路中存在各種電子的擾動(dòng)，比如接通電剛接通電源時(shí)，電路中存在各種電子的擾動(dòng)，比如接通電源瞬間引起的電流突變，電路中的熱騷動(dòng)引起的熱噪聲等等，源

7、瞬間引起的電流突變，電路中的熱騷動(dòng)引起的熱噪聲等等，這些擾動(dòng)均具有很寬的頻譜，包含著各種頻率分量。由于選這些擾動(dòng)均具有很寬的頻譜，包含著各種頻率分量。由于選頻網(wǎng)絡(luò)是由頻網(wǎng)絡(luò)是由Q值極高的值極高的LC并聯(lián)諧振回路組成帶寬極窄選頻網(wǎng)并聯(lián)諧振回路組成帶寬極窄選頻網(wǎng)絡(luò)，這些擾動(dòng)中只有頻率為諧振頻率的分量才能通過反饋產(chǎn)絡(luò)，這些擾動(dòng)中只有頻率為諧振頻率的分量才能通過反饋產(chǎn)生較大的反饋電壓。生較大的反饋電壓。4.14.1 反饋型振蕩器的工作原理反饋型振蕩器的工作原理三、起振條件和起振過程三、起振條件和起振過程起振過程：起振過程：被反饋到輸入端的信號(hào)經(jīng)過不斷地被反饋到輸入端的信號(hào)經(jīng)過不斷地 放大放大 選頻選頻

8、 反饋反饋 其余信號(hào)被濾掉其余信號(hào)被濾掉 若反饋電壓與輸入電壓同相且具有更大的振幅，則經(jīng)過線若反饋電壓與輸入電壓同相且具有更大的振幅，則經(jīng)過線性放大和反饋的不斷循環(huán)，振蕩電壓振幅就會(huì)不斷增大。性放大和反饋的不斷循環(huán)，振蕩電壓振幅就會(huì)不斷增大。起振條件起振條件: 相位起振條件相位起振條件 UF和和Ui同相，即同相，即 =2n 振幅起振條件振幅起振條件 UFUi ，即即AuFu1 (即環(huán)路增益即環(huán)路增益 1) FAUUUUUUT0fioif4.14.1 反饋型振蕩器的工作原理反饋型振蕩器的工作原理結(jié)論：結(jié)論： 反饋式振蕩器的反饋網(wǎng)絡(luò)為正反饋反饋式振蕩器的反饋網(wǎng)絡(luò)為正反饋四、四、自激振蕩器的平衡過程

9、和條件自激振蕩器的平衡過程和條件1.平衡過程：平衡過程： 為便于起振，必須給晶體管加較大的正向偏置，使放大為便于起振，必須給晶體管加較大的正向偏置，使放大器開始時(shí)工作在甲類工作狀態(tài)，器開始時(shí)工作在甲類工作狀態(tài)，隨著振幅的增大，放大器隨著振幅的增大，放大器由放大區(qū)進(jìn)入飽和區(qū)或截止區(qū)，工作于非線性的丙類狀態(tài)，由放大區(qū)進(jìn)入飽和區(qū)或截止區(qū)，工作于非線性的丙類狀態(tài)，其增益逐漸下降。其增益逐漸下降。當(dāng)增益下降到反饋電壓等于輸入電壓時(shí)，當(dāng)增益下降到反饋電壓等于輸入電壓時(shí)，即當(dāng)放大器增益下降而導(dǎo)致環(huán)路增益下降到時(shí)即當(dāng)放大器增益下降而導(dǎo)致環(huán)路增益下降到時(shí), 振幅的增振幅的增長(zhǎng)過程停止長(zhǎng)過程停止, 振蕩器達(dá)到平衡

10、振蕩器達(dá)到平衡, 進(jìn)入等幅振蕩狀態(tài)。進(jìn)入等幅振蕩狀態(tài)。 振蕩器振蕩器進(jìn)入平衡狀態(tài)以后進(jìn)入平衡狀態(tài)以后, 直流電源補(bǔ)充的能量剛好抵消整個(gè)環(huán)路直流電源補(bǔ)充的能量剛好抵消整個(gè)環(huán)路消耗的能量。消耗的能量。 4.14.1 反饋型振蕩器的工作原理反饋型振蕩器的工作原理2.自激振蕩器的平衡條件自激振蕩器的平衡條件平衡條件平衡條件: 相位條件相位條件 UF和和Ui同相，即同相，即 =2n 振幅條件振幅條件 UF=Ui ，即即AuFu=1 (即環(huán)路增益即環(huán)路增益T(w) =1)4.14.1 反饋型振蕩器的工作原理反饋型振蕩器的工作原理振蕩建立的過程振蕩建立的過程體會(huì)：體會(huì)：為了使振蕩器能產(chǎn)為了使振蕩器能產(chǎn)生自激

11、振蕩，起振階段為生自激振蕩，起振階段為小信號(hào)工作，在滿足正反小信號(hào)工作，在滿足正反饋條件的前提下，必須滿饋條件的前提下，必須滿足足AFAF 1 1的條件。隨著振蕩的條件。隨著振蕩幅度迅速增大，使晶體管幅度迅速增大，使晶體管工作進(jìn)入到非線性區(qū)，以工作進(jìn)入到非線性區(qū)，以致使放大器的增益致使放大器的增益A A下降，下降，直至直至AFAF = = 1 1，振蕩幅度不再，振蕩幅度不再增大，達(dá)到穩(wěn)幅振蕩。即增大，達(dá)到穩(wěn)幅振蕩。即平衡狀態(tài)為大信號(hào)工作。平衡狀態(tài)為大信號(hào)工作。六、反饋振蕩電路的平衡穩(wěn)定條件六、反饋振蕩電路的平衡穩(wěn)定條件實(shí)際背景：實(shí)際背景： 振蕩器在工作過程中振蕩器在工作過程中, 不可避免地要受

12、到各種外界因不可避免地要受到各種外界因素變化的影響素變化的影響, 如電源電壓波動(dòng)、如電源電壓波動(dòng)、 溫度變化、溫度變化、 噪聲干擾等。噪聲干擾等。 這這些不穩(wěn)定因素將引起放大器和回路的參數(shù)發(fā)生變化些不穩(wěn)定因素將引起放大器和回路的參數(shù)發(fā)生變化, 結(jié)果使振幅結(jié)果使振幅平衡或相位平衡變化平衡或相位平衡變化, 破壞原來的平衡條件。破壞原來的平衡條件。如果通過放大和反如果通過放大和反饋的不斷循環(huán)饋的不斷循環(huán), 振蕩器越來越偏離原來的平衡狀態(tài)振蕩器越來越偏離原來的平衡狀態(tài), 從而導(dǎo)致振從而導(dǎo)致振蕩器停振或突變到新的平衡狀態(tài)蕩器停振或突變到新的平衡狀態(tài), 則表明原來的平衡狀態(tài)是不穩(wěn)則表明原來的平衡狀態(tài)是不穩(wěn)

13、定的。定的。穩(wěn)定過程的目標(biāo)：穩(wěn)定過程的目標(biāo)： 如果通過放大和反饋的不斷循環(huán)如果通過放大和反饋的不斷循環(huán), 振蕩器能夠產(chǎn)生回到原平振蕩器能夠產(chǎn)生回到原平衡點(diǎn)的趨勢(shì)衡點(diǎn)的趨勢(shì), 并且在原平衡點(diǎn)附近建立新的平衡狀態(tài)并且在原平衡點(diǎn)附近建立新的平衡狀態(tài), 則表明原則表明原平衡狀態(tài)是穩(wěn)定的。平衡狀態(tài)是穩(wěn)定的。4.14.1 反饋型振蕩器的工作原理反饋型振蕩器的工作原理 振蕩器在其平衡點(diǎn)必須具有阻止振幅變化的能力。振蕩器在其平衡點(diǎn)必須具有阻止振幅變化的能力。具體來說具體來說, 在平衡點(diǎn)在平衡點(diǎn)UiUiA附近附近, 當(dāng)不穩(wěn)定因素使輸入振幅當(dāng)不穩(wěn)定因素使輸入振幅Ui增大時(shí)增大時(shí), 環(huán)路增環(huán)路增益幅值益幅值(0)應(yīng)

14、該減小應(yīng)該減小, 使反饋電壓振幅使反饋電壓振幅Uf減小減小, 從而阻止從而阻止Ui增大；增大；當(dāng)不穩(wěn)定因素使當(dāng)不穩(wěn)定因素使Ui減小時(shí)減小時(shí), T(0)應(yīng)該增大應(yīng)該增大, 使使Uf增大增大, 從而阻止從而阻止Ui減減小。這就要求在平衡點(diǎn)附近小。這就要求在平衡點(diǎn)附近, T(0)隨隨Ui的變化率為負(fù)值。的變化率為負(fù)值。振幅平衡穩(wěn)定的目標(biāo)：振幅平衡穩(wěn)定的目標(biāo)：0UAFAi ：即即4.14.1 反饋型振蕩器的工作原理反饋型振蕩器的工作原理看：看：教材教材P107 圖圖5.2。FA4.14.1 反饋型振蕩器的工作原理反饋型振蕩器的工作原理 相位平衡條件是相位平衡條件是T（0）。 在振蕩器工作時(shí)在振蕩器工作

15、時(shí), , 某些不某些不穩(wěn)定因素可能破壞這一平衡條件。如電源電壓的波動(dòng)或工作點(diǎn)的變穩(wěn)定因素可能破壞這一平衡條件。如電源電壓的波動(dòng)或工作點(diǎn)的變化可能使晶體管內(nèi)部電容參數(shù)發(fā)生變化化可能使晶體管內(nèi)部電容參數(shù)發(fā)生變化, , 從而造成相位的變化從而造成相位的變化, , 產(chǎn)產(chǎn)生一個(gè)偏移量生一個(gè)偏移量。 由于瞬時(shí)角頻率是瞬時(shí)相位的導(dǎo)數(shù)由于瞬時(shí)角頻率是瞬時(shí)相位的導(dǎo)數(shù), , 所以瞬時(shí)角頻率也將隨著所以瞬時(shí)角頻率也將隨著發(fā)生變化。為了保證相位穩(wěn)定發(fā)生變化。為了保證相位穩(wěn)定, , 要求振蕩器的相頻特性要求振蕩器的相頻特性T（）在在振蕩頻率點(diǎn)應(yīng)具有阻止相位變化的能力。具體來說振蕩頻率點(diǎn)應(yīng)具有阻止相位變化的能力。具體來說

16、, , 在平衡點(diǎn)在平衡點(diǎn)=0附近附近, , 當(dāng)不穩(wěn)定因素使瞬時(shí)角頻率當(dāng)不穩(wěn)定因素使瞬時(shí)角頻率增大時(shí)增大時(shí), , 相頻特性相頻特性T（0）應(yīng)產(chǎn)生一個(gè)應(yīng)產(chǎn)生一個(gè)-, , 從而產(chǎn)生一個(gè)從而產(chǎn)生一個(gè)-, , 使瞬時(shí)角頻率使瞬時(shí)角頻率減??；減??；當(dāng)不穩(wěn)定因素使當(dāng)不穩(wěn)定因素使減小時(shí)減小時(shí), , 相頻特性相頻特性T（0）應(yīng)產(chǎn)生一個(gè)應(yīng)產(chǎn)生一個(gè), , 從而從而產(chǎn)生一個(gè)產(chǎn)生一個(gè), , 使使增大增大, , 即即T（） 曲線在曲線在0附近應(yīng)為負(fù)斜率。附近應(yīng)為負(fù)斜率。0;foi 即即：相位平衡穩(wěn)定的目標(biāo)相位平衡穩(wěn)定的目標(biāo)（了解內(nèi)容）（了解內(nèi)容） 相頻特性曲線相頻特性曲線0;foi 4.14.1 反饋型振蕩器的工作原理反

17、饋型振蕩器的工作原理 根據(jù)上述反饋振蕩電路的基本原理和應(yīng)當(dāng)滿足的根據(jù)上述反饋振蕩電路的基本原理和應(yīng)當(dāng)滿足的起振、起振、 平平衡和穩(wěn)定衡和穩(wěn)定三個(gè)條件三個(gè)條件, 判斷一個(gè)反饋振蕩電路能否正常工作判斷一個(gè)反饋振蕩電路能否正常工作, 需考需考慮以下幾點(diǎn)：慮以下幾點(diǎn)：1. 可變?cè)鲆娣糯笃骷勺冊(cè)鲆娣糯笃骷?晶體管晶體管, 場(chǎng)效應(yīng)管或集成電路場(chǎng)效應(yīng)管或集成電路)應(yīng)有正確的應(yīng)有正確的直流偏置直流偏置, 開始時(shí)應(yīng)工作在甲類狀態(tài)開始時(shí)應(yīng)工作在甲類狀態(tài), 便于起振。便于起振。2.開始起振時(shí)開始起振時(shí), 環(huán)路增益幅值環(huán)路增益幅值A(chǔ)F(0)應(yīng)大于應(yīng)大于1。由于反饋網(wǎng)絡(luò)通常。由于反饋網(wǎng)絡(luò)通常由無源器件組成由無源器件組

18、成, 反饋系數(shù)反饋系數(shù)F小于小于1, 故故AF (0)必須大于必須大于1。共射、共射、共基電路都可以滿足這一點(diǎn)。共基電路都可以滿足這一點(diǎn)。 為了增大為了增大A(0), 負(fù)載電阻不能太負(fù)載電阻不能太小。小。 六、反饋振蕩電路判斷六、反饋振蕩電路判斷4.14.1 反饋型振蕩器的工作原理反饋型振蕩器的工作原理六、反饋振蕩電路判斷六、反饋振蕩電路判斷3.3.環(huán)路增益相位在振蕩頻率點(diǎn)應(yīng)為環(huán)路增益相位在振蕩頻率點(diǎn)應(yīng)為22的整數(shù)倍的整數(shù)倍, , 即環(huán)路應(yīng)是正即環(huán)路應(yīng)是正 反饋。反饋。 0;f0;UAFoAfiAi：4.穩(wěn)定條件4.穩(wěn)定條件體會(huì)：體會(huì)： 一般共射與共基放大電路基本可以滿足起振條件和穩(wěn)定條一般共

19、射與共基放大電路基本可以滿足起振條件和穩(wěn)定條 件，關(guān)鍵是判斷電路是否滿足正反饋的相位平衡條件即可。件，關(guān)鍵是判斷電路是否滿足正反饋的相位平衡條件即可。4.14.1 反饋型振蕩器的工作原理反饋型振蕩器的工作原理 為了使振蕩器能產(chǎn)生自激振蕩，開始振蕩時(shí)在滿足正反為了使振蕩器能產(chǎn)生自激振蕩，開始振蕩時(shí)在滿足正反饋的前提下，必須滿足饋的前提下，必須滿足AF1的條件者下使電路起振，放大電的條件者下使電路起振，放大電路工作在甲類狀態(tài)，起振后隨著振蕩幅度的迅速增大，管子路工作在甲類狀態(tài)，起振后隨著振蕩幅度的迅速增大，管子進(jìn)入非線性區(qū)，放大器的增益下降，直至進(jìn)入非線性區(qū)，放大器的增益下降，直至AF=1，輸出振

20、幅不，輸出振幅不再增大，達(dá)到一定的幅值。當(dāng)外界條件變化時(shí)，或者受到干再增大，達(dá)到一定的幅值。當(dāng)外界條件變化時(shí)，或者受到干擾時(shí)，電路的平衡被破壞，電路通過自身的內(nèi)穩(wěn)幅或者外環(huán)擾時(shí)，電路的平衡被破壞，電路通過自身的內(nèi)穩(wěn)幅或者外環(huán)節(jié)能夠重新回到原來的平衡狀態(tài)，則振蕩電路輸出穩(wěn)定的頻節(jié)能夠重新回到原來的平衡狀態(tài)，則振蕩電路輸出穩(wěn)定的頻率和振幅的不失真正弦波信號(hào)。率和振幅的不失真正弦波信號(hào)?？傮w概念總體概念:4.14.1 反饋型振蕩器的工作原理反饋型振蕩器的工作原理4.2.1 互感耦合振蕩電路互感耦合振蕩電路LC反饋式振蕩器的分類：反饋式振蕩器的分類：根據(jù)引入反饋方式的不同可分為根據(jù)引入反饋方式的不同可

21、分為-變壓器反饋式、電感反饋式、電容反饋式三種形式振蕩電路。變壓器反饋式、電感反饋式、電容反饋式三種形式振蕩電路。 電路如圖，電路如圖，C、N1 為選頻網(wǎng)絡(luò)，為選頻網(wǎng)絡(luò)，N2為正反饋電路，正弦波信號(hào)由變?yōu)檎答侂娐?，正弦波信?hào)由變壓器附邊繞組傳送到負(fù)載。壓器附邊繞組傳送到負(fù)載。利用瞬時(shí)極性法判斷，利用瞬時(shí)極性法判斷，是否滿足相位平衡條件。是否滿足相位平衡條件。引言：引言：LC反饋式振蕩器是利用電感電容構(gòu)成選頻網(wǎng)絡(luò)的振蕩反饋式振蕩器是利用電感電容構(gòu)成選頻網(wǎng)絡(luò)的振蕩 器，它能產(chǎn)生器，它能產(chǎn)生1MHZ的正弦波。的正弦波。4.24.2 LCLC正弦波振蕩器正弦波振蕩器LC振蕩電路起振的幅值條件為：振蕩

22、電路起振的幅值條件為：選擇變壓器原、附邊匝數(shù)比，該條件容易滿足。選擇變壓器原、附邊匝數(shù)比，該條件容易滿足。 ififOfiOUU1UUUUUU1AF該電路依靠放大電路自身和選頻網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)幅。該電路依靠放大電路自身和選頻網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)幅。 變壓器反饋式振蕩電路的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，容易起振，改變壓器反饋式振蕩電路的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，容易起振，改變電容大小可方便地調(diào)節(jié)振蕩頻率，但在應(yīng)用時(shí)要特別注意線變電容大小可方便地調(diào)節(jié)振蕩頻率，但在應(yīng)用時(shí)要特別注意線圈圈N2的極性不要接反。的極性不要接反。4.24.2 LCLC正弦波振蕩器正弦波振蕩器例例1：根據(jù)相平條件，判斷下列電路能否產(chǎn)生正弦波振蕩。：根據(jù)相平條件，判

23、斷下列電路能否產(chǎn)生正弦波振蕩。例例2：根據(jù)相平條件，判斷下列電路能否產(chǎn)生正弦波振蕩。：根據(jù)相平條件，判斷下列電路能否產(chǎn)生正弦波振蕩。VCC+VCCRRCCVCC例題：例題：P102 圖圖4.6.1課堂練習(xí)課堂練習(xí)：1.P104 4.1.4 2.P134 4.1；4.24.2.2 LC三點(diǎn)式振蕩器相位平衡條件的判斷準(zhǔn)則三點(diǎn)式振蕩器相位平衡條件的判斷準(zhǔn)則4.24.2 LCLC正弦波振蕩器正弦波振蕩器4.2.2 LC三點(diǎn)式振蕩器相位平衡條件的判斷準(zhǔn)則三點(diǎn)式振蕩器相位平衡條件的判斷準(zhǔn)則bebc+ce0bebc=-ce 假定回路由純電抗元件組成假定回路由純電抗元件組成, 其電抗值分別為其電抗值分別為ce

24、, be和和bc, 同時(shí)不同時(shí)不考慮晶體管的電抗效應(yīng)考慮晶體管的電抗效應(yīng), 則當(dāng)回路諧振（則當(dāng)回路諧振（0）時(shí)）時(shí), 回路呈回路呈純阻性純阻性。CcebebcbeCbefUXX)Xj(XUjXU0 xxcebe由于由于 是是 在在bebc支路分配在支路分配在Xbe上的電壓上的電壓, 有有fUcU因?yàn)檫@是一個(gè)正反饋反相放大器因?yàn)檫@是一個(gè)正反饋反相放大器, 與與 同相同相, 與與 反反相相, 所以所以 與與 反相。反相。iUfUcUiUcUfU結(jié)論：結(jié)論：be與與ce必須是同性質(zhì)電抗必須是同性質(zhì)電抗, 而而Xbc必須是異性質(zhì)電抗。必須是異性質(zhì)電抗?？偨Y(jié)：總結(jié)：在三點(diǎn)式電路中在三點(diǎn)式電路中, 回路中

25、與發(fā)射極相連接的兩個(gè)電回路中與發(fā)射極相連接的兩個(gè)電 抗元件必須為同性質(zhì)抗元件必須為同性質(zhì), 另外一個(gè)電抗元件必須為異性。另外一個(gè)電抗元件必須為異性。 這就是三點(diǎn)式電路組成的相位判據(jù)這就是三點(diǎn)式電路組成的相位判據(jù), 或稱為三點(diǎn)式電路或稱為三點(diǎn)式電路 的組成法則。簡(jiǎn)稱：的組成法則。簡(jiǎn)稱：“射同基反射同基反” bebc= -ce0XXcebe課堂練習(xí)：課堂練習(xí)：P115 4.2.2; P135 4.5 為了克服變壓器反饋中選頻與反饋回路間因磁路耦合造為了克服變壓器反饋中選頻與反饋回路間因磁路耦合造成的工作不穩(wěn)定的缺陷，將電路作適當(dāng)改進(jìn)，便形成了電感成的工作不穩(wěn)定的缺陷，將電路作適當(dāng)改進(jìn)，便形成了電感

26、反饋式振蕩電路。反饋式振蕩電路。4.2.3 電感三點(diǎn)式振蕩電路電感三點(diǎn)式振蕩電路 晶體管三個(gè)極分別與晶體管三個(gè)極分別與LCLC回路的三個(gè)點(diǎn)相聯(lián)接，且回路的三個(gè)點(diǎn)相聯(lián)接，且反饋元件為電感反饋元件為電感， 故稱為電感三點(diǎn)式。故稱為電感三點(diǎn)式。隔直電容隔直電容旁路電容旁路電容反饋電壓反饋電壓（考畢茲振蕩器）（考畢茲振蕩器）UoICL21fo 2MLLL21 （M為為L(zhǎng)1、L2間互感）間互感） 該電路常用于需經(jīng)常改變振蕩頻率的場(chǎng)合，該電路常用于需經(jīng)常改變振蕩頻率的場(chǎng)合， 它可以通過改變電容容量實(shí)現(xiàn)頻率的改變。它可以通過改變電容容量實(shí)現(xiàn)頻率的改變。反饋系數(shù)：反饋系數(shù)：MLMLUUF12Of 顯然：顯然：

27、只要調(diào)節(jié)反饋系數(shù)只要調(diào)節(jié)反饋系數(shù)F F，就可以使，就可以使Uf Ui, ,即可起振并即可起振并 進(jìn)入平衡狀態(tài)。進(jìn)入平衡狀態(tài)。+-2.電感三點(diǎn)式的優(yōu)缺點(diǎn)電感三點(diǎn)式的優(yōu)缺點(diǎn)（補(bǔ)充內(nèi)容）（補(bǔ)充內(nèi)容） 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：1.電感電感L1與電感與電感L2耦合很緊，耦合很緊，M可達(dá)可達(dá)1，故易起振。，故易起振。 2.改變電容改變電容C，則振蕩頻率可方便的調(diào)節(jié)，不影響反饋系數(shù)，則振蕩頻率可方便的調(diào)節(jié)，不影響反饋系數(shù) 且輸出電壓幅度大。且輸出電壓幅度大。 3.最高頻率可達(dá)幾十兆赫茲，頻率穩(wěn)定度最高頻率可達(dá)幾十兆赫茲，頻率穩(wěn)定度10-4至至10-2之間之間。缺點(diǎn)：反饋信號(hào)取自電感，它對(duì)高次諧波呈現(xiàn)高阻抗，產(chǎn)生較大缺點(diǎn)

28、：反饋信號(hào)取自電感，它對(duì)高次諧波呈現(xiàn)高阻抗，產(chǎn)生較大 的反饋電壓，故不能抑制高次諧波的干擾，輸出波形較差。的反饋電壓，故不能抑制高次諧波的干擾，輸出波形較差。4.24.2 LCLC正弦波振蕩器正弦波振蕩器4.2.4 電容三點(diǎn)式振蕩電路電容三點(diǎn)式振蕩電路 由于電感反饋式電路中反饋電壓取自電感，使得輸出波形中高次諧波由于電感反饋式電路中反饋電壓取自電感，使得輸出波形中高次諧波分量增多，波形變壞。如果將反饋電壓取自電容，則可使輸出波形得到改分量增多，波形變壞。如果將反饋電壓取自電容，則可使輸出波形得到改善（容抗隨頻率升高而減?。?；按該思想設(shè)計(jì)的電路稱為電容三點(diǎn)式振蕩善（容抗隨頻率升高而減?。?；按該思

29、想設(shè)計(jì)的電路稱為電容三點(diǎn)式振蕩電路。電路。反饋元件反饋元件（考畢茲振蕩器）（考畢茲振蕩器）4.2.4 考畢茲振蕩器考畢茲振蕩器2121oCCCCC,LC21f 2211ieoeie22oe11CCCCCC,CCC,CCC ，、 工程上一般忽略工程上一般忽略Coe、Cie影響頻率穩(wěn)定度。影響頻率穩(wěn)定度。2.電容三點(diǎn)式的優(yōu)缺點(diǎn)（補(bǔ)充內(nèi)容）電容三點(diǎn)式的優(yōu)缺點(diǎn)（補(bǔ)充內(nèi)容）優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：1. 反饋電壓取自反饋電壓取自2, 而電容對(duì)晶體管非線性特性產(chǎn)生的高而電容對(duì)晶體管非線性特性產(chǎn)生的高 次諧波呈現(xiàn)低阻抗次諧波呈現(xiàn)低阻抗, 所以反饋電壓中高次諧波分量很小所以反饋電壓中高次諧波分量很小, 因因 而輸出波形好而

30、輸出波形好, 接近于正弦波。接近于正弦波。 2.C1 、C2電容可取很小，故輸出振蕩頻率電容可取很小，故輸出振蕩頻率fp較高，一般可達(dá)較高，一般可達(dá) 100Mhz以上。以上。缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：1.反饋系數(shù)因與回路電容有關(guān)反饋系數(shù)因與回路電容有關(guān), 如果用改變回路電容的方法如果用改變回路電容的方法 來調(diào)整振蕩頻率來調(diào)整振蕩頻率, 必將改變反饋系數(shù)必將改變反饋系數(shù), 從而影響起振易停振從而影響起振易停振 故調(diào)節(jié)不方便且范圍小。故調(diào)節(jié)不方便且范圍小。 2.Coe、Cie影響頻率穩(wěn)定度。影響頻率穩(wěn)定度。4.24.2 LCLC正弦波振蕩器正弦波振蕩器3.兩種振蕩器共同的缺點(diǎn)是：兩種振蕩器共同的缺點(diǎn)是：（補(bǔ)充內(nèi)

31、容）（補(bǔ)充內(nèi)容） 晶體管輸入輸出電容分別和兩個(gè)回路電抗元件并聯(lián)晶體管輸入輸出電容分別和兩個(gè)回路電抗元件并聯(lián), 影響回影響回路的等效電抗元件參數(shù)路的等效電抗元件參數(shù), 從而影響振蕩頻率。從而影響振蕩頻率。 由于晶體管輸入由于晶體管輸入輸出電容值隨環(huán)境溫度、電源電壓等因素而變化輸出電容值隨環(huán)境溫度、電源電壓等因素而變化, 所以三點(diǎn)式電所以三點(diǎn)式電路的頻率穩(wěn)定度不高路的頻率穩(wěn)定度不高, 一般不超過一般不超過10-5數(shù)量級(jí)數(shù)量級(jí)。 4.24.2 LCLC正弦波振蕩器正弦波振蕩器1.克拉潑振蕩器克拉潑振蕩器 條件：條件：C3 C1 , C3 C2三、改進(jìn)型電容三點(diǎn)式振蕩電路三、改進(jìn)型電容三點(diǎn)式振蕩電路

32、圖中圖中C3 C1 , C3 (C3, C4)4.24.2 LCLC正弦波振蕩器正弦波振蕩器西勒電路振蕩回路的總電容西勒電路振蕩回路的總電容C =(C1 /CO)串串( C2/Ci)串串 C3 / C4 C3 + C4振蕩頻率振蕩頻率43oCCL21LC21f西勒電路的優(yōu)點(diǎn)：頻率穩(wěn)定度高，振蕩頻率高，覆蓋頻西勒電路的優(yōu)點(diǎn)：頻率穩(wěn)定度高，振蕩頻率高，覆蓋頻 寬，振幅平穩(wěn)，輸出波形好。寬，振幅平穩(wěn)，輸出波形好。 條件：條件： (C1 , C2) (C3, C4)4.24.2 LCLC正弦波振蕩器正弦波振蕩器例題：例題：P111 例例4.2.2 以上所介紹的五種振蕩器均是采用元件作以上所介紹的五種振

33、蕩器均是采用元件作為選頻網(wǎng)絡(luò)。由于元件的標(biāo)準(zhǔn)性較差為選頻網(wǎng)絡(luò)。由于元件的標(biāo)準(zhǔn)性較差, 因而諧振回因而諧振回路的值較低路的值較低, 空載值一般不超過空載值一般不超過300, 有載值就更有載值就更低低, 所以振蕩器的頻率穩(wěn)定度不高所以振蕩器的頻率穩(wěn)定度不高, 一般為一般為10-3量級(jí)量級(jí), 即使是克拉潑電路和西勒電路也只能達(dá)到即使是克拉潑電路和西勒電路也只能達(dá)到10-410-5數(shù)量數(shù)量級(jí)。如果需要頻率穩(wěn)定度更高的振蕩器級(jí)。如果需要頻率穩(wěn)定度更高的振蕩器, 可以采用晶體可以采用晶體振蕩器。振蕩器。小結(jié)：小結(jié)：4.24.2 LCLC正弦波振蕩器正弦波振蕩器4.34.3 振蕩器頻率和振幅穩(wěn)定度振蕩器頻率

34、和振幅穩(wěn)定度2.頻率穩(wěn)定度頻率穩(wěn)定度: 調(diào)頻廣播和電視發(fā)射機(jī)要求調(diào)頻廣播和電視發(fā)射機(jī)要求:10-510-7左右左右 標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)源標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)源:10-610-12 要實(shí)現(xiàn)與火星通訊要實(shí)現(xiàn)與火星通訊:10-11 要為金星定位要為金星定位:10-12 振蕩器主要技術(shù)指標(biāo)：振蕩器主要技術(shù)指標(biāo)：1.振蕩頻率振蕩頻率f及頻率范圍及頻率范圍:3.振蕩的幅度和穩(wěn)定度振蕩的幅度和穩(wěn)定度注意：其中頻率的穩(wěn)定度尤為重要注意：其中頻率的穩(wěn)定度尤為重要4.3.1頻率準(zhǔn)確度和頻率穩(wěn)定度：頻率準(zhǔn)確度和頻率穩(wěn)定度：頻率穩(wěn)定度頻率穩(wěn)定度：是在指定時(shí)間間隔內(nèi)頻率準(zhǔn)確度變化的是在指定時(shí)間間隔內(nèi)頻率準(zhǔn)確度變化的 最大值最大值。分為分為:

35、 :絕對(duì)頻率穩(wěn)定度和相對(duì)頻率穩(wěn)定度絕對(duì)頻率穩(wěn)定度和相對(duì)頻率穩(wěn)定度。常用相對(duì)頻率穩(wěn)定度表示。常用相對(duì)頻率穩(wěn)定度表示。絕對(duì)頻率準(zhǔn)確度絕對(duì)頻率準(zhǔn)確度offf式中，式中，f為實(shí)際工作頻率，為實(shí)際工作頻率，fo為為標(biāo)稱頻率。標(biāo)稱頻率。時(shí)間間隔oofffmax|相對(duì)頻率準(zhǔn)確度相對(duì)頻率準(zhǔn)確度 頻率穩(wěn)定度按時(shí)間間隔分為頻率穩(wěn)定度按時(shí)間間隔分為: 長(zhǎng)期頻率穩(wěn)定度長(zhǎng)期頻率穩(wěn)定度數(shù)月或一年內(nèi)數(shù)月或一年內(nèi)的相對(duì)頻率準(zhǔn)確度的相對(duì)頻率準(zhǔn)確度; 短期頻率穩(wěn)定度短期頻率穩(wěn)定度一天內(nèi)的相對(duì)一天內(nèi)的相對(duì)頻率穩(wěn)定度頻率穩(wěn)定度; 瞬時(shí)頻率穩(wěn)定度瞬時(shí)頻率穩(wěn)定度秒或毫秒內(nèi)秒或毫秒內(nèi)的相對(duì)頻率穩(wěn)定度。的相對(duì)頻率穩(wěn)定度。 通常指的的短期頻率

36、穩(wěn)定度通常指的的短期頻率穩(wěn)定度 二、導(dǎo)致頻率不穩(wěn)定的因素：二、導(dǎo)致頻率不穩(wěn)定的因素：1.溫度變化：改變諧振回路的電感線圈的電感量和電溫度變化：改變諧振回路的電感線圈的電感量和電容器的電容量，同時(shí)改變晶體管的結(jié)電容和結(jié)電阻，容器的電容量，同時(shí)改變晶體管的結(jié)電容和結(jié)電阻，從而使得諧振回路的頻率和品質(zhì)因數(shù)發(fā)生改變。從而使得諧振回路的頻率和品質(zhì)因數(shù)發(fā)生改變。3.負(fù)載的變化：導(dǎo)致諧振回路的頻率和品質(zhì)因數(shù)改變。負(fù)載的變化：導(dǎo)致諧振回路的頻率和品質(zhì)因數(shù)改變。2.電源電壓的改變：導(dǎo)致晶體管的工作點(diǎn)和工作狀態(tài)電源電壓的改變：導(dǎo)致晶體管的工作點(diǎn)和工作狀態(tài)發(fā)生改變。發(fā)生改變。三、提高頻率穩(wěn)定度的主要措施：見教材三、

37、提高頻率穩(wěn)定度的主要措施：見教材P117四、振幅的穩(wěn)定度：見教材四、振幅的穩(wěn)定度：見教材P1184.44.4 石英晶體振蕩器石英晶體振蕩器前言：前言：LC振蕩器的缺點(diǎn)：振蕩器的缺點(diǎn)： LC振蕩器的頻率穩(wěn)定度最高只能達(dá)到振蕩器的頻率穩(wěn)定度最高只能達(dá)到10-4 10-5數(shù)量級(jí)，若要獲得數(shù)量級(jí)，若要獲得10-5 數(shù)量級(jí)的頻率穩(wěn)定度就很難達(dá)到。數(shù)量級(jí)的頻率穩(wěn)定度就很難達(dá)到。由石英晶體構(gòu)成的振蕩器卻可以達(dá)到由石英晶體構(gòu)成的振蕩器卻可以達(dá)到10-11。5.6.1 石英晶體的基本知識(shí)石英晶體的基本知識(shí) 1.正壓電特性與反壓電特性正壓電特性與反壓電特性 正是因?yàn)閴弘娞匦院头磯弘娞匦?，石英晶片可以做成諧振器。正

38、是因?yàn)閴弘娞匦院头磯弘娞匦?，石英晶片可以做成諧振器。2.石英晶體的結(jié)構(gòu)：石英晶體的結(jié)構(gòu)： 4.44.4 石英晶體振蕩器石英晶體振蕩器3.石英晶體的等效電路：石英晶體的等效電路： 4.44.4 石英晶體振蕩器石英晶體振蕩器 4. 4.石英晶振的固有頻率十分穩(wěn)定石英晶振的固有頻率十分穩(wěn)定, , 它的溫度系數(shù)（溫度變它的溫度系數(shù)（溫度變化化所引起的固有頻率相對(duì)變化量）在所引起的固有頻率相對(duì)變化量）在1010-6-6以下。另外以下。另外, , 石英石英晶振的振動(dòng)具有多諧性晶振的振動(dòng)具有多諧性, , 即除了即除了基頻振動(dòng)基頻振動(dòng)外外, , 還有還有奇次諧波泛奇次諧波泛音振動(dòng)音振動(dòng)。 對(duì)于石英晶振對(duì)于石英

39、晶振, , 既可利用其基頻振動(dòng)既可利用其基頻振動(dòng), , 也可利用其泛也可利用其泛音振動(dòng)。音振動(dòng)。 前者稱為基頻晶體前者稱為基頻晶體, , 后者稱為泛音晶體。晶片厚度與后者稱為泛音晶體。晶片厚度與振動(dòng)頻率成反比振動(dòng)頻率成反比, , 工作頻率越高工作頻率越高, , 要求晶片越薄要求晶片越薄, , 因而機(jī)械強(qiáng)因而機(jī)械強(qiáng)度越差度越差, , 加工越困難加工越困難, , 使用中也易損壞。使用中也易損壞。 由此可見由此可見, , 在同樣的在同樣的工作頻率上工作頻率上, , 泛音晶體的切片可以做得比基頻晶體的切片厚一泛音晶體的切片可以做得比基頻晶體的切片厚一些。所以在工作頻率較高時(shí)些。所以在工作頻率較高時(shí),

40、, 常采用泛音晶體。常采用泛音晶體。 通常在工作頻通常在工作頻率小于率小于20MHz20MHz時(shí)采用基頻晶體時(shí)采用基頻晶體, , 大于大于20MHz20MHz時(shí)采用泛音晶體。時(shí)采用泛音晶體。4.44.4 石英晶體振蕩器石英晶體振蕩器5. 5. 石英晶振的阻抗頻率特性石英晶振的阻抗頻率特性 其中：其中： 靜態(tài)電容靜態(tài)電容C C0 0約約pFpFF F 動(dòng)態(tài)電感動(dòng)態(tài)電感L Lq q約約1010-3-3H H10102 2 H H 動(dòng)態(tài)電容動(dòng)態(tài)電容C Cq q約約1010-4-4pFpF1010-1-1pFpF 動(dòng)態(tài)電阻動(dòng)態(tài)電阻r rq q約幾十歐到幾百歐約幾十歐到幾百歐 由以上參數(shù)可得：由以上參數(shù)

41、可得：） 石英晶振的值非常高。石英晶振的值非常高。 值可達(dá)幾萬到幾百萬值可達(dá)幾萬到幾百萬, , 因?yàn)橐驗(yàn)閝qqqcLrQ14.44.4 石英晶體振蕩器石英晶體振蕩器2) 石英晶振可以等效為一個(gè)串聯(lián)諧振回路石英晶振可以等效為一個(gè)串聯(lián)諧振回路 和一個(gè)并聯(lián)諧振回路。和一個(gè)并聯(lián)諧振回路。串聯(lián)諧振頻率串聯(lián)諧振頻率qqsCLf21并聯(lián)諧振頻率并聯(lián)諧振頻率0qsq00sq0q0pcc1fcccfccccLq21f5.65.6 石英晶體振蕩器石英晶體振蕩器結(jié)論：結(jié)論：由于由于CqC0很小，串聯(lián)諧振頻率很小，串聯(lián)諧振頻率fs小于而接近于小于而接近于fp10qcc 由于由于CqC0很小很小, , 所以所以fp與與

42、fs間隔很小間隔很小, , 因而在因而在fs fp感性區(qū)間感性區(qū)間, , 石英晶振具有石英晶振具有陡峭的陡峭的電抗頻率特性電抗頻率特性, , 曲線斜率大曲線斜率大, , 利于穩(wěn)頻利于穩(wěn)頻。若外部因素使諧振。若外部因素使諧振頻率增大頻率增大, , 則根據(jù)晶振電抗特性則根據(jù)晶振電抗特性, , 必然使等效電感增大必然使等效電感增大, , 但由于但由于振蕩頻率與的平方根成反比振蕩頻率與的平方根成反比, , 所以又促使諧振頻率下降所以又促使諧振頻率下降, , 趨近于原來的值。趨近于原來的值。 石英晶振產(chǎn)品還有一個(gè)標(biāo)稱石英晶振產(chǎn)品還有一個(gè)標(biāo)稱頻率頻率N。N N的值位于的值位于s s與與p p之之間間, ,

43、 這是指石英晶振兩端并接某一這是指石英晶振兩端并接某一規(guī)定負(fù)載電容規(guī)定負(fù)載電容L L時(shí)石英晶振的振時(shí)石英晶振的振蕩頻率。蕩頻率。 C CL L的電抗頻率曲線中虛的電抗頻率曲線中虛線所示。線所示。 負(fù)載電容負(fù)載電容C CL L的值載于生的值載于生產(chǎn)廠家的產(chǎn)品說明書中產(chǎn)廠家的產(chǎn)品說明書中, , 通常為通常為30pF(30pF(高頻晶體高頻晶體), ), 或或100pF(100pF(低頻晶低頻晶體體), ), 或標(biāo)示為或標(biāo)示為(指無需外接負(fù)載指無需外接負(fù)載電容電容, , 常用于串聯(lián)型晶體振蕩器常用于串聯(lián)型晶體振蕩器) )。 6.使用注意：使用注意：（補(bǔ)充內(nèi)容）（補(bǔ)充內(nèi)容）5.65.6 石英晶體振蕩器

44、石英晶體振蕩器7.石英晶體振蕩器的分類：石英晶體振蕩器的分類： 將石英晶振作為高值諧振回路元件接入正反饋電路中將石英晶振作為高值諧振回路元件接入正反饋電路中, 就組成了晶體振蕩器。根據(jù)石英晶振在振蕩器中的作用原理就組成了晶體振蕩器。根據(jù)石英晶振在振蕩器中的作用原理, 晶體振蕩器可分成兩類。晶體振蕩器可分成兩類。一類是將其作為等效電感元件用在三點(diǎn)式電路中一類是將其作為等效電感元件用在三點(diǎn)式電路中, 工作在感性工作在感性區(qū)區(qū), 稱為并聯(lián)型晶體振蕩器；即：工作在稱為并聯(lián)型晶體振蕩器；即：工作在fsfp之間之間另一類是將其另一類是將其作為一個(gè)短路元件作為一個(gè)短路元件串接于正反饋支路上串接于正反饋支路上

45、, 工作在工作在它的串聯(lián)諧振頻率上它的串聯(lián)諧振頻率上, 稱為稱為串聯(lián)型串聯(lián)型晶體振蕩器。晶體振蕩器。即：石英工作即：石英工作在串聯(lián)諧振頻率在串聯(lián)諧振頻率fs上，石英晶體呈電阻性。上，石英晶體呈電阻性。4.44.4 石英晶體振蕩器石英晶體振蕩器4.4.2 并聯(lián)性晶體振蕩器并聯(lián)性晶體振蕩器 注意：注意：并聯(lián)型晶體振蕩器的工作原理和三點(diǎn)式振蕩器相并聯(lián)型晶體振蕩器的工作原理和三點(diǎn)式振蕩器相同同, 只是將其中一個(gè)電感元件換成石英晶振。電容三點(diǎn)只是將其中一個(gè)電感元件換成石英晶振。電容三點(diǎn)式電路中石英晶振接在晶體管式電路中石英晶振接在晶體管c、b極之間，所組成的電極之間，所組成的電路稱為皮爾斯振蕩電路；電感

46、三點(diǎn)式電路中石英晶振接路稱為皮爾斯振蕩電路；電感三點(diǎn)式電路中石英晶振接在晶體管、極之間在晶體管、極之間, 稱為密勒振蕩電路。稱為密勒振蕩電路。4.44.4 石英晶體振蕩器石英晶體振蕩器顯然：皮爾斯電路類似于克拉潑電路顯然：皮爾斯電路類似于克拉潑電路, ,4.44.4 石英晶體振蕩器石英晶體振蕩器1.克拉潑振蕩器克拉潑振蕩器 條件：條件：C3 C1 , C3 C24.44.4 石英晶體振蕩器石英晶體振蕩器 振蕩頻率幾乎由石英晶振的參數(shù)決定振蕩頻率幾乎由石英晶振的參數(shù)決定, , 而石英晶振本身的參而石英晶振本身的參數(shù)具有高度的穩(wěn)定性。振蕩頻率一般調(diào)諧在標(biāo)稱頻率數(shù)具有高度的穩(wěn)定性。振蕩頻率一般調(diào)諧在

47、標(biāo)稱頻率f fN N上，位上，位于晶振的感性區(qū)，電抗曲線陡，穩(wěn)頻性好。于晶振的感性區(qū)，電抗曲線陡，穩(wěn)頻性好。振蕩頻率振蕩頻率L0qsL0qL0qq0ccc1fccc)c(cCL21f 其中其中L L是和晶振兩端并聯(lián)的外電路各電容的等效值是和晶振兩端并聯(lián)的外電路各電容的等效值, , 即即根據(jù)產(chǎn)品要求的負(fù)載電容。根據(jù)產(chǎn)品要求的負(fù)載電容。 皮爾斯電路的特點(diǎn)皮爾斯電路的特點(diǎn): :2121Lccccc4.44.4 石英晶體振蕩器石英晶體振蕩器在實(shí)用時(shí)在實(shí)用時(shí), 一般需加入微調(diào)電容一般需加入微調(diào)電容, 用以微調(diào)回路的諧振頻率用以微調(diào)回路的諧振頻率, 保證電路工作在晶振外殼上所注明的標(biāo)稱頻率保證電路工作在晶

48、振外殼上所注明的標(biāo)稱頻率N上。上。4.44.4 石英晶體振蕩器石英晶體振蕩器 串聯(lián)型晶體振蕩器是將石英晶振用于正反饋支路中串聯(lián)型晶體振蕩器是將石英晶振用于正反饋支路中, 利用利用其其串聯(lián)諧振時(shí)等效為短路元件串聯(lián)諧振時(shí)等效為短路元件, 電路反饋?zhàn)饔米顝?qiáng)電路反饋?zhàn)饔米顝?qiáng), 滿足振幅滿足振幅起振條件起振條件, 使振蕩器在晶振串聯(lián)諧振頻率使振蕩器在晶振串聯(lián)諧振頻率fs上起振。上起振。4.4.3 串聯(lián)性晶體振蕩器串聯(lián)性晶體振蕩器 4.44.4 石英晶體振蕩器石英晶體振蕩器優(yōu)點(diǎn)：頻率穩(wěn)定度高優(yōu)點(diǎn)：頻率穩(wěn)定度高,損耗小，非常高的的損耗小，非常高的的Q值，值， 選頻性好。選頻性好。缺點(diǎn)：?jiǎn)晤l性、加工困難缺點(diǎn)：

49、單頻性、加工困難石英晶體振蕩器的優(yōu)缺點(diǎn)石英晶體振蕩器的優(yōu)缺點(diǎn)(補(bǔ)充內(nèi)容補(bǔ)充內(nèi)容) 4.44.4 石英晶體振蕩器石英晶體振蕩器課堂練習(xí)：課堂練習(xí)： 2.教材教材P137 4.12 3.教材教材P137 4.13 1.教材教材P137 4.114.44.4 石英晶體振蕩器石英晶體振蕩器回憶：并聯(lián)諧振回路的特點(diǎn)回憶：并聯(lián)諧振回路的特點(diǎn)呈反比呈反比LCfLCf 213. 阻抗性質(zhì)隨頻阻抗性質(zhì)隨頻率變化的規(guī)律：率變化的規(guī)律： Is C L Rp B O電納電納感性感性容性容性呈純阻性；呈純阻性；1) f fp時(shí)，時(shí)， 呈容性。呈容性。判斷三點(diǎn)式的方法：射同基反的原則判斷三點(diǎn)式的方法：射同基反的原則射同：

50、射同：若回路若回路1和回路和回路2為感性為感性振蕩器的頻率為振蕩器的頻率為 ff01, ff02 fmin(f01, f02)基反：基反：回路回路3為容性為容性振蕩器的頻率為振蕩器的頻率為 f03f結(jié)論結(jié)論1：振蕩器的頻率為振蕩器的頻率為 f03 f min(f01, f02)習(xí)題：習(xí)題：P136 4.6回憶：并聯(lián)諧振回路的特點(diǎn)回憶：并聯(lián)諧振回路的特點(diǎn)呈反比呈反比LCfLCf 213. 阻抗性質(zhì)隨頻阻抗性質(zhì)隨頻率變化的規(guī)律：率變化的規(guī)律： Is C L Rp B O電納電納感性感性容性容性呈純阻性；呈純阻性；1) f fp時(shí)，時(shí)， 呈容性。呈容性。判斷三點(diǎn)式的方法：射同基反的原則判斷三點(diǎn)式的方

51、法：射同基反的原則射同：射同：若回路若回路1和回路和回路2為容性為容性振蕩器的頻率為振蕩器的頻率為 ff01, ff02 fmax(f01, f02)基反：基反：回路回路3為感性為感性振蕩器的頻率為振蕩器的頻率為 ff03結(jié)論結(jié)論2：振蕩器的頻率為振蕩器的頻率為 max(f01, f02) f f03習(xí)題：習(xí)題：P136 4.6呈反比呈反比LCfLCf 21結(jié)論：結(jié)論：振蕩器的頻率為振蕩器的頻率為 max(f01, f02) f f03或者振蕩器的頻率為或者振蕩器的頻率為 f03 f L2C2L3C3 f01 f02f03 振蕩的頻率范圍為：振蕩的頻率范圍為：f02 f f032.L1C1L2

52、C2 f02f03 振蕩的頻率范圍為：振蕩的頻率范圍為： f03 f f023.L1C1=L2C2=L3C3 f01= f02=f03 電路不可能振蕩電路不可能振蕩4.L1C1 f02=f03 電路不可能振蕩電路不可能振蕩上圖是一個(gè)上圖是一個(gè)數(shù)字頻率計(jì)數(shù)字頻率計(jì)晶振電路晶振電路, , 試分析其工試分析其工作情況。作情況。 課堂練習(xí)課堂練習(xí)（選講選講）4.44.4 石英晶體振蕩器石英晶體振蕩器解解: : 先畫出先畫出V1V1管高頻交流等效管高頻交流等效電路電路, , 如圖（）所示如圖（）所示, , 0.01F0.01F電容較大電容較大, , 作為高頻作為高頻旁路電路旁路電路, V2, V2管作射

53、隨器。管作射隨器。由高頻交流等效電路可以看到由高頻交流等效電路可以看到, V1, V1管的管的c c、 e e極之間有一個(gè)回路極之間有一個(gè)回路, , 其諧振頻率為其諧振頻率為: :4.0MHZ10330104.721f1260 所以在晶振工作頻率所以在晶振工作頻率MHzMHz處處, , 此此LCLC回路等效為一個(gè)電容?；芈返刃橐粋€(gè)電容?？梢娍梢? , 這是一個(gè)皮爾斯振蕩電路這是一個(gè)皮爾斯振蕩電路, , 晶振等效為電感晶振等效為電感, , 容量為容量為3pF3pF10pF10pF的可變電容起微調(diào)作用的可變電容起微調(diào)作用, , 使振蕩器工作在晶振的標(biāo)稱頻使振蕩器工作在晶振的標(biāo)稱頻率率5MHz5M

54、Hz上上。 4.44.4 石英晶體振蕩器石英晶體振蕩器回憶：回憶：在石英晶振的完整等效電路中在石英晶振的完整等效電路中, 不僅包含了基頻串聯(lián)諧振不僅包含了基頻串聯(lián)諧振支路支路, 還包括了其它奇次諧波的串聯(lián)諧振支路還包括了其它奇次諧波的串聯(lián)諧振支路, 這就是前面所說的這就是前面所說的石英晶振的多諧性。但泛音晶體所工作的奇次諧波頻率越高石英晶振的多諧性。但泛音晶體所工作的奇次諧波頻率越高, 可可能獲得的機(jī)械振蕩和相應(yīng)的電振蕩越弱。能獲得的機(jī)械振蕩和相應(yīng)的電振蕩越弱。4.4.4 泛音晶振電路泛音晶振電路(補(bǔ)充內(nèi)容補(bǔ)充內(nèi)容)(選講內(nèi)容選講內(nèi)容) 本質(zhì)思維：本質(zhì)思維：在工作頻率較高的晶體振蕩器中在工作頻率較高的晶體振蕩器中, 多采用泛音晶體振多采用泛音晶體振蕩電路。泛音晶振電路與基頻晶振電路有些不同。在泛音晶振電蕩電路。泛音晶振電路與基頻晶振電路有些不同。在泛音晶振電路中路中, 為了保證振蕩器能準(zhǔn)確地振蕩在所需要的奇次泛音上為了保證振蕩器能準(zhǔn)確地振蕩在所需要的奇次泛音上, 不但不但必須有效地抑制掉基頻和低次泛音上的寄生振蕩必須有效地抑制掉基頻和低次泛音上的寄生振蕩, 而且必須正確而且必須正確地調(diào)節(jié)電路的環(huán)路增益地調(diào)節(jié)電路的環(huán)路增益, 使其在工作泛音頻率上略大于使其在工作泛音頻率上略大于1, 滿足起滿足起振條件振條件, 而在更高的泛音頻率上都小于而