4反饋與振蕩詳解

第4章反饋與振蕩內(nèi)容提要本章從反饋的基本概念入手，抽象出反饋放大電路的方框圖，定性分析負(fù)反饋的概念、類型及負(fù)反饋對放大電路性能的影響。介紹正弦波振蕩器，自激振蕩的概念、產(chǎn)生自激振蕩的條件及用相位平衡條件判別電路能否起振，正弦波振蕩電路的基本工作原理及RC振蕩器、LC振蕩器和石英晶體振蕩器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及應(yīng)用。2023-01-084.1反饋的基本概念4.2負(fù)反饋電路的類型4.3負(fù)反饋對放大器性能的影響4.4自激振蕩4.5RC正弦波振蕩器4.6LC正弦波振蕩器4.7石英晶體振蕩器2023-01-08

4.1反饋的基本概念4.1.1反饋支路所謂反饋就是將放大電路輸出量（電壓或電流）的一部分或全部，經(jīng)過確定的電路（反饋電路）反向送回到輸入端，對輸入信號產(chǎn)生影響的過程。因此要推斷一個放大電路是否有反饋，只要看放大電路中是否存在把輸出端和輸入端聯(lián)系起來的支路，這條支路就是反饋支路。如圖4.1所示的集成運(yùn)算放大器，不存在反饋支路，這種狀況稱為開環(huán)；如圖4.2所示的集成運(yùn)算放大器，存在反饋支路Rf，它既有從輸入到輸出的正向傳輸信號，也有從輸出到輸入的反向傳輸信號，這種狀況稱為閉環(huán)。2023-01-08

圖4.1開環(huán)放大器圖4.2閉環(huán)放大器

2023-01-08

4.1.2反饋放大器的組成帶有反饋環(huán)節(jié)的放大電路稱為反饋放大器。反饋放大器可用如圖4.3所示的方框圖來描述。圖中箭頭表示信號的傳輸方向，A表示基本放大器，F(xiàn)表示反饋網(wǎng)絡(luò)，這是一個閉環(huán)系統(tǒng)。X可以表示電壓，也可以表示電流。其中Xi，Xo，Xf和Xi′分別表示輸入信號、輸出信號、反饋信號和凈輸入信號，符號表示信號相疊加，輸入信號Xi和反饋信號Xf在此疊加，產(chǎn)生放大電路的凈輸入信號Xi′。2023-01-08

圖4.3反饋放大器方框圖

2023-01-08反饋有正反饋和負(fù)反饋兩種，假如反饋信號加強(qiáng)輸入信號，使凈輸入信號增加，稱為正反饋；假如反饋信號減弱輸入信號，使凈輸入信號減小，稱為負(fù)反饋。本章只探討負(fù)反饋。負(fù)反饋所確定的基本關(guān)系式有如下幾項(xiàng)。1．輸入端各量的關(guān)系式（4-1）2．開環(huán)增益（4-2）3．反饋系數(shù)（4-3）

2023-01-084．閉環(huán)增益

經(jīng)推導(dǎo)，可得（4-4）上述各量中，當(dāng)信號為正弦量時，,,和為相量，和為復(fù)數(shù)。在中頻段，為了使表達(dá)式簡明，均可用實(shí)數(shù)表示。由式（4-4）可知，閉環(huán)增益Af比開環(huán)增益A減小了1/（1+AF）倍，其中1+AF稱為反饋深度，它的大小反映了反饋的強(qiáng)弱，反饋放大器性能的改善與反饋深度有著親密的關(guān)系。2023-01-08

依據(jù)反饋電路跨接基本放大電路的級數(shù)不同，可以把反饋分為本級反饋和級間反饋。4.2.1反饋極性通常接受“瞬時極性法”來判別反饋的極性。步驟如下：（1）將反饋支路與放大電路輸入端的連接斷開，假設(shè)輸入信號對地的瞬時極性為正，表明該點(diǎn)的瞬時電位上升，在圖中用“”表示；反之，瞬時電位降低，在圖中用“”表示。（2）沿閉環(huán)系統(tǒng)，逐級標(biāo)出有關(guān)點(diǎn)的瞬時電位是上升還是降低，最終推出反饋信號的瞬時極性。（3）此時將反饋聯(lián)上，再推斷凈輸入信號是增加還是減弱，凈輸入信號增加的是正反饋，減弱的是負(fù)反饋。

4.2負(fù)反饋電路的類型2023-01-08上述判別方法可總結(jié)如下：（1）假如反饋信號與輸入信號加到輸入級的同一個電極上，則兩者極性相同為正反饋，極性相反為負(fù)反饋；假如兩個信號加到輸入級的兩個不同的電極上，則兩者極性相同為負(fù)反饋，相反為正反饋。（2）集成運(yùn)放判別本級反饋的極性時，若反饋信號接回到反相輸入端，則為負(fù)反饋；接回到同相輸入端，則為正反饋。留意：對晶體管的3種組態(tài)：共射組態(tài)，輸入B與輸出C極性相反；共集組態(tài)，輸入B與輸出E極性相同；共基組態(tài)，輸入E與輸出C極性相同。2023-01-08

例4.1試推斷如圖4.4所示電路的反饋極性。解：（1）在如圖4.4（a）所示電路中，先斷開反饋支路，給反相輸入端加“+”瞬時信號，集成運(yùn)放放大后為“-”信號（反相作用），經(jīng)反饋電阻Rf引回到同相輸入端為“-”，把反饋聯(lián)上，可以看出，反饋信號使凈輸入信號加強(qiáng)，因此Rf引入了正反饋。另外，依據(jù)上述判別法則可知，反饋信號接回到同相輸入端，故為正反饋。（2）判別過程的瞬時極性如圖4.4（b）所示，即ui經(jīng)兩級放大后，通過級間反饋元件Rf，Cf引回到VT1基極的瞬時極性為“-”，可以看出，反饋信號使凈輸入信號減小，因此Rf，Cf引入了負(fù)反饋。另外，依據(jù)上述判別法則可知，反饋信號和輸入信號加到輸入級的同一個電極上，且極性相反，故為負(fù)反饋。2023-01-08

圖4.4用瞬時極性法判別反饋極性2023-01-08

4.2.2直流反饋和溝通反饋在放大電路中既有直流重量又有溝通重量，假如電路引入的反饋量是直流成分，稱為直流反饋；假如電路引入的反饋量是溝通成分，稱為溝通反饋；假如電路引入的反饋量既有溝通成分又有直流成分，稱為交直流反饋。判別方法如下：可以依據(jù)溝通通路和直流通路來判別：若反饋通路存在于直流通路中，則為直流反饋；若反饋通路存在于溝通通路中，則為溝通反饋；若反饋通路既存在于溝通通路中又存在于直流通路中，則為交直流反饋。2023-01-08例4.2試推斷如圖4.4所示電路是直流反饋還是溝通反饋。解：（1）為了判別圖4.4（a）所示電路引入的是直流反饋還是溝通反饋，可畫出其直流通路如圖4.5（a）和溝通通路如圖4.5（b）所示。從圖中可以看出，Rf僅存在于直流通路中，在溝通通路中Rf一端接“地”成了輸出端負(fù)載，因此Rf引入了直流反饋。（2）在圖6.4（b）中，由于Cf直流開路，因此Rf，Cf引入了溝通反饋。圖4.5圖4.4（a）的直流通路和溝通通路2023-01-084.2.3電壓反饋和電流反饋反饋是從輸出端取樣，若反饋信號與輸出電壓成正比，取樣的是電壓，稱為電壓反饋；若反饋信號與輸出電流成正比，取樣的是電流，稱為電流反饋。判別方法如下：（1）將負(fù)載短路，若反饋信號消逝，則為電壓反饋；否則為電流反饋。（2）除公共地線外，若反饋線與輸出線接在同一點(diǎn)上，則為電壓反饋；若反饋線與輸出線接在不同點(diǎn)上，則為電流反饋。2023-01-08

例4.3試推斷圖4.4所示電路是電壓反饋還是電流反饋。解：（1）在圖4.4（a）中，將輸出電壓短路，可見，輸出端接地，反饋支路也接地，則反饋量消逝，因此Rf引入了電壓反饋。另外可見，Rf構(gòu)成的反饋線與輸出端并接在一起，必定為電壓取樣，故為電壓反饋。（2）在圖4.4（b）中，將負(fù)載RL短路，則反饋信號照舊存在，故為電流反饋。另外可見，Rf，Cf形成的反饋線接在VT2的放射極，而輸出線接在VT2的集電極，兩者沒有以輸出端子為公共節(jié)點(diǎn)，故為電流負(fù)反饋。2023-01-08留意：電壓反饋和電流反饋的區(qū)分，只有在負(fù)載變更時才有意義。當(dāng)負(fù)載不變時，若反饋信號與輸出電壓成正比，也可以視為與輸出電流成正比，此時電壓反饋與電流反饋具有相同的效果。只有當(dāng)負(fù)載變更時，輸出電壓和輸出電流朝相反方向變更，才有可能區(qū)分反饋信號和哪一個輸出量成正比。2023-01-08

4.2.4串聯(lián)反饋和并聯(lián)反饋依據(jù)反饋在輸入端的連接方法，可分為串聯(lián)反饋和并聯(lián)反饋。對于串聯(lián)反饋，其反饋信號和輸入信號是串聯(lián)的（即凈輸入電壓是由輸入信號和反饋信號相疊加）；對于并聯(lián)反饋，其反饋信號和輸入信號是并聯(lián)的（即凈輸入電流是由輸入電流和反饋電流相疊加）。判別方法如下：（1）將輸入回路的反饋節(jié)點(diǎn)對地短路，若輸入信號仍能送到開環(huán)放大電路中去，則為串聯(lián)反饋；否則為并聯(lián)反饋。（2）串聯(lián)反饋是輸入信號與反饋信號加在放大器的不同輸入端（對于晶體管來說一端為基極，另一端為放射極）；并聯(lián)反饋則是兩者并接在同一個輸入端上。2023-01-08

例4.4試推斷如圖4.4所示電路是串聯(lián)反饋還是并聯(lián)反饋。解：（1）在圖4.4（a）中，，即反饋信號和輸入信號是串聯(lián)的。將輸入回路的反饋節(jié)點(diǎn)對地短路后，相當(dāng)于運(yùn)放反相輸入端接地，其短路后的等效電路如圖4.6所示。由于輸入信號加在反相端，故信號仍能送到開環(huán)放大電路，因此為串聯(lián)反饋。圖4.6圖4.4（a）輸入反饋節(jié)點(diǎn)短路后的等效電路

另外可見，輸入信號與反饋信號加在放大器的不同輸入端上，故為串聯(lián)反饋。2023-01-08（2）在圖4.4（b）中，，即反饋信號和輸入信號是并聯(lián)的。將輸入回路反饋節(jié)點(diǎn)對地短路后，晶體管VT1的基極接地，輸入信號無法送到開環(huán)放大電路中，故為并聯(lián)反饋。另外可見，Rf，Cf引入的反饋線與輸入信號線并接在一起，故可干脆判定為并聯(lián)反饋。由于直流負(fù)反饋僅能穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)，在此不做過多探討。對溝通負(fù)反饋而言，綜合輸出端取樣對象的不同和輸入端的不同接法，可以組成４種類型的負(fù)反饋放大器：①電壓串聯(lián)負(fù)反饋；②電壓并聯(lián)負(fù)反饋；③電流串聯(lián)負(fù)反饋；④電流并聯(lián)負(fù)反饋。2023-01-084.3負(fù)反饋對放大器性能的影響放大電路引入負(fù)反饋后，可以使很多方面的性能變好，但是，全部性能的改善都是以降低放大倍數(shù)為代價的。4.3.1提高放大倍數(shù)的穩(wěn)定性當(dāng)外界條件變更（如負(fù)載電阻、晶體管值變更等），即使輸入信號確定，也會引起輸出信號變更，即放大倍數(shù)變更。

2023-01-08

引入負(fù)反饋后，由于它的自動調(diào)整作用，使輸出信號的變更得到抑制，放大倍數(shù)趨于穩(wěn)定。當(dāng)反饋深度（1+AF）>>1時，則稱為深度負(fù)反饋，此時（4-5）可見，在深度負(fù)反饋狀況下，閉環(huán)增益Af僅取決于反饋系數(shù)F。而反饋系數(shù)F由反饋元件參數(shù)確定，比較穩(wěn)定，因此Af也比較穩(wěn)定。2023-01-084.3.2改善非線性失真由于晶體管（或場效應(yīng)管）的非線性特性，或靜態(tài)工作點(diǎn)選得不合適等，當(dāng)輸入信號較大時，在其輸出端就產(chǎn)生了正半周幅值大、負(fù)半周幅值小的非線性失真信號，如圖4.7（a）所示。引入負(fù)反饋后，如圖4.7（b）所示，反饋信號來自輸出回路，其波形也是上大下小，將它送到輸入回路，使凈輸入信號（）變成上小下大，經(jīng)放大，輸出波形的失真獲得補(bǔ)償。從本質(zhì)上說，負(fù)反饋是利用了“預(yù)失真”的波形來改善波形的失真，因而不能完全消退失真，并且對輸入信號本身的失真不能削減。同樣道理，負(fù)反饋可以減小由于放大器本身所產(chǎn)生的干擾和噪聲（可看做與非線性失真類似的諧波）。2023-01-08

圖4.7減小非線性失真2023-01-084.3.3展寬通頻帶把放大器對不同頻率的正弦信號的放大效果稱為放大器的頻率響應(yīng)，其中放大倍數(shù)的大小與頻率之間的關(guān)系稱為幅頻特性。如圖4.8所示為阻容耦合放大電路開環(huán)與閉環(huán)的幅頻特性（在低頻段，因耦合電容隨頻率降低而容抗增大，使信號受到衰減，放大倍數(shù)減小；在高頻段，因頻率上升而使晶體管的極間電容容抗減小，使放大倍數(shù)減?。Ｒ?guī)定當(dāng)放大倍數(shù)下降為0.707Aum時所對應(yīng)的兩個頻率，分別稱為下限頻率fL和上限頻率fH，它們之間的頻率范圍稱為放大器的通頻帶，用BW表示，即BW=fH-fL。通頻帶愈寬，表示放大器工作的頻率范圍愈寬。2023-01-08

圖4.8開環(huán)與閉環(huán)的幅頻特性2023-01-08由于負(fù)反饋對任何緣由引起的放大倍數(shù)的變更都有抑制實(shí)力，因此，對于因信號頻率上升或降低而產(chǎn)生的放大倍數(shù)的變更，可自動調(diào)整其變更，使得放大倍數(shù)幅頻特性平穩(wěn)的區(qū)間加大，即通頻帶加寬。反饋后的幅頻特性如圖4.8所示。分析可知，引入負(fù)反饋后有如下關(guān)系式：（4-6）（4-7）可見，閉環(huán)時中頻區(qū)的上限頻率fH增大了（1+AF）倍，下限頻率fL減小了（1+AF）倍，一般有fH>>fL，fHf>>fLf，所以，可近似認(rèn)為通頻帶只取決于上限頻率，負(fù)反饋使通頻帶展寬了（1+AF）倍。通頻帶的擴(kuò)展，意味著頻率失真的削減，因此，負(fù)反饋能削減頻率失真。2023-01-08

4.3.4變更輸入電阻和輸出電阻1.變更輸入電阻凡是串聯(lián)負(fù)反饋，因?yàn)榉答佇盘柵c輸入信號串聯(lián)，故使輸入電阻增大；凡是并聯(lián)負(fù)反饋，因?yàn)榉答佇盘柵c輸入信號并聯(lián)，故使輸入電阻減小。2.變更輸出電阻凡是電壓負(fù)反饋，因具有穩(wěn)定輸出電壓的作用，使其接近于恒壓源，故使輸出電阻減??；凡是電流負(fù)反饋，因具有穩(wěn)定輸出電流的作用，使其接近于恒流源，故使輸出電阻增大。2023-01-08

負(fù)反饋對輸入電阻、輸出電阻的影響如表4.1所示。表4.1負(fù)反饋對Ri、Ro影響

反饋類型開環(huán)電阻閉環(huán)電阻串聯(lián)負(fù)反饋Ri（1+AF）Ri并聯(lián)負(fù)反饋Ri（1+AF）1Ri電流負(fù)反饋Ro（1+AF）Ro電壓負(fù)反饋Ro（1+AF）1Ro2023-01-084.4自激振蕩我們常見到這種狀況：會場里，當(dāng)擴(kuò)音機(jī)的音量開得太大，且話筒與揚(yáng)聲器位置較近時，揚(yáng)聲器將發(fā)出刺耳的嘯叫聲。這是因?yàn)槲⑿〉穆暡〝_動進(jìn)入話筒，話筒感應(yīng)電壓經(jīng)擴(kuò)音機(jī)放大，揚(yáng)聲器把放大了的聲音又送回話筒，形成聲音信號的正反饋。如此反復(fù)循環(huán)，較微弱的聲音就變成了頻譜極為困難的噪聲——嘯叫聲，這種現(xiàn)象就是自激振蕩。自激振蕩對放大電路是有害的，它將使電路不能正常工作；而在振蕩電路中，自激卻是有益的，振蕩電路就是利用自激振蕩而工作的。2023-01-081.自激振蕩的概念如圖4.9所示的為正弦波振蕩器原理框圖。開關(guān)S先接1端，輸入正弦波ui，經(jīng)放大電路放大后輸出正弦波uo，uo經(jīng)反饋電路輸出反饋信號uf到2端。調(diào)整放大電路和反饋網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，使uf=ui；當(dāng)開關(guān)S快速切換到2端時，uf便代替了ui，使放大電路維持輸出信號uo不變。于是電路雖然沒有外加輸入信號，但輸出端出現(xiàn)了具有確定頻率和幅值的正弦波信號——產(chǎn)生了自激振蕩?？梢姡袷庪娐肥且环N無需外加信號就能將直流電能變?yōu)闇贤娔艿哪芰孔儞Q電路。2023-01-08

圖4.9正弦波振蕩器原理框圖

2023-01-082.自激振蕩的條件由以上分析可知，產(chǎn)生自激振蕩的條件是uf=ui，具體可表述為以下兩點(diǎn)。（1）振蕩的相位平衡條件：uf與ui必需同相位，也就是要求正反饋。（2）振蕩的幅值平衡條件：uf與ui必需大小相等。由于uo=Aui，uf=Fuo=FAui，代入關(guān)系式uf=ui，得AF=1（4-8）式中，A為放大電路開環(huán)增益；F為反饋電路的反饋系數(shù)。在自激振蕩的兩個條件中，關(guān)鍵是相位平衡條件。至于幅值條件，可在滿足相位條件后，通過調(diào)整電路參數(shù)來達(dá)到。綜上所述，振蕩電路是一個具有正反饋?zhàn)銐驈?qiáng)的放大電路。2023-01-083.正弦波振蕩器的組成為了說明正弦波振蕩器的基本組成，首先要了解下面幾個問題。（1）起振。實(shí)際振蕩器在接通電源后便可輸出正弦波信號，其初始信號來自于接通電源瞬間產(chǎn)生的“電沖擊”，它是包含各種頻率的微弱信號，其中滿足正反饋的信號，假如在振蕩初期幅度很小時能滿足AF＞1的起振條件，就能建立起振蕩，直至AF=1時振幅穩(wěn)定。（2）選頻。為了使振蕩器輸出所須要的、單一頻率的正弦波信號，還要設(shè)置選頻電路，使某一特定頻率的信號進(jìn)入正反饋，被逐步放大，而其他頻率的信號則在反饋過程中逐步衰減以至消逝。選頻電路若由R，C元件組成，則稱為RC正弦波振蕩器；若由L，C元件組成，則稱為LC正弦波振蕩器；若由石英晶體元件組成，則稱為石英晶體正弦波振蕩器。2023-01-08（3）穩(wěn)幅。振蕩器的輸出幅值不會無限制地增大，隨著幅值的不斷增加，電路中的放大元件也漸漸進(jìn)入非線性區(qū)，放大倍數(shù)因此自動減小，使振蕩幅度平衡在某一水平上，形成自動穩(wěn)幅。穩(wěn)幅通常利用放大電路中非線性元件實(shí)現(xiàn)，如晶體管，也可接受負(fù)反饋電路或其他限幅電路來保證振蕩器輸出的信號振幅穩(wěn)定。綜上所述，正弦波振蕩器一般由放大電路、正反饋電路、選頻電路和穩(wěn)幅電路4部分組成。實(shí)際電路中，常將放大電路與選頻電路或反饋電路與選頻電路合二為一。2023-01-08

4.5RC正弦波振蕩器RC正弦波振蕩器適用于低頻振蕩，一般用于產(chǎn)生1Hz～1MHz的低頻信號。1.電路構(gòu)成如圖4.10所示的是RC正弦波振蕩器，它由集成運(yùn)放構(gòu)成放大電路，RC串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)作為選頻電路，同時還作為正反饋電路，Rf組成的負(fù)反饋電路作為穩(wěn)幅電路，并能減小失真。電路中，RC串聯(lián)電路、RC并聯(lián)電路、Rf和R1接成電橋電路，因而稱為RC橋式振蕩器或文氏橋式振蕩器。2023-01-08圖4.10RC正弦波振蕩器

2023-01-082.工作原理在RC正弦波振蕩器中，當(dāng)RC串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中的時，其反饋電壓與放大器輸出電壓正好同相位，滿足振蕩的相位平衡條件，經(jīng)推導(dǎo)知，反饋電壓是輸出電壓的1/3，即正反饋系數(shù)F=1/3。若把同相端視做信號輸入端，則運(yùn)算放大器和R1，Rf構(gòu)成電壓串聯(lián)負(fù)反饋，其電壓放大倍數(shù)。依據(jù)起振的條件AuF＞1，調(diào)整Rf值略大于2R1時，電路能形成自激振蕩。穩(wěn)幅時，電路的正負(fù)反饋平衡。2023-01-08

由可以證明，振蕩的頻率為（4-9）調(diào)整R和C可使RC正弦波振蕩器的頻率在一個相當(dāng)寬的范圍內(nèi)得到調(diào)整。在實(shí)際應(yīng)用中，常將電阻R用雙連電位器代替，或?qū)㈦娙軨用雙連電容器代替。試驗(yàn)室用的低頻信號發(fā)生器多接受RC橋式振蕩器。

2023-01-08

例4.5

振蕩電路如圖4.11所示，已知：R=5.6k，C=2700pF，求此電路的振蕩頻率f0；設(shè)熱敏電阻

Rf=12k，求起振時電阻R1的值。

解：①振蕩頻率為

②對于f0振蕩頻率，反饋系數(shù)為1/3，所以起振時

A＞3，即1+＞3，故R1＜6k。2023-01-08圖4.11例4.5的圖2023-01-084.6LC正弦波振蕩器LC正弦波振蕩器的頻率很高，一般都在1MHz以上。LC正弦波振蕩器依據(jù)正反饋網(wǎng)絡(luò)的不同，可分為變壓器反饋式、電感三點(diǎn)式和電容三點(diǎn)式3種類型，它們均由電感L和電容C組成選頻電路。利用LC并聯(lián)諧振特性確定振蕩電路的頻率。LC振蕩器中應(yīng)用瞬時極性法判別反饋極性時應(yīng)留意：LC回路中諧振電容、電感兩端的極性相反；對電感，同名端極性相同，異名端極性相反。2023-01-08

4.6.1變壓器反饋式正弦波振蕩器如圖4.12所示的為變壓器反饋式正弦波振蕩器，主要由以下組成：集成運(yùn)放組成放大電路；L1和C2并聯(lián)諧振回路組成選頻電路；依據(jù)瞬時極性法可推斷由于變壓器原繞組L1和副繞組L2之間的互感耦合，使副繞組L2引入了正反饋，L2為反饋繞組，滿足振蕩的相位平衡條件；Rf為負(fù)反饋電阻，起穩(wěn)幅作用；R2為平衡電阻；C1為耦合電容。當(dāng)變壓器的匝數(shù)比和負(fù)反饋電阻Rf選擇合適時，可以滿足振幅平衡條件，因而能產(chǎn)生自激振蕩。

2023-01-08由LC并聯(lián)電路的學(xué)問可知，電路的振蕩頻率為（4-10）此電路的優(yōu)點(diǎn)是：便于實(shí)現(xiàn)阻抗匹配，使振蕩器的效率高、起振簡潔；調(diào)頻便利，變更C2的大小就可以實(shí)現(xiàn)頻率調(diào)整。2023-01-08

4.6.2電感三點(diǎn)式正弦波振蕩器如圖4.13所示的為電感三點(diǎn)式正弦波振蕩器。對于溝通通路，LC諧振回路中電感的3個端點(diǎn)a，b，c分別與集成運(yùn)放的兩個輸入端和輸出端相連，故稱為電感三點(diǎn)式，主要由以下組成：集成運(yùn)放組成放大電路；等效電感L（L1和L2串聯(lián)）與C2并聯(lián)組成選頻電路，正反饋信號從L1兩端取出；Rf為負(fù)反饋電阻，起穩(wěn)幅作用；R2為平衡電阻；C1為耦合電容。

2023-01-08電路的振蕩頻率為（4-11）式中，L=L1+L2+2M，M為互感系數(shù)。此電路的優(yōu)點(diǎn)是簡潔起振（L1，L2耦合緊密）、調(diào)頻便利且調(diào)整范圍較寬；缺點(diǎn)是振蕩波形較差。這種振蕩器常用于對輸出信號波形要求不高的場合。2023-01-08

圖4.12

變壓器反饋式正弦波振蕩器圖4.13

電感三點(diǎn)式正弦波振蕩器2023-01-084.6.3電容三點(diǎn)式正弦波振蕩器如圖4.14所示的為電容三點(diǎn)式正弦波振蕩器。從電路結(jié)構(gòu)上看，它把圖4.13所示的電感三點(diǎn)式振蕩器中的電感L1，L2改接為電容C2，C3，電容C2改接為電感L，正反饋信號uf從C2兩端取出。其工作原理分析與上相同，能滿足相位和幅值平衡條件，產(chǎn)生振蕩。電路的振蕩頻率為（4-12）式中，C為C2和C3的串聯(lián)值。此電路的優(yōu)點(diǎn)是振蕩頻率高（可達(dá)100MHz）、振蕩波形好；缺點(diǎn)是調(diào)頻較困難。這種振蕩器常用于對波形要求高、振蕩頻率固定的場合。2023-01-08圖4.14

電容三點(diǎn)式正弦波振蕩器2023-01-08例4.6試用相位平衡條件推斷圖4.15（a）所示電路能否產(chǎn)生正弦波振蕩？若能振蕩，指出振蕩電路的類型，并計(jì)算其振蕩頻率f0。解：（1）因CB、CE數(shù)值較大，對于高頻振蕩信號可視為短路，其溝通通路如圖4.15（b）所示。由圖可見，C1、C2、L組成并聯(lián)諧振回路，且反饋電壓取自電容C1兩端。依據(jù)溝通通路，用瞬時極性法推斷，可知反饋電壓和放大電路輸入電壓極性相同，滿足相位平衡條件，可以產(chǎn)生振蕩。（2）由圖4.15（b）可以看出，晶體管的三個電極分別與電容C1和C2的三個端子相接，所以該電路屬于電容三點(diǎn)式振蕩電路。（3）振蕩頻率為：2023-01-08圖4.15例4.6的圖2023-01-08圖中CE是RE的旁路電容，假如去掉CE，振蕩信號在放射極電阻RE上將產(chǎn)生損耗，使放大倍數(shù)降低，甚至難以起振。CB為耦合電容，它將振蕩信號耦合到晶體管基極。假如去掉CB，則晶體管基極直流電位與集電極直流電位近似相等，由于靜態(tài)工作點(diǎn)不合適，電路將無法正常工作。2023-01-08

4.7石英晶體振蕩器4.7.1石英晶體特性石英晶體的化學(xué)成分是SiO2。從一塊石英晶體上按確定方位角切下的薄片（圓形、方形或棒形）稱為晶片，在晶片的兩個對應(yīng)表面上涂敷銀層引出電極，再用金屬或玻璃外殼封裝，就構(gòu)成了石英晶體諧振器，簡稱石英晶體（又稱晶振），如圖4.16所示。2023-01-08圖4.16

石英晶體的結(jié)構(gòu)和外形2023-01-08

如圖4.17（a）所示的為石英晶體的符號，圖4.17（b）所示的為等效電路。當(dāng)晶體不振動時，可把它視做一個平板電容器Co，稱為靜電電容。當(dāng)晶體振動時，有一個機(jī)械振動的慣性，用電感L來等效，晶體的彈性用電容C來等效。晶片振動時因摩擦而造成的損耗則用R來等效。石英晶體之所以有選頻特性是因其具有“壓電諧振”現(xiàn)象，即外加信號頻率不同時，它可以呈現(xiàn)出不同的電抗特性，其電抗-頻率特性如圖4.17（c）所示。從石英諧振器的等效電路可知，它具有兩個很接近的諧振頻率，即L，C，R支路串聯(lián)諧振頻率fs和整個等效電路并聯(lián)諧振頻率fp。在fs和fp之間的范圍內(nèi)，石英晶體呈感性，相當(dāng)于一個電感元件；在fs頻率上，石英晶體呈純電阻性，相當(dāng)于一個阻值很小的電阻（在fp頻率上，石英晶體呈阻性）；在其他頻率下，石英晶體呈容性，相當(dāng)于一個電容元件。2023-01-08圖4.17

石英晶體的符號、等