正弦波振蕩器 (4)課件

1、關(guān)于正弦波振蕩器 (4)第一張，PPT共六十一頁，創(chuàng)作于2022年6月大綱要求： 熟悉反饋振蕩器的工作原理，掌握LC振蕩器，石英振蕩器等電路的組成，熟悉其工作原理及性能特點，了解穩(wěn)頻及穩(wěn)頻措施，了解寄生振蕩的產(chǎn)生與消除途徑。第二張，PPT共六十一頁，創(chuàng)作于2022年6月一、概述（一）分類：1、按工作原理分 反饋振蕩器：利用正反饋網(wǎng)絡(luò)負(fù)阻振蕩器：利用負(fù)阻效應(yīng)反饋振蕩器：利用正反饋網(wǎng)絡(luò)將放大器的輸出信 號反饋到輸入端來控制能量轉(zhuǎn)換， 產(chǎn)生等幅持續(xù)的振蕩信號。負(fù)阻振蕩器：將負(fù)阻器件接到諧振回路上，用來 抵消回路中的損耗電阻，從而產(chǎn)生 等幅持續(xù)震蕩信號。第三張，PPT共六十一頁，創(chuàng)作于2022年6月

2、從本質(zhì)上說：反饋振蕩器也是一種負(fù)阻振蕩 器，它不是用負(fù)阻器件，而是用反 饋能量來抵消損耗。2、按振蕩頻率分高頻振蕩器：LC諧振回路作為 振蕩系統(tǒng)。低頻振蕩器：RC相移網(wǎng)絡(luò)作為 振蕩系統(tǒng)。一般介紹重點討論第四張，PPT共六十一頁，創(chuàng)作于2022年6月3、按波形分正弦波振蕩器非正弦波振蕩器（二）用途： 1、各類電器、儀表、通信、導(dǎo)航等設(shè)備中。 2、醫(yī)療設(shè)備中大量應(yīng)用：沖擊波碎石機。 3、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中：煉鋼、驅(qū)蟲。 （三）技術(shù)指標(biāo)：絕對穩(wěn)定度相對穩(wěn)定度1、頻率準(zhǔn)確度、穩(wěn)定度短期中期長期第五張，PPT共六十一頁，創(chuàng)作于2022年6月2、頻率范圍：3、振幅穩(wěn)定度：4、輸出功率、效率：用途不同、對技術(shù)指標(biāo)

3、的要求不同二、工作原理： 1、反饋式振蕩器的組成 從放大器到振蕩器； 開關(guān)“S”在“1”住時放大器 開關(guān)“S”在“2”住時振蕩器第六張，PPT共六十一頁，創(chuàng)作于2022年6月反饋控制電路反饋網(wǎng)絡(luò)放大器決定頻率的網(wǎng)絡(luò)第七張，PPT共六十一頁，創(chuàng)作于2022年6月組成框圖:放大器AU決定頻率的網(wǎng)絡(luò)O反饋網(wǎng)絡(luò)F輸出第八張，PPT共六十一頁，創(chuàng)作于2022年6月振蕩頻率：、振蕩平衡條件：當(dāng)時，振蕩器才能維持振蕩。而.維持震蕩.第九張，PPT共六十一頁，創(chuàng)作于2022年6月振蕩平衡條件：振幅條件相位條件、起振條件：正反饋相位條件：放大器反相反饋網(wǎng)絡(luò)反相同相放大器反相反饋網(wǎng)絡(luò)反相同相放大器反相反饋網(wǎng)絡(luò)反相

4、同相放大器反相反饋網(wǎng)絡(luò)反相同相放大器反相反饋網(wǎng)絡(luò)反相同相放大器反相反饋網(wǎng)絡(luò)反相同相第十張，PPT共六十一頁，創(chuàng)作于2022年6月 振幅條件：振蕩必須逐漸增強 即起振的振幅條件是： 自動限幅：a. 正當(dāng)剛開始：振幅小、管子甲類 工作、 大、使 b.振蕩加強：信號大、管子工作在 甲乙類、AU減少、使 達(dá)到平衡、振幅停止增長。 第十一張，PPT共六十一頁，創(chuàng)作于2022年6月 C、實質(zhì)是管子的自限幅作用。 4、穩(wěn)定條件：即當(dāng)外界因素影響振蕩器偏離 平衡條件后，能否回到原來的平衡狀態(tài)。 振幅平衡穩(wěn)定條件：在平衡點放大器的增 益振幅 （ ） 特性具有負(fù)斜率。3-1-3硬激勵工作的環(huán)路增益特性第十二張，P

5、PT共六十一頁，創(chuàng)作于2022年6月 即： 相位平衡穩(wěn)定條件:在平衡點 曲 線的斜率為負(fù)值.即第十三張，PPT共六十一頁，創(chuàng)作于2022年6月關(guān)鍵:外界干擾為 而相移為相抵消重新達(dá)到平衡滿足相位穩(wěn)定條件的 特性圖3-1-4第十四張，PPT共六十一頁，創(chuàng)作于2022年6月、互感振蕩器介紹：（投影）平衡條件：正反饋。角頻率：特點：優(yōu)點：容易起振、輸出電壓大、結(jié)構(gòu)簡單、調(diào)頻方便。缺點：高頻工作時分布電容影響大、輸出波形差頻穩(wěn)性較差。第十五張，PPT共六十一頁，創(chuàng)作于2022年6月三、LC三端式振蕩電路（一）電路的組成原則諧振回路的三個引出端分別與晶體管的三個電極連接，故稱為三端式振蕩器。三個電抗可以

6、是單個電抗性元件，可以是振蕩系統(tǒng)充當(dāng)。、一般結(jié)構(gòu)：第十六張，PPT共六十一頁，創(chuàng)作于2022年6月、相位平衡：回路諧振時：而（如圖示，所規(guī)定的電壓方向）為滿足相位條件：即與同相。則必須與反相第十七張，PPT共六十一頁，創(chuàng)作于2022年6月所以：X2與X必須是同性質(zhì)電抗。又回路諧振X3必須是與、異性質(zhì)的電抗。、三端式振蕩器的組成原則：與發(fā)射機相連的為兩個不同性質(zhì)的電抗，按在集電極與基極之間的電抗與前兩者為異性質(zhì)電抗。即：Xce與Xbe為同性質(zhì)電抗Xbc與Xce、Xbe為異性質(zhì)電抗第十八張，PPT共六十一頁，創(chuàng)作于2022年6月（二）電感反饋三點式振蕩器（哈特萊電路）、電路組成：原理電路（a）電容

7、三點式電路（b）電感三點式電路（c）一般化三點式電路第十九張，PPT共六十一頁，創(chuàng)作于2022年6月2、相位平衡條件：電感支路：電壓超前電流電容電路：電流超前電壓與反相，LL、C支路中為容性，故超前而由于在上產(chǎn)生的電壓超前，與同相。第二十張，PPT共六十一頁，創(chuàng)作于2022年6月、起振條件：第二十一張，PPT共六十一頁，創(chuàng)作于2022年6月考慮互感：、振蕩頻率：考慮互感：通常不考慮互感第二十二張，PPT共六十一頁，創(chuàng)作于2022年6月、特點：優(yōu)點：容易起振、輸出電壓幅度大、調(diào)節(jié)頻率容易、且調(diào)諧頻段寬。缺點：最高振蕩頻率低、輸出電壓波形差。（三）電容三點式振蕩器（考比茲電路）、電路組成：投影第二

8、十三張，PPT共六十一頁，創(chuàng)作于2022年6月2、相位平衡條件：與反相，而在C、L支路中為感性，故滯后，而由在C上產(chǎn)生的又滯后，所以與同相。第二十四張，PPT共六十一頁，創(chuàng)作于2022年6月、起振條件：起振條件：注：第二十五張，PPT共六十一頁，創(chuàng)作于2022年6月、振蕩頻率：第二十六張，PPT共六十一頁，創(chuàng)作于2022年6月、特點： 優(yōu)點：容易起振、輸出波形好、最高振蕩頻率高。缺點：改頻不方便、頻段窄、對頻率有影響、頻穩(wěn)定度差第二十七張，PPT共六十一頁，創(chuàng)作于2022年6月（四）改進型電容反饋三點式振蕩器、克拉潑電路：（）電路：第二十八張，PPT共六十一頁，創(chuàng)作于2022年6月（）特點：解

9、決了調(diào)節(jié)頻率時改變反饋系數(shù)的問題。減小對、振蕩頻率的影響頻穩(wěn)度高。當(dāng)時第二十九張，PPT共六十一頁，創(chuàng)作于2022年6月而缺點：不能太大，所以調(diào)節(jié)頻率范圍窄、波段窄。調(diào)節(jié)改變了接入系數(shù)，改變，振幅改變第三十張，PPT共六十一頁，創(chuàng)作于2022年6月、西勒電路：（）電路：（）特點：調(diào)整伏在接入系數(shù)C3，調(diào)節(jié)頻 率C4 C3C1，C3C2第三十一張，PPT共六十一頁，創(chuàng)作于2022年6月頻穩(wěn)度高、振蕩頻率高、頻段寬。振幅平穩(wěn)、波形好。第三十二張，PPT共六十一頁，創(chuàng)作于2022年6月四、晶體振蕩器（一）石英晶體及等效電路：、石英晶體的特性：具有穩(wěn)定的物理、化學(xué)性質(zhì)（頻率穩(wěn)定性好）。具有壓電效應(yīng)和反

10、壓電效應(yīng)（可做成諧振器）。具有很高的回路標(biāo)準(zhǔn)性，因而有很高的平穩(wěn)度。第三十三張，PPT共六十一頁，創(chuàng)作于2022年6月、符號：、等效電路：圖-晶體的阻抗曲線圖-并聯(lián)后晶體的等效電路等效電路：第三十四張，PPT共六十一頁，創(chuàng)作于2022年6月很小與間隔小第三十五張，PPT共六十一頁，創(chuàng)作于2022年6月指出：實際應(yīng)用時，晶體通常應(yīng)并聯(lián)負(fù)載電容CL此時，外殼上標(biāo)明的振蕩頻率CL越大，就越靠近，頻穩(wěn)度越好曲線越陡，自我調(diào)整能力越強第三十六張，PPT共六十一頁，創(chuàng)作于2022年6月特點：回路標(biāo)準(zhǔn)高，自動調(diào)整能力強。值極高，穩(wěn)頻作用強。接入系數(shù)小，受外界影響小。晶體穩(wěn)頻的原因（二）晶體振蕩器分類并聯(lián)晶體

11、振蕩器：振蕩頻率略高于等效為電感。串聯(lián)晶體振蕩器：振蕩頻率略等于等效為高選擇性短路元件。第三十七張，PPT共六十一頁，創(chuàng)作于2022年6月晶體只能工作于上或略高于的頻段內(nèi)。不能低于和高于的頻段內(nèi)頻穩(wěn)度差。、并聯(lián)晶體振蕩器皮爾氏振蕩電路VCCLCRB1RLTC1C2RB2CBCCRE圖（a）實際電路第三十八張，PPT共六十一頁，創(chuàng)作于2022年6月圖（b）交流電路REC1C2RLTCqC0rqLq晶體第三十九張，PPT共六十一頁，創(chuàng)作于2022年6月 壓控電路 a.變?nèi)荻O管：符號0VD特性曲線特點：其電容量將隨所加反向電壓的變化 而變化。 第四十張，PPT共六十一頁，創(chuàng)作于2022年6月 b.

12、實用電路：P147 347（電視機電調(diào)諧高頻頭的本振電路）第四十一張，PPT共六十一頁，創(chuàng)作于2022年6月 泛音晶體振蕩器：C1LLC1諧振于35次泛音頻率之間 抑制低于5次諧波的振蕩頻率，如基波和三次諧波第四十二張，PPT共六十一頁，創(chuàng)作于2022年6月 2、串聯(lián)晶體振蕩器： 晶體為高頻選擇性短路元件。（b）（a）0.03F2.2K20K1001.6K0.03F150H+12V140PF160PF20/5PF第四十三張，PPT共六十一頁，創(chuàng)作于2022年6月 3、晶體使用注意事項： 電路應(yīng)工作在標(biāo)稱頻率，頻穩(wěn)度高。 激勵電平應(yīng)在額定范圍內(nèi)。 焊接時時間應(yīng)盡可能短，防止損壞。第四十四張，PP

13、T共六十一頁，創(chuàng)作于2022年6月 五、振蕩器的頻率穩(wěn)定度 （一）頻率穩(wěn)定度的定義： 1、頻率準(zhǔn)確度：指實際振蕩頻率與標(biāo)稱頻率之 間的差值。 絕對頻偏： 相對頻偏：（兩個方面的含義）第四十五張，PPT共六十一頁，創(chuàng)作于2022年6月 2、頻率穩(wěn)定度：指一定時間內(nèi)和一定的條件下 相對頻偏的最大值。 長期穩(wěn)定度：一天以上至一月、年。 產(chǎn)生不穩(wěn)定的原因：元件老化、溫度、 環(huán)境變化。用途：國家天文臺、授時中心、計量單位。第四十六張，PPT共六十一頁，創(chuàng)作于2022年6月 短期穩(wěn)定度：一天以內(nèi) 產(chǎn)生不穩(wěn)定的原因：電源電壓變化、溫度變 化、振動等。 用途：儀器、儀表、設(shè)備的技術(shù)指標(biāo)的衡量。 瞬時穩(wěn)定度：秒

14、或毫秒以內(nèi)。 原因：振蕩器內(nèi)部噪聲引起的。 用途：精密測量儀器、儀表的技術(shù)指標(biāo)的衡量。第四十七張，PPT共六十一頁，創(chuàng)作于2022年6月（二）產(chǎn)生頻率不穩(wěn)定的原因 1、振蕩回路參數(shù)的變化 2、晶體管參數(shù)的變化溫度變化濕度變化、大氣壓變化 機械振動電源電壓變化 電磁干擾 （三）穩(wěn)頻措施 1、減小溫度變化的影響：第四十八張，PPT共六十一頁，創(chuàng)作于2022年6月 采用恒溫槽：自動調(diào)節(jié)溫度、保持恒溫。 采用負(fù)溫度系數(shù)元件：起溫度補償作用。 采用溫度系數(shù)小的元件：減小溫度變化影 響。 2、采用密封工藝減小溫度變化和大氣壓的變化 的影響. 3、提高元件的機械強度： 熱滲銀法做電感：形變小、膨脹系數(shù)小。

15、采用固態(tài)電容第四十九張，PPT共六十一頁，創(chuàng)作于2022年6月 4、合理安排電路： 采用穩(wěn)壓性能好的電源。 管子與回路耦合松。 加緩沖級（射隨器） 選管時， 加屏蔽第五十張，PPT共六十一頁，創(chuàng)作于2022年6月 六、寄生振蕩器和間歇振蕩器及頻率占據(jù) 1、寄生振蕩： 在放大器或振蕩器中，有時會產(chǎn)生某種不 需要的振蕩信號 寄生振蕩 低頻寄生振蕩：由扼流圈、隔直流電容和 濾波電容等形成了正反饋環(huán)路而引起的振 蕩。 （實際情況非常復(fù)雜，需長期實踐摸索）第五十一張，PPT共六十一頁，創(chuàng)作于2022年6月 克服的辦法：見教材P156 高頻寄生振蕩： 由電路中的分布參數(shù)，管子間電容等構(gòu)成了 正反饋而引起的

16、振蕩。 克服的辦法： 見教材P156 2、間歇振蕩：振蕩器時而振蕩，時而停振的 現(xiàn)象。 產(chǎn)生的原因：由自偏壓電路元件值選擇不當(dāng) 造成的第五十二張，PPT共六十一頁，創(chuàng)作于2022年6月偏置電壓跟不上振蕩振幅的變化 克服的辦法：見教材P158 3、頻率占據(jù)： 不要求第五十三張，PPT共六十一頁，創(chuàng)作于2022年6月 七、RC振蕩器 1、RC相移特性： 隨著信號頻率的變化，單節(jié)RC電路的相移 在之間變化，最大不超過 。第五十四張，PPT共六十一頁，創(chuàng)作于2022年6月 2、RC串聯(lián)電路：第五十五張，PPT共六十一頁，創(chuàng)作于2022年6月令則當(dāng)時即 與 之間的相移為零第五十六張，PPT共六十一頁，創(chuàng)

17、作于2022年6月 3、RC相移振蕩器RC移相式振蕩電路第五十七張，PPT共六十一頁，創(chuàng)作于2022年6月 4、文氏橋振蕩器（a）t0第五十八張，PPT共六十一頁，創(chuàng)作于2022年6月t0（b）第五十九張，PPT共六十一頁，創(chuàng)作于2022年6月兩級放大器正反饋負(fù)反饋輸出20V16K16K3K1.1K5.1K100K9112K1M9.1K41050F30F30F0.01F0.01F30F+V1V2t0兩級放大器正反饋負(fù)反饋輸出20V16K16K3K1.1K5.1K100K9112K1M9.1K41050F30F30F0.01F0.01F30F+V1V2t0兩級放大器正反饋負(fù)反饋輸出20V16K16K3K