第6章_正弦波振蕩器

1、第六章第六章 正弦波振蕩器正弦波振蕩器學(xué)習(xí)內(nèi)容學(xué)習(xí)內(nèi)容掌握反饋型振蕩器的工作原理；掌握反饋型振蕩器的工作原理；掌握振蕩器的平衡與穩(wěn)定條件；掌握振蕩器的平衡與穩(wěn)定條件；掌握石英振蕩器電路，了解其優(yōu)點(diǎn)；掌握石英振蕩器電路，了解其優(yōu)點(diǎn)；了解其他類型振蕩器工作原理。了解其他類型振蕩器工作原理。 6.16.1概述概述定義：定義： 系統(tǒng)系統(tǒng)“心臟心臟”振蕩器：不振蕩器：不需外加激勵，需外加激勵，自身將直流自身將直流電能轉(zhuǎn)換為電能轉(zhuǎn)換為交流電能的交流電能的裝置裝置接收、發(fā)射系統(tǒng)框圖接收、發(fā)射系統(tǒng)框圖振蕩器的分類振蕩器的分類振蕩原理振蕩原理反饋反饋型型振蕩器振蕩器 負(fù)阻負(fù)阻型型振蕩器振蕩器 高頻振蕩器高頻振蕩

2、器振蕩頻率振蕩頻率低頻振蕩器低頻振蕩器非正弦波振蕩器非正弦波振蕩器振蕩波形振蕩波形 正弦波振蕩器正弦波振蕩器RC振蕩器振蕩器 選頻回路元件選頻回路元件 LC振蕩器振蕩器晶體振蕩器晶體振蕩器振蕩器工作于丙類振蕩器工作于丙類 非線性非線性 復(fù)雜復(fù)雜線性分析線性分析 接近實(shí)際接近實(shí)際 簡單簡單6.2 LCR6.2 LCR回路中的瞬變現(xiàn)象回路中的瞬變現(xiàn)象 LCR自由振蕩電路自由振蕩電路第二步：第二步：開關(guān)打向開關(guān)打向2，電容，電容經(jīng)電感經(jīng)電感L和電阻和電阻R放電，放電，電能（電容存儲）電能（電容存儲）磁能（電感存儲）磁能（電感存儲）自由交替轉(zhuǎn)換自由交替轉(zhuǎn)換 振蕩振蕩大多振蕩器利用大多振蕩器利用LC回路

3、產(chǎn)生振蕩，首先考慮回路產(chǎn)生振蕩，首先考慮LC諧振回路的振蕩現(xiàn)象諧振回路的振蕩現(xiàn)象第一步：第一步：開關(guān)打向開關(guān)打向1，電容充滿電；電容充滿電；解線性微分方程：解線性微分方程：（6.2.1）（6.2.2）由基爾霍夫定律得：由基爾霍夫定律得：微分微分LCR自由振蕩電路自由振蕩電路放電電流方向放電電流方向與充電時相反與充電時相反討論：討論：（6.2.2）（6.2.3）0it過阻尼過阻尼（over damping）R太大，無法產(chǎn)生振蕩太大，無法產(chǎn)生振蕩（6.2.4）（6.2.2）0it臨界阻尼臨界阻尼（critical damping）（6.2.6）（6.2.2）周期變化周期變化自由振蕩自由振蕩（fre

4、e oscillation）振蕩頻率振蕩頻率（6.2.7）實(shí)際實(shí)際LC電路總是有電路總是有正電阻正電阻，對振蕩器而言，為獲，對振蕩器而言，為獲得等幅振蕩，引入得等幅振蕩，引入負(fù)電阻負(fù)電阻以抵消回路本身的正電阻以抵消回路本身的正電阻 （正反饋或有源器件本身的負(fù)阻特性）（正反饋或有源器件本身的負(fù)阻特性）6.3 LC6.3 LC振蕩器的基本工作原理振蕩器的基本工作原理振蕩器的電路三個工作條件：振蕩器的電路三個工作條件： 振蕩回路：振蕩回路：包含兩個（或兩個以上）儲能元件。包含兩個（或兩個以上）儲能元件。釋放和接收能量在元件間往返進(jìn)行，其頻率決定釋放和接收能量在元件間往返進(jìn)行，其頻率決定了振蕩器輸出信

5、號的頻率；了振蕩器輸出信號的頻率； 能量來源：能量來源：用來補(bǔ)充由振蕩回路電阻損耗的能量。用來補(bǔ)充由振蕩回路電阻損耗的能量。晶體管中此來源為直流電源；晶體管中此來源為直流電源； 控制設(shè)備：控制設(shè)備：使電源功率在正確的時間適當(dāng)?shù)难a(bǔ)充使電源功率在正確的時間適當(dāng)?shù)难a(bǔ)充到電路中，以維持等幅恒頻的振蕩。由有源器件到電路中，以維持等幅恒頻的振蕩。由有源器件和正反饋電路來完成。和正反饋電路來完成?；ジ旭詈险{(diào)集振蕩器互感耦合調(diào)集振蕩器振蕩頻率振蕩頻率主要取決于儲能回路參數(shù)主要取決于儲能回路參數(shù)振蕩幅度振蕩幅度則主要取決于電路中的非則主要取決于電路中的非線性器件（如晶體管、電子管等線性器件（如晶體管、電子管等)

6、振蕩條件：振蕩條件：（6.3.7）振蕩回路振蕩回路能量來源能量來源正反饋正反饋振蕩角頻率：振蕩角頻率：（6.3.8）列出電流微分方程與式列出電流微分方程與式（6.2.1）對比，可得：）對比，可得：其中其中r為為L中的損耗電阻，中的損耗電阻， h=hobhib hfbhrbh參數(shù)參數(shù)反饋振蕩器方框圖反饋振蕩器方框圖（6.4.1）則有：則有：或或前面由瞬變現(xiàn)象分析振蕩條前面由瞬變現(xiàn)象分析振蕩條件和振蕩頻率。本節(jié)由反饋件和振蕩頻率。本節(jié)由反饋放大器觀點(diǎn)分析。放大器觀點(diǎn)分析。6.4 6.4 由正反饋的觀點(diǎn)來決定振蕩的條件由正反饋的觀點(diǎn)來決定振蕩的條件 從無到有：從無到有：振蕩器接通電源瞬間引起瞬變電流

7、產(chǎn)生，這振蕩器接通電源瞬間引起瞬變電流產(chǎn)生，這種瞬變電流所包含的頻帶很寬。由于諧振回路的選擇性，種瞬變電流所包含的頻帶很寬。由于諧振回路的選擇性，選出本身諧振頻率的信號形成振蕩信號，其他頻率信號選出本身諧振頻率的信號形成振蕩信號，其他頻率信號則被濾除；則被濾除；6.5.1 6.5.1 振蕩器的平衡條件振蕩器的平衡條件即即要求反饋電壓幅度要一次比一次大要求反饋電壓幅度要一次比一次大要求環(huán)路保持正反饋要求環(huán)路保持正反饋6.5 6.5 振蕩器的平衡與穩(wěn)定條件振蕩器的平衡與穩(wěn)定條件平衡條件的復(fù)數(shù)形式表示：平衡條件的復(fù)數(shù)形式表示：振幅平衡條件：振幅平衡條件：（6.5.7）相位平衡條件：相位平衡條件：（6

8、.5.8）物理意義：物理意義：振幅平衡條件說明在平衡狀態(tài)下反饋信號與原振幅平衡條件說明在平衡狀態(tài)下反饋信號與原輸入信號振幅相等；相位平衡條件說明在平衡狀態(tài)下反饋輸入信號振幅相等；相位平衡條件說明在平衡狀態(tài)下反饋信號與原輸入信號相位相同。信號與原輸入信號相位相同。分析保證振蕩器的平衡狀態(tài)不因外界因素變化而受到破分析保證振蕩器的平衡狀態(tài)不因外界因素變化而受到破壞的壞的穩(wěn)定條件穩(wěn)定條件,分為分為振幅穩(wěn)定振幅穩(wěn)定與與相位穩(wěn)定相位穩(wěn)定兩種條件。兩種條件。6.5.2 6.5.2 振蕩器平衡狀態(tài)的穩(wěn)定條件振蕩器平衡狀態(tài)的穩(wěn)定條件首先要明確穩(wěn)定平衡的概念：即指在外因作用下，平衡首先要明確穩(wěn)定平衡的概念：即指在

9、外因作用下，平衡條件被破壞后，振蕩器能在平衡點(diǎn)附近建立新的平衡狀條件被破壞后，振蕩器能在平衡點(diǎn)附近建立新的平衡狀態(tài)，一旦外因消失，又能自動恢復(fù)原來的平衡狀態(tài)。態(tài)，一旦外因消失，又能自動恢復(fù)原來的平衡狀態(tài)。BQ(a) 不穩(wěn)定平衡不穩(wěn)定平衡 (b) 穩(wěn)定平衡穩(wěn)定平衡 振蕩平衡條件振蕩平衡條件 建立振蕩的建立振蕩的必要非充分條件必要非充分條件A隨隨V降低降低 硬自激的振蕩特性硬自激的振蕩特性1）振幅平衡的穩(wěn)定條件）振幅平衡的穩(wěn)定條件形成穩(wěn)定平衡點(diǎn)的關(guān)鍵在于在平衡點(diǎn)附近，放大倍數(shù)隨振幅的形成穩(wěn)定平衡點(diǎn)的關(guān)鍵在于在平衡點(diǎn)附近，放大倍數(shù)隨振幅的變化特性具有負(fù)的斜率，即變化特性具有負(fù)的斜率，即:振幅穩(wěn)定條件

10、：振幅穩(wěn)定條件：（6.5.16）工作于非線性狀態(tài)的晶體管正好具有這一性能，因此具有工作于非線性狀態(tài)的晶體管正好具有這一性能，因此具有穩(wěn)定振幅的功能。穩(wěn)定振幅的功能。振幅振幅與振幅與振幅無關(guān)無關(guān)兩個點(diǎn)都是平衡點(diǎn)兩個點(diǎn)都是平衡點(diǎn)B點(diǎn)不穩(wěn)定點(diǎn)不穩(wěn)定 軟自激的振蕩特性軟自激的振蕩特性AF=1AF1AF12) 相位平衡的穩(wěn)定條件相位平衡的穩(wěn)定條件相位平衡條件遭到破壞時，線路本身能重新建立起相位平相位平衡條件遭到破壞時，線路本身能重新建立起相位平衡點(diǎn)的條件衡點(diǎn)的條件,仍能保持其穩(wěn)定的振蕩。仍能保持其穩(wěn)定的振蕩。相位穩(wěn)定條件相位穩(wěn)定條件:（6.5.18）相位變化必然相位變化必然引起頻率變化引起頻率變化（6.

11、5.17）并聯(lián)諧振回路的相頻特性并聯(lián)諧振回路的相頻特性 并聯(lián)諧振回路正好具有負(fù)的相并聯(lián)諧振回路正好具有負(fù)的相頻特性。故諧振回路不但決定頻特性。故諧振回路不但決定了振蕩頻率，還是穩(wěn)定頻率的了振蕩頻率，還是穩(wěn)定頻率的機(jī)構(gòu)；并且機(jī)構(gòu)；并且 Q值越大，曲線越值越大，曲線越陡峭，振蕩器穩(wěn)定性越好。陡峭，振蕩器穩(wěn)定性越好。相位平衡時：相位平衡時： 放大電路放大電路 正反饋網(wǎng)絡(luò)正反饋網(wǎng)絡(luò) 選頻網(wǎng)絡(luò)：選擇滿足相位平衡條件的一個頻率常與反選頻網(wǎng)絡(luò)：選擇滿足相位平衡條件的一個頻率常與反饋網(wǎng)絡(luò)合二為一饋網(wǎng)絡(luò)合二為一 穩(wěn)定環(huán)節(jié)穩(wěn)定環(huán)節(jié)從上面的討論可知，要使反饋振蕩器能夠產(chǎn)生持續(xù)從上面的討論可知，要使反饋振蕩器能夠產(chǎn)生

12、持續(xù)的等幅振蕩，必須滿足振蕩的起振條件、平衡條件的等幅振蕩，必須滿足振蕩的起振條件、平衡條件和穩(wěn)定條件，它們是缺一不可的。因此，反饋型正和穩(wěn)定條件，它們是缺一不可的。因此，反饋型正弦波振蕩器應(yīng)該包括：弦波振蕩器應(yīng)該包括：幅度穩(wěn)定幅度穩(wěn)定相位穩(wěn)定相位穩(wěn)定（一般晶體管工作在甲類，便于起振）（一般晶體管工作在甲類，便于起振）（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）（隨著振幅的增大（隨著振幅的增大, , 進(jìn)入進(jìn)入飽和區(qū)飽和區(qū), ,工作于甲乙類狀工作于甲乙類狀態(tài)態(tài), , 其增益逐漸下降到，其增益逐漸下降到， 達(dá)到平衡達(dá)到平衡, , 進(jìn)入等幅振蕩進(jìn)入等幅振蕩狀態(tài)

13、）狀態(tài)）（選頻網(wǎng)絡(luò)具有負(fù)斜率的相頻特性）（選頻網(wǎng)絡(luò)具有負(fù)斜率的相頻特性）6.6 6.6 反饋型反饋型LCLC振蕩器線路振蕩器線路 按照反饋網(wǎng)絡(luò)的不同分為：按照反饋網(wǎng)絡(luò)的不同分為：互感耦合振蕩器互感耦合振蕩器 三端式振蕩器三端式振蕩器 6.6.1 互感耦合振蕩器互感耦合振蕩器互感耦合振蕩器是依靠線圈之間的互感耦合實(shí)現(xiàn)正反饋互感耦合振蕩器是依靠線圈之間的互感耦合實(shí)現(xiàn)正反饋的，耦合線圈同名端的正確位置的放置，選擇合適的耦的，耦合線圈同名端的正確位置的放置，選擇合適的耦合量合量M，使之滿足振幅起振條件很重要。，使之滿足振幅起振條件很重要。根據(jù)振蕩回路是在集電極電路、基極電路和發(fā)射極電路根據(jù)振蕩回路是在

14、集電極電路、基極電路和發(fā)射極電路分為：分為：調(diào)基電路調(diào)基電路、調(diào)射電路調(diào)射電路和和調(diào)集電路調(diào)集電路。以單個晶體管作為放大電路，以以單個晶體管作為放大電路，以LC分立元件作為選頻網(wǎng)分立元件作為選頻網(wǎng)絡(luò)的反饋型振蕩器，可以用來產(chǎn)生幾十絡(luò)的反饋型振蕩器，可以用來產(chǎn)生幾十K到幾百到幾百M(fèi)的正的正弦信號。弦信號。 調(diào)基電路振蕩頻率在較調(diào)基電路振蕩頻率在較寬的范圍改變時，振幅寬的范圍改變時，振幅比較平衡。比較平衡。調(diào)基電路調(diào)基電路由于基極和發(fā)射極之間的輸入由于基極和發(fā)射極之間的輸入阻抗比較低，為了避免過多地阻抗比較低，為了避免過多地影響回路的影響回路的Q值，故在調(diào)基和值，故在調(diào)基和調(diào)射這兩個電路中，晶體管

15、與調(diào)射這兩個電路中，晶體管與振蕩回路作部分耦合。振蕩回路作部分耦合。調(diào)射電路調(diào)射電路調(diào)集電路在高頻輸出方面比調(diào)集電路在高頻輸出方面比其它兩種電路穩(wěn)定，而且幅其它兩種電路穩(wěn)定，而且幅度較大，諧波成分較小。度較大，諧波成分較小。調(diào)集電路調(diào)集電路互感耦合振蕩器在調(diào)整反饋互感耦合振蕩器在調(diào)整反饋(改變改變M)時，基本上不影響時，基本上不影響振蕩頻率振蕩頻率(但但M越大越容易起振）。但由于分布電容的存越大越容易起振）。但由于分布電容的存在，在頻率較高時，難于做出穩(wěn)定性高的變壓器。因此，在，在頻率較高時，難于做出穩(wěn)定性高的變壓器。因此，它們的工作頻率不宜過高，一般應(yīng)用于中、短波波段它們的工作頻率不宜過高，

16、一般應(yīng)用于中、短波波段（300K30MHz）。）。根據(jù)根據(jù)h參數(shù)等效電路分析可知互感耦合振蕩器的振蕩頻率參數(shù)等效電路分析可知互感耦合振蕩器的振蕩頻率LChhLCfio1 12 21 11 11 12 21 1 起振條件：起振條件：顯然，顯然，M與與hf越大，越容易起振。越大，越容易起振。6.6.2 6.6.2 三端式振蕩器三端式振蕩器三個電抗元件構(gòu)成了決定三個電抗元件構(gòu)成了決定振蕩頻率的振蕩回路，同振蕩頻率的振蕩回路，同時也構(gòu)成了正反饋所需的時也構(gòu)成了正反饋所需的反饋網(wǎng)絡(luò)。反饋網(wǎng)絡(luò)。這三個元件必須具有的性質(zhì)這三個元件必須具有的性質(zhì)和關(guān)系：和關(guān)系：三端式振蕩器的原理電路三端式振蕩器的原理電路若滿

17、足：若滿足：即：即：注：便于記憶，原則具體化，即注：便于記憶，原則具體化，即凡是與晶體管發(fā)射極凡是與晶體管發(fā)射極相聯(lián)的電抗必須是同性質(zhì)的電抗，而不與發(fā)射極相聯(lián)相聯(lián)的電抗必須是同性質(zhì)的電抗，而不與發(fā)射極相聯(lián)的另一電抗的性質(zhì)必須與其相反的另一電抗的性質(zhì)必須與其相反 “射同余異射同余異”三端式振蕩器構(gòu)成的法則歸納為：三端式振蕩器構(gòu)成的法則歸納為：“ce，be同抗件，同抗件，cb反抗件反抗件”。此法則可迅速判斷振蕩電路組成是否合。此法則可迅速判斷振蕩電路組成是否合理，能否起振。理，能否起振。于是可以得到兩種基本電路形式：于是可以得到兩種基本電路形式：電感反饋振蕩器電感反饋振蕩器電容反饋振蕩器電容反饋振

18、蕩器典型例題：典型例題：從相位條件出發(fā)，判斷下圖電路是否可能振蕩從相位條件出發(fā)，判斷下圖電路是否可能振蕩三端式振蕩器有多種形式，主要有：三端式振蕩器有多種形式，主要有： 電感三端式，又稱電感三端式，又稱哈特萊振蕩器哈特萊振蕩器(Hartley)； 電容三端式，又稱電容三端式，又稱考畢茲振蕩器考畢茲振蕩器(Coplitts)； 串聯(lián)型改進(jìn)電容三端式，又稱克拉潑振蕩器串聯(lián)型改進(jìn)電容三端式，又稱克拉潑振蕩器(Clapp)； 并聯(lián)型改進(jìn)電容三端式，又稱西勒振蕩器并聯(lián)型改進(jìn)電容三端式，又稱西勒振蕩器(Selier)。電感反饋式三端振蕩電路電感反饋式三端振蕩電路1、電感反饋式三端振蕩電路（哈特萊振蕩器）、

19、電感反饋式三端振蕩電路（哈特萊振蕩器）（a）原理電路）原理電路（b）等效電路）等效電路注：注：F不可太大，也不可太小，通常不可太大，也不可太小，通常1/31/8電感反饋三端振蕩電路的反饋系數(shù)為：電感反饋三端振蕩電路的反饋系數(shù)為：若是理想耦合，則若是理想耦合，則:電感反饋三端振蕩電路的振蕩頻率為：電感反饋三端振蕩電路的振蕩頻率為：（6.6.2）哈特萊電路的優(yōu)點(diǎn)：哈特萊電路的優(yōu)點(diǎn)： 振蕩波形不好，因?yàn)榉答侂妷菏窃陔姼猩汐@得，而電感對高振蕩波形不好，因?yàn)榉答侂妷菏窃陔姼猩汐@得，而電感對高次諧波呈高阻抗，因此對高次諧波的反饋較強(qiáng)，使波形失真次諧波呈高阻抗，因此對高次諧波的反饋較強(qiáng)，使波形失真大；大；

20、電感反饋三點(diǎn)電路的振蕩頻率不能做得太高，這是因?yàn)轭l電感反饋三點(diǎn)電路的振蕩頻率不能做得太高，這是因?yàn)轭l率太高，率太高，L太小且分布參數(shù)的影響太大；太小且分布參數(shù)的影響太大； 調(diào)整電容調(diào)整電容C的大小來改變頻率時，反饋系數(shù)不會受到影響。的大小來改變頻率時，反饋系數(shù)不會受到影響。哈特萊電路的缺點(diǎn)：哈特萊電路的缺點(diǎn)： 分布參數(shù)影響反饋系數(shù)，頻率越高，影響越嚴(yán)重，可能無分布參數(shù)影響反饋系數(shù)，頻率越高，影響越嚴(yán)重，可能無法起振。法起振。2、電容反饋式三端振蕩電路（考畢茲振蕩器）、電容反饋式三端振蕩電路（考畢茲振蕩器）（a）原理電路）原理電路（b）等效電路）等效電路電容反饋式三端振蕩電路電容反饋式三端振蕩電

21、路電容反饋三端振蕩電路的振蕩頻率為：電容反饋三端振蕩電路的振蕩頻率為：電容反饋三端振蕩電路的反饋系數(shù)為：電容反饋三端振蕩電路的反饋系數(shù)為：注：注：F不可太大，也不可太小，通常不可太大，也不可太小，通常1/31/8考畢茲電路的優(yōu)點(diǎn)：考畢茲電路的優(yōu)點(diǎn)： 高次諧波容易通過低阻抗的電容支路回到發(fā)射極，諧波高次諧波容易通過低阻抗的電容支路回到發(fā)射極，諧波反饋減弱，輸出諧波分量減少，振蕩波形好反饋減弱，輸出諧波分量減少，振蕩波形好; 工作頻率可以做得較高，可直接利用振蕩管的輸出、工作頻率可以做得較高，可直接利用振蕩管的輸出、 輸輸入電容作為回路的振蕩電容。它的工作頻率可做到幾十入電容作為回路的振蕩電容。它

22、的工作頻率可做到幾十MHz到幾百到幾百M(fèi)Hz的甚高頻波段范圍。的甚高頻波段范圍?？籍吰濍娐返娜秉c(diǎn)：考畢茲電路的缺點(diǎn)：3、串聯(lián)型改進(jìn)電容三端振蕩器、串聯(lián)型改進(jìn)電容三端振蕩器(克拉潑電路克拉潑電路)（a）原理電路）原理電路（b）等效電路）等效電路串聯(lián)型改進(jìn)電容三端振蕩電路串聯(lián)型改進(jìn)電容三端振蕩電路振蕩頻率為：振蕩頻率為：克拉潑電路的優(yōu)點(diǎn)：克拉潑電路的優(yōu)點(diǎn)：克拉潑電路的缺點(diǎn)：克拉潑電路的缺點(diǎn)：窄帶或固定頻帶應(yīng)用窄帶或固定頻帶應(yīng)用4、并聯(lián)型改進(jìn)電容三端振蕩器、并聯(lián)型改進(jìn)電容三端振蕩器(西勒電路西勒電路)（a）原理電路）原理電路（b）等效電路）等效電路并聯(lián)型改進(jìn)電容三端振蕩電路并聯(lián)型改進(jìn)電容三端振蕩電路

23、 波段覆蓋率寬，其波段覆蓋系數(shù)為波段覆蓋率寬，其波段覆蓋系數(shù)為1.61.8； 工作波段內(nèi)輸出波形隨頻率變化平緩（輸出穩(wěn)定）工作波段內(nèi)輸出波形隨頻率變化平緩（輸出穩(wěn)定）其回路等效電容其回路等效電容:振蕩頻率振蕩頻率:西勒電路在實(shí)際中用得較多。如：電視機(jī)的高頻頭，西勒電路在實(shí)際中用得較多。如：電視機(jī)的高頻頭，集成高頻諧振電路。集成高頻諧振電路。LC振蕩電路判別一般方法振蕩電路判別一般方法 1、判別電路屬于什么組態(tài)的、判別電路屬于什么組態(tài)的LC振蕩電路；以便振蕩電路；以便確定是使用瞬時極性法還是使用確定是使用瞬時極性法還是使用“射同基反射同基反”法判別法判別電路能否起振；電路能否起振； 2、判別電路

24、屬于什么組態(tài)的放大電路，目的是、判別電路屬于什么組態(tài)的放大電路，目的是在使用瞬時極性法判別電路是否正反饋時，確定其判在使用瞬時極性法判別電路是否正反饋時，確定其判別信號輸入端；別信號輸入端； 3、判別振蕩電路的直流通道是否正確；以確定、判別振蕩電路的直流通道是否正確；以確定放大電路能否正常工作；放大電路能否正常工作； 4、使用瞬時極性法判別電路時，應(yīng)確定正反饋、使用瞬時極性法判別電路時，應(yīng)確定正反饋回路的交流回路的交流“0”點(diǎn)。點(diǎn)。 例一 分析直流工作點(diǎn) 分析是否正反饋 改正方案例二 分析直流工作點(diǎn) 用瞬時極性法判別是否正反饋 用“射同基反”法判別是否正反饋 改正方案 正確與錯誤的比較例三 放

25、大組態(tài)的判別 直流工作點(diǎn)的判別 改正方案C 正確與錯誤的比較 復(fù)習(xí)使用瞬時極性法判斷C例四 射同基反的判別 直流工作點(diǎn)的判別 改正方案C例五 直流工作點(diǎn)的分析 射同基反的判別 改正方案CeCb 正確與錯誤的比較CeCb例六 直流工作點(diǎn)的分析 射同基反的判別 改正方案C例七 判別電路屬電容三點(diǎn)式振蕩電路過度 判別直流通路是否正常 改正直流通路不正常的方案 判別交流通路是否正常 改正交流通路不正常的方案 正確與錯誤的比較6.7 6.7 振蕩器的頻率穩(wěn)定問題振蕩器的頻率穩(wěn)定問題 評價(jià)振蕩器的主要兩個指標(biāo)：評價(jià)振蕩器的主要兩個指標(biāo)：準(zhǔn)確度準(zhǔn)確度與與穩(wěn)定度穩(wěn)定度。 絕對頻率準(zhǔn)確度：絕對頻率準(zhǔn)確度：（6.

26、7.1）相對頻率準(zhǔn)確度：相對頻率準(zhǔn)確度：（6.7.2）物理意義：物理意義：在外界條件發(fā)生變化的情況下，振蕩器在外界條件發(fā)生變化的情況下，振蕩器的實(shí)際工作頻率與標(biāo)稱頻率間的偏差的變化最小。的實(shí)際工作頻率與標(biāo)稱頻率間的偏差的變化最小。 根據(jù)所指定的時間間隔不同，頻率穩(wěn)定度可分為：根據(jù)所指定的時間間隔不同，頻率穩(wěn)定度可分為：長期穩(wěn)定度：長期穩(wěn)定度：指以幾天或幾個月計(jì)。取決于電路元件的老指以幾天或幾個月計(jì)。取決于電路元件的老化特性；化特性；短期穩(wěn)定度：短期穩(wěn)定度：指一天以內(nèi)以小時、分、秒計(jì)。主要與溫度指一天以內(nèi)以小時、分、秒計(jì)。主要與溫度變化，電源電壓變化和電路參數(shù)的不穩(wěn)定性變化，電源電壓變化和電路參

27、數(shù)的不穩(wěn)定性有關(guān)；有關(guān)； 瞬時穩(wěn)定度：瞬時穩(wěn)定度：指以秒或毫秒計(jì)。由頻率源內(nèi)部噪聲而引起指以秒或毫秒計(jì)。由頻率源內(nèi)部噪聲而引起的頻率起伏。的頻率起伏。 有源器件的參數(shù)：外界因素的影響使得有源器件有源器件的參數(shù)：外界因素的影響使得有源器件的工作狀態(tài)有所改變，引起振蕩頻率的變化。的工作狀態(tài)有所改變，引起振蕩頻率的變化。影響振蕩頻率的有如下三種因素：影響振蕩頻率的有如下三種因素： 振蕩回路參數(shù)振蕩回路參數(shù)L與與C：由于外界因素的影響使：由于外界因素的影響使LC產(chǎn)生微小的變量，引起振蕩頻率的變化。產(chǎn)生微小的變量，引起振蕩頻率的變化。（6.7.5） 回路電阻回路電阻r：r越小，回路越小，回路Q值越高，因

28、而頻率穩(wěn)值越高，因而頻率穩(wěn)定度也越高；反之，頻率穩(wěn)定度越低。定度也越高；反之，頻率穩(wěn)定度越低。提高振蕩器穩(wěn)定頻率的措施：提高振蕩器穩(wěn)定頻率的措施： 減小溫度的變化，可將振蕩器放在恒溫槽內(nèi)；采用溫度減小溫度的變化，可將振蕩器放在恒溫槽內(nèi)；采用溫度補(bǔ)償方法，即采用正、負(fù)溫度系數(shù)不同的補(bǔ)償方法，即采用正、負(fù)溫度系數(shù)不同的L、C，抵消，抵消 L、 C；使用優(yōu)質(zhì)材料的；使用優(yōu)質(zhì)材料的LC元件。元件。 減小電源的變化，采用二次穩(wěn)壓電源供電；或者振蕩器采減小電源的變化，采用二次穩(wěn)壓電源供電；或者振蕩器采取單獨(dú)供電。取單獨(dú)供電。 減小濕度和大氣壓力的影響以及減小電磁場對頻率的影響，減小濕度和大氣壓力的影響以及

29、減小電磁場對頻率的影響，通常將振蕩器密封起來進(jìn)行屏蔽。通常將振蕩器密封起來進(jìn)行屏蔽。 消除機(jī)械振動的影響消除機(jī)械振動的影響 通?？杉酉鹌|圈作減振器。通?？杉酉鹌|圈作減振器。 減小負(fù)載的影響，在振蕩器和下級電路之間加緩沖器；采減小負(fù)載的影響，在振蕩器和下級電路之間加緩沖器；采取克拉潑或西勒電路，減弱晶體管與振蕩回路之間耦合，取克拉潑或西勒電路，減弱晶體管與振蕩回路之間耦合，使折算到回路內(nèi)的有源器件參數(shù)減小；提高振蕩回路標(biāo)準(zhǔn)使折算到回路內(nèi)的有源器件參數(shù)減??；提高振蕩回路標(biāo)準(zhǔn)性和品質(zhì)因數(shù)等。性和品質(zhì)因數(shù)等。6.8 6.8 石英晶體振蕩器石英晶體振蕩器 從上節(jié)振蕩器的頻率穩(wěn)定度分析可知，振從上節(jié)振

30、蕩器的頻率穩(wěn)定度分析可知，振蕩器的頻率穩(wěn)定度主要取決于振蕩回路的標(biāo)蕩器的頻率穩(wěn)定度主要取決于振蕩回路的標(biāo)準(zhǔn)性和品質(zhì)因數(shù)。準(zhǔn)性和品質(zhì)因數(shù)。1、石英晶體特性：、石英晶體特性： 石英晶體具有正、反壓電效應(yīng)：當(dāng)晶體幾何尺寸和石英晶體具有正、反壓電效應(yīng)：當(dāng)晶體幾何尺寸和結(jié)構(gòu)一定時，它本身有一個固有的機(jī)械振動頻率。結(jié)構(gòu)一定時，它本身有一個固有的機(jī)械振動頻率。當(dāng)外加交流電壓的頻率等于晶體的固有頻率時，晶當(dāng)外加交流電壓的頻率等于晶體的固有頻率時，晶體片的機(jī)械振動最大，晶體表面電荷量最多，外電體片的機(jī)械振動最大，晶體表面電荷量最多，外電路中的交流電流最強(qiáng)，于是產(chǎn)生了諧振；路中的交流電流最強(qiáng)，于是產(chǎn)生了諧振； 石

31、英晶體的振動具有基頻振動和奇次諧波泛音振動。石英晶體的振動具有基頻振動和奇次諧波泛音振動。前者稱為基頻晶體，后者稱為泛音晶體；前者稱為基頻晶體，后者稱為泛音晶體； 晶體厚度與振動頻率成反比，工作頻率越高，要求晶體厚度與振動頻率成反比，工作頻率越高，要求晶片越薄。機(jī)械強(qiáng)度越差，加工越困難，使用中也晶片越薄。機(jī)械強(qiáng)度越差，加工越困難，使用中也易損壞。易損壞。 在串、并聯(lián)諧振頻率之間很狹窄的工作頻帶內(nèi)，具在串、并聯(lián)諧振頻率之間很狹窄的工作頻帶內(nèi)，具有極陡峭的電抗特性曲線，因而對頻率變化具有極有極陡峭的電抗特性曲線，因而對頻率變化具有極靈敏的補(bǔ)償能力。靈敏的補(bǔ)償能力。石英晶體振蕩器的優(yōu)點(diǎn)：石英晶體振蕩

32、器的優(yōu)點(diǎn)： 石英晶體的物理和化學(xué)性能都十分穩(wěn)定；石英晶體的物理和化學(xué)性能都十分穩(wěn)定； 晶體的值可高達(dá)數(shù)百萬數(shù)量級；晶體的值可高達(dá)數(shù)百萬數(shù)量級；石英晶體振蕩器的缺點(diǎn)：石英晶體振蕩器的缺點(diǎn)： 單一穩(wěn)定振蕩頻率工作，不能直接應(yīng)用于波段振蕩器；單一穩(wěn)定振蕩頻率工作，不能直接應(yīng)用于波段振蕩器； 受限于晶體厚度，工作振蕩頻率不高，在幾十受限于晶體厚度，工作振蕩頻率不高，在幾十MHz以下。以下。工作頻率范圍受限工作頻率范圍受限2、石英晶體振蕩器的應(yīng)用：、石英晶體振蕩器的應(yīng)用： 符號符號 基頻等效電路基頻等效電路 完整等效電路完整等效電路 上圖上圖(b)可以看到，石英晶振可以等效為一個串聯(lián)可以看到，石英晶振可

33、以等效為一個串聯(lián)諧振回路和一個并聯(lián)諧振回路。諧振回路和一個并聯(lián)諧振回路。石英晶體諧振器的電抗曲線石英晶體諧振器的電抗曲線 如圖，石英晶體振蕩器工如圖，石英晶體振蕩器工作于串、并聯(lián)諧振頻率之間作于串、并聯(lián)諧振頻率之間很狹窄的感性區(qū)間。因此，很狹窄的感性區(qū)間。因此，振蕩電路可分為兩類：振蕩電路可分為兩類： 并聯(lián)型晶體振蕩器并聯(lián)型晶體振蕩器：振蕩：振蕩器工作在晶體諧振器的并器工作在晶體諧振器的并聯(lián)諧振頻率附近，晶體作聯(lián)諧振頻率附近，晶體作為等效電感使用。為等效電感使用。 串聯(lián)型晶體振蕩器串聯(lián)型晶體振蕩器：振蕩：振蕩器工作在晶體諧振器的串器工作在晶體諧振器的串聯(lián)諧振頻率，晶體作為短聯(lián)諧振頻率，晶體作為

34、短路元件來使用。路元件來使用。 6.8.1 6.8.1 并聯(lián)諧振型晶體振蕩器并聯(lián)諧振型晶體振蕩器 這類晶體振蕩器的振蕩原理和一般反饋式這類晶體振蕩器的振蕩原理和一般反饋式LC振蕩器振蕩器相同，只是把晶體置于反饋網(wǎng)絡(luò)的振蕩回路之中，作相同，只是把晶體置于反饋網(wǎng)絡(luò)的振蕩回路之中，作為一個為一個感性元件感性元件，并與其他回路元件一起按照三端電，并與其他回路元件一起按照三端電路的基本準(zhǔn)則組成三端振蕩器。常見有兩種基本類型：路的基本準(zhǔn)則組成三端振蕩器。常見有兩種基本類型：皮爾斯電路皮爾斯電路密勒電路密勒電路皮爾斯振蕩電路皮爾斯振蕩電路 振蕩頻率幾乎由石英晶振的參數(shù)決定，而石英晶振蕩頻率幾乎由石英晶振的參

35、數(shù)決定，而石英晶振本身的參數(shù)具有高度的穩(wěn)定性，且具有高振本身的參數(shù)具有高度的穩(wěn)定性，且具有高Q值。值。 由于振蕩頻率調(diào)諧在石英晶振標(biāo)稱頻率上，其位于由于振蕩頻率調(diào)諧在石英晶振標(biāo)稱頻率上，其位于晶振的感性區(qū)間，電抗曲線陡峭，穩(wěn)頻性能極好。晶振的感性區(qū)間，電抗曲線陡峭，穩(wěn)頻性能極好。密勒振蕩電路密勒振蕩電路6.8.2 6.8.2 串聯(lián)諧振型晶體振蕩器串聯(lián)諧振型晶體振蕩器6.8.3 6.8.3 泛音晶體振蕩器泛音晶體振蕩器 石英晶體的基頻越高，晶片的厚度越薄。頻率太高石英晶體的基頻越高，晶片的厚度越薄。頻率太高時，晶片的厚度太薄，加工困難，且易振碎。因此時，晶片的厚度太薄，加工困難，且易振碎。因此在

36、要求更高頻率工作時，可以在晶體振蕩器后面加在要求更高頻率工作時，可以在晶體振蕩器后面加倍頻器。另一個辦法就是令晶體工作于它的泛音頻倍頻器。另一個辦法就是令晶體工作于它的泛音頻率上，構(gòu)成泛音晶體振蕩器。率上，構(gòu)成泛音晶體振蕩器。 所謂泛音，是指石英片振動的機(jī)械諧波。它與電氣所謂泛音，是指石英片振動的機(jī)械諧波。它與電氣諧波的主要區(qū)別是：電氣諧波與基波是整數(shù)倍關(guān)系，諧波的主要區(qū)別是：電氣諧波與基波是整數(shù)倍關(guān)系，且諧波與基波同時并存；泛音則與基頻不成整數(shù)倍關(guān)且諧波與基波同時并存；泛音則與基頻不成整數(shù)倍關(guān)系，只是在基頻奇數(shù)倍附近，且兩者不能同時存在。系，只是在基頻奇數(shù)倍附近，且兩者不能同時存在。由于晶體

37、片實(shí)際上是一個具有分布參數(shù)的三維系統(tǒng)，由于晶體片實(shí)際上是一個具有分布參數(shù)的三維系統(tǒng)，它的固有頻率從理論上來說有無限多個。它的固有頻率從理論上來說有無限多個。 若泛音晶體的標(biāo)稱泛音次數(shù)為若泛音晶體的標(biāo)稱泛音次數(shù)為5，相應(yīng)的標(biāo)稱頻率為，相應(yīng)的標(biāo)稱頻率為5MHz，則，則LC諧振回路應(yīng)調(diào)諧在諧振回路應(yīng)調(diào)諧在35次泛音頻率之間，次泛音頻率之間，如如3.5MHz。在。在5MHz, LC諧振回路呈容性，滿足相位諧振回路呈容性，滿足相位平衡條件。平衡條件。 而對于基頻和而對于基頻和3次泛音頻率來次泛音頻率來說，回路呈感性，振蕩器不滿說，回路呈感性，振蕩器不滿足相位平衡條件，不能產(chǎn)生振足相位平衡條件，不能產(chǎn)生振