正弦波振蕩器.

1、2-1 2-1 概述概述第二章第二章 正弦波振蕩器正弦波振蕩器2-2 2-2 反饋振蕩器的工作原理反饋振蕩器的工作原理2-42-4、晶體振蕩器晶體振蕩器2-32-3、LCLC正弦波振蕩器正弦波振蕩器2-5 2-5 RC振蕩器和開關(guān)電容振蕩器振蕩器和開關(guān)電容振蕩器2-1 2-1 概述概述一、一、 振蕩器的功能振蕩器的功能二、二、 振蕩器分類振蕩器分類三、反饋振蕩器的含義與用途三、反饋振蕩器的含義與用途2-1 2-1 概述概述一、一、 振蕩器的功能振蕩器的功能 無輸入信號情況無輸入信號情況下，將直流電源的下，將直流電源的能量轉(zhuǎn)換成按特定能量轉(zhuǎn)換成按特定頻率變化的交流信頻率變化的交流信號的能量號的能

2、量二、二、 振蕩器分類振蕩器分類第二章第二章 正弦波振蕩器正弦波振蕩器1 . 含義：含義：2 . 用途：用途：凡是從輸出信號中取出一部分反饋到輸入端作為凡是從輸出信號中取出一部分反饋到輸入端作為輸入信號，無需外部提供激勵信號輸入信號，無需外部提供激勵信號, ,能產(chǎn)生等幅正能產(chǎn)生等幅正弦弦波波輸出稱為正反饋振蕩器輸出稱為正反饋振蕩器電子設(shè)備電子設(shè)備高頻加熱設(shè)備高頻加熱設(shè)備醫(yī)療儀器醫(yī)療儀器發(fā)射機發(fā)射機(載波頻率載波頻率fC）接收機（本地振蕩頻率接收機（本地振蕩頻率fL）儀器儀表振蕩源儀器儀表振蕩源數(shù)字系統(tǒng)時鐘信號數(shù)字系統(tǒng)時鐘信號三、反饋振蕩器的含義與用途三、反饋振蕩器的含義與用途2-2 2-2 反

3、饋振蕩器的工作原理反饋振蕩器的工作原理一、構(gòu)成框圖一、構(gòu)成框圖二、工作原理二、工作原理 : 包括平衡條件、起振條件、穩(wěn)定條件包括平衡條件、起振條件、穩(wěn)定條件2-2 2-2 反饋振蕩器的工作原理反饋振蕩器的工作原理一、構(gòu)成框圖一、構(gòu)成框圖 回歸比（環(huán)路增益）回歸比（環(huán)路增益）主網(wǎng)絡(luò)電壓增益為：主網(wǎng)絡(luò)電壓增益為：0iVVAV正反饋網(wǎng)絡(luò)反饋系數(shù)為正反饋網(wǎng)絡(luò)反饋系數(shù)為fofvVkV二、工作原理二、工作原理 : 包括平衡條件、起振條件、穩(wěn)定條件包括平衡條件、起振條件、穩(wěn)定條件1 . 平衡條件平衡條件當(dāng)當(dāng) Av說明起振時說明起振時Avo最大，永遠(yuǎn)大于平衡時最大，永遠(yuǎn)大于平衡時Av；振蕩器的靜態(tài)工作點應(yīng)設(shè)計

4、在軟激勵狀態(tài)振蕩器的靜態(tài)工作點應(yīng)設(shè)計在軟激勵狀態(tài)（即放大（即放大 區(qū)略偏向截止方向）；區(qū)略偏向截止方向）； 若從起振到穩(wěn)幅是由晶體管伏安特性的非線性和自給反偏若從起振到穩(wěn)幅是由晶體管伏安特性的非線性和自給反偏 壓電路共同作用的結(jié)果，則稱為壓電路共同作用的結(jié)果，則稱為內(nèi)穩(wěn)幅；內(nèi)穩(wěn)幅； 判斷振蕩器判斷振蕩器是否可能振蕩是否可能振蕩首先看電路供電是否正確；首先看電路供電是否正確； 二是看是否滿足相位平衡條件。二是看是否滿足相位平衡條件。 判斷振蕩器判斷振蕩器是否能起振是否能起振在滿足相位平衡的條件下，還在滿足相位平衡的條件下，還 得判斷是否滿足振幅起振條件得判斷是否滿足振幅起振條件判斷判斷若是外電路

5、作用達(dá)到穩(wěn)幅，則稱為若是外電路作用達(dá)到穩(wěn)幅，則稱為外穩(wěn)幅外穩(wěn)幅2-32-3、LCLC正弦波振蕩器正弦波振蕩器一、變壓器耦合一、變壓器耦合LCLC正弦振蕩器正弦振蕩器二、三點式二、三點式LC振蕩器振蕩器三、差分對管三、差分對管LC振蕩器和集成振蕩器和集成LC正弦振蕩器正弦振蕩器四、四、LC振蕩器頻率穩(wěn)定度振蕩器頻率穩(wěn)定度五、改進(jìn)型三點式振蕩器五、改進(jìn)型三點式振蕩器2-32-3、LCLC正弦波振蕩器正弦波振蕩器一、變壓器耦合一、變壓器耦合LCLC正弦振蕩器正弦振蕩器1 .1 .電路電路2 . 工作原理工作原理3 . 結(jié)論結(jié)論 是否能起振，在同名端標(biāo)向正確的前提下，取決于變是否能起振，在同名端標(biāo)向正

6、確的前提下，取決于變 壓器壓器是否有是否有足夠的耦合量足夠的耦合量M，是否可能振蕩，取決是否可能振蕩，取決于變壓器于變壓器正確的同名端標(biāo)向正確的同名端標(biāo)向 正反饋系數(shù)正反饋系數(shù) ，振蕩教頻率，振蕩教頻率 osc1LC二、三點式二、三點式LC振蕩器振蕩器1 . .定義：用定義：用LC并聯(lián)諧振回路作為選頻和移相網(wǎng)絡(luò)的振蕩器并聯(lián)諧振回路作為選頻和移相網(wǎng)絡(luò)的振蕩器LC回路有三個抽頭，分別與回路有三個抽頭，分別與晶體管三個電極相連。晶體管三個電極相連。2 . 構(gòu)成原則：構(gòu)成原則：與射極相連的是同性質(zhì)電抗，不與射極相連的是異性質(zhì)電抗與射極相連的是同性質(zhì)電抗，不與射極相連的是異性質(zhì)電抗（可以證明滿足相位平衡

7、條件）（可以證明滿足相位平衡條件）3 .3 .工作原理：工作原理：若電路設(shè)計正確（即處于軟激勵狀態(tài)）若電路設(shè)計正確（即處于軟激勵狀態(tài)）,假設(shè)能起振，即假設(shè)能起振，即可到達(dá)平衡并滿足穩(wěn)定條件可到達(dá)平衡并滿足穩(wěn)定條件 。由此可見由此可見對三點式振蕩器工作原理的討論對三點式振蕩器工作原理的討論 ,歸結(jié)為求振蕩歸結(jié)為求振蕩器是否滿足振幅起振的問題器是否滿足振幅起振的問題 。 4 . 4 .舉例：舉例：求振幅起振思想方法求振幅起振思想方法振幅起振條件應(yīng)滿足：振幅起振條件應(yīng)滿足：其中：其中：=表示輸出等效電導(dǎo)（表示輸出等效電導(dǎo)（ 集電極對地等效電導(dǎo)）集電極對地等效電導(dǎo)）即即求共基電容三點式振蕩器振幅起振條

8、件求共基電容三點式振蕩器振幅起振條件電路電路表示輸入等效電導(dǎo)（基極表示輸入等效電導(dǎo)（基極b對地等效電導(dǎo)）對地等效電導(dǎo)）5. 結(jié)論：結(jié)論：判斷三點式振蕩器是否可能振蕩的方法：在判斷三點式振蕩器是否可能振蕩的方法：在電路供電正確電路供電正確前提下，前提下， 判斷電路是否滿足判斷電路是否滿足三點式電路的構(gòu)成原則。三點式電路的構(gòu)成原則。 無論是什么形式的三點式振蕩器無論是什么形式的三點式振蕩器振幅的起振條件振幅的起振條件均均應(yīng)滿足：應(yīng)滿足：所不同的僅僅是所不同的僅僅是 、 、 由不同的電路求得的由不同的電路求得的值也不相值也不相同。同。即即=fvmifv1gggkkfvkLgig分別求出分別求出 、

9、、 : 例如：例如：共發(fā)電容三點式電路共發(fā)電容三點式電路振蕩角頻率振蕩角頻率 osc=1/ 不宜太大也不宜太小，否則導(dǎo)致停振。不宜太大也不宜太小，否則導(dǎo)致停振。12/LCC振幅起振條件：振幅起振條件：mLfvifv1ggk gk(若若Re=RL)1fv2CkC2LC11LgRn RiB111ieiegRhh，（ ）212CnC C三、差分對管三、差分對管LC振蕩器和集成振蕩器和集成LC正弦振蕩器正弦振蕩器1 1、差分對管振蕩器、差分對管振蕩器 電路與元件作用電路與元件作用元件作用元件作用T1、T2差分對管差分對管C1L1振蕩回路振蕩回路Reo為為L1C1并諧電阻并諧電阻Cc高頻隔直耦合電容高頻

10、隔直耦合電容RB構(gòu)成基極電流回路構(gòu)成基極電流回路CB旁路電容旁路電容I Io o為恒流源為恒流源電路電路 電路特點電路特點T1與與T2的基極與的基極與T2的集電極、的集電極、 T1 的基極均是的基極均是直流同電位，直流同電位，波形好，諧波少。波形好，諧波少。 a) T1的的C-B與與T2的的C-B接接LC并諧回路，并諧回路，T1的的C-E與與 的的C-E之之間間良好匹配。良好匹配。 b)因為因為vi與與vo同相，同相，vc與與vf同相，同相，所以所以 vi與與vf同相，同相，只要能起振，就可以達(dá)到平衡。只要能起振，就可以達(dá)到平衡。 a)工作原理工作原理 b) 振幅穩(wěn)定是在振幅穩(wěn)定是在T2截止時

11、實現(xiàn)，截止時實現(xiàn)，LC回路回路Q值穩(wěn)定，值穩(wěn)定，使振幅使振幅穩(wěn)定性好，頻率穩(wěn)定度高。穩(wěn)定性好，頻率穩(wěn)定度高。求出振幅起振條求出振幅起振條Io4VT/RL，其中其中 RL=RB/Reo/2rbe， RL一定，可見一定，可見只要選擇合適的只要選擇合適的Io即可起振。即可起振。c)L1C1為選頻移相網(wǎng)絡(luò)，一定可以為選頻移相網(wǎng)絡(luò)，一定可以滿足相位穩(wěn)定條件，滿足相位穩(wěn)定條件，所以該電路滿足振蕩器的起振、平衡和穩(wěn)定條件所以該電路滿足振蕩器的起振、平衡和穩(wěn)定條件芯片內(nèi)部電路圖芯片內(nèi)部電路圖 E1648芯片芯片2 2、集成振蕩器、集成振蕩器內(nèi)部電路內(nèi)部電路工作原理工作原理 集成運放振蕩器集成運放振蕩器構(gòu)成原則

12、：構(gòu)成原則：與同相端相連為同性抗，不與同相端相連為異與同相端相連為同性抗，不與同相端相連為異性抗。性抗。舉例：舉例：運放電感三點式振蕩器運放電感三點式振蕩器四、四、LC振蕩器頻率穩(wěn)定度振蕩器頻率穩(wěn)定度1 . 頻率穩(wěn)定度基本概念頻率穩(wěn)定度基本概念 與與 、 、 有關(guān)有關(guān)i ， 不變，不變， 變變a) 不變，不變， 變變2 . 頻率穩(wěn)定度的分析頻率穩(wěn)定度的分析b) 不變，不變， 變化變化ii ， 不變，不變， 變變a) 不變，不變， 變變 b) 不變不變 ， 變化變化iii ， 不變，不變， 變變 oooooscosci2osc1osc()1oscosclimoscoscnninffff 結(jié)論：結(jié)

13、論：3 .3 .提高頻率穩(wěn)定度的措施：提高頻率穩(wěn)定度的措施：減少外界因素的影響減少外界因素的影響提高回路標(biāo)準(zhǔn)性提高回路標(biāo)準(zhǔn)性五、改進(jìn)型三點式振蕩器五、改進(jìn)型三點式振蕩器1 . 與什么因素有關(guān)？與什么因素有關(guān)？因電感因電感L L值固定，要減少極間電容對回路的影響，所以值固定，要減少極間電容對回路的影響，所以應(yīng)提高回路電容值，應(yīng)提高回路電容值，又不影響振蕩性能。又不影響振蕩性能。oscosc()oo2 .2 .改進(jìn)型振蕩器改進(jìn)型振蕩器 克拉潑振蕩器克拉潑振蕩器 a)a)電路電路 L不變，提高不變，提高C1、C2的值，減小極間電容影響，仍然的值，減小極間電容影響，仍然條件：條件：112fvsc3o1

14、()CCCkLC和保持不變不變b) b) 提高頻率穩(wěn)定度的分析：提高頻率穩(wěn)定度的分析： 但但C3不宜太小不宜太小，否則導(dǎo)致停振，所以克拉潑振蕩器是為，否則導(dǎo)致停振，所以克拉潑振蕩器是為固定頻率的振蕩器固定頻率的振蕩器 。極間電容引起極間電容引起回路電容變化了回路電容變化了L不變時，不變時，變化量變化量 為可調(diào)為可調(diào) 西勒振蕩器西勒振蕩器a) 電路電路L不變，提高不變，提高C1、C2值，減小極間電容影響，值，減小極間電容影響，保持保持 不變不變=b) b) 做成做成頻率可調(diào)的振蕩器。頻率可調(diào)的振蕩器。，2-42-4、晶體振蕩器晶體振蕩器一、概述一、概述二、晶體振蕩電路二、晶體振蕩電路頻率穩(wěn)定度頻

15、率穩(wěn)定度 很高，約很高，約 ；2-42-4、晶體振蕩器晶體振蕩器一、概述一、概述1.1.定義：用石英晶體諧振器控制并穩(wěn)定高頻振蕩頻定義：用石英晶體諧振器控制并穩(wěn)定高頻振蕩頻 率的振蕩器稱為晶體振蕩（簡稱晶振）率的振蕩器稱為晶體振蕩（簡稱晶振）優(yōu)點：優(yōu)點：Qq很高，約很高，約 ；2 2. .石英晶體性能特點石英晶體性能特點 物理性能物理性能i 穩(wěn)定性好：穩(wěn)定性好： ii 具有壓電效應(yīng)：具有壓電效應(yīng)： 泛音效應(yīng)泛音效應(yīng) 若若 ，壓電效應(yīng)較強，稱，壓電效應(yīng)較強，稱n 為為n次泛音次泛音 （一般采用三次或五次泛音）（一般采用三次或五次泛音） iii 振蕩頻率振蕩頻率 若若 ，壓電效應(yīng)最強，稱，壓電效應(yīng)

16、最強，稱 為基頻為基頻 電性能：電性能：i 做一個做一個實驗實驗: :電流滯后電壓電流滯后電壓 ；電流最大，呈純阻；電流最大，呈純阻；電流超前電壓電流超前電壓 ；可見可見石英晶片等效石英晶片等效 的的串聯(lián)諧振回路。串聯(lián)諧振回路。若在石英晶片兩端加一信號源，觀察流過晶體的電流若在石英晶片兩端加一信號源，觀察流過晶體的電流與它二端電壓的關(guān)系與它二端電壓的關(guān)系現(xiàn)象現(xiàn)象結(jié)論：結(jié)論：b) 性能性能一般一般Lq：幾毫亨幾百亨：幾毫亨幾百亨Cq：10-4 pF 10-1pFrq：幾十：幾十幾百幾百支架電容支架電容C0為幾皮法為幾皮法i) Qq 很高，很高，ii) 接入系數(shù)接入系數(shù)n很小很小iii) 具有電抗

17、特性具有電抗特性 當(dāng)當(dāng) 時，電抗時，電抗x=0呈串聯(lián)諧振，呈串聯(lián)諧振，等效一根短路線，等效一根短路線， 在串聯(lián)型晶振電路中等效短路元件；在串聯(lián)型晶振電路中等效短路元件；當(dāng)當(dāng) 時，時， 電抗電抗x=呈并諧，等效開路；呈并諧，等效開路；當(dāng)當(dāng) 時，時， 電抗電抗x0呈感性，在晶振電路中呈感性，在晶振電路中等效等效,因為感性區(qū)狹窄，電抗性性陡；因為感性區(qū)狹窄，電抗性性陡；對頻率的變化具有極靈敏的補償對頻率的變化具有極靈敏的補償能力。所以在晶振電路中，能力。所以在晶振電路中，晶體選擇感性區(qū)，它等效一晶體選擇感性區(qū)，它等效一個電感元件。個電感元件。結(jié)論結(jié)論電感元件電感元件ssp二、晶體振蕩電路二、晶體振蕩

18、電路1 . 并聯(lián)型并聯(lián)型晶振電路晶振電路：晶體等效晶體等效L 皮爾斯振蕩器（皮爾斯振蕩器（JT 等效電容三點式中的電感）等效電容三點式中的電感）例如：例如：b) 密勒振蕩器（密勒振蕩器（ JT等效電感三點式中的一個電感）等效電感三點式中的一個電感）使使LC呈電感呈電感L例如：例如：2、串聯(lián)型晶振電路：有兩種電路類型、串聯(lián)型晶振電路：有兩種電路類型例如電路一例如電路一：等效短路元件等效短路元件， JT例如電路二：例如電路二：2-5 2-5 RC振蕩器和開關(guān)電容振蕩器振蕩器和開關(guān)電容振蕩器一、一、RC移相網(wǎng)絡(luò)移相網(wǎng)絡(luò)二、二、RC振蕩電路振蕩電路* *三、開關(guān)電容振蕩器三、開關(guān)電容振蕩器2-5 2-5 RC振蕩器和開關(guān)電容振蕩器振蕩器和開關(guān)電容振蕩器一、一、RC移相網(wǎng)絡(luò)移相網(wǎng)絡(luò)1. RC超前型網(wǎng)絡(luò)超前型網(wǎng)絡(luò)2. RC滯后型網(wǎng)絡(luò)滯后型網(wǎng)絡(luò)21超前 為vv21滯后 為vv3. RC串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò)串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò)二、二、RC振蕩電路振蕩電路1 . RC超前型振蕩器超前型振蕩器構(gòu)成：構(gòu)成：反相放大器反相放大器+三節(jié)三節(jié)RC超前型網(wǎng)絡(luò)超前型網(wǎng)絡(luò)11,03ARC0當(dāng)