LC正弦波振蕩器課件

2005(暑期培訓(xùn)班)高頻信號(hào)發(fā)生器

根據(jù)振蕩器產(chǎn)生信號(hào)頻率的高低,振蕩器可分為低頻振蕩器和高頻振蕩器,以RC選頻網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的振蕩器產(chǎn)生的信號(hào)頻率通常<1MHZ,屬于低頻信號(hào)發(fā)生器,而LC振蕩器產(chǎn)生的信號(hào)頻率通常>1MHZ,屬于高頻信號(hào)發(fā)生器。與RC正弦波振蕩電路相似，LC正弦波振蕩電路同樣包括有放大電路、正反饋網(wǎng)絡(luò)、選頻網(wǎng)絡(luò)和穩(wěn)幅電路。只是這里的選頻網(wǎng)絡(luò)是由LC并聯(lián)諧振電路構(gòu)成，正反饋網(wǎng)絡(luò)因不同類型的LC正弦波振蕩電路而有所不同。1LC并聯(lián)諧振電路的頻率響應(yīng)2變壓器反饋LC振蕩器3電感三點(diǎn)式LC振蕩器

4電容三點(diǎn)式LC振蕩器5石英晶體LC振蕩器1LC并聯(lián)諧振電路的頻率響應(yīng)

LC并聯(lián)諧振電路如圖1（a）所示。顯然輸出電壓是頻率的函數(shù)：

（a）LC并聯(lián)諧振電路圖1LC并聯(lián)諧振電路與并聯(lián)諧振曲線

（b）并聯(lián)諧振曲線輸入信號(hào)頻率過高，電容的旁路作用加強(qiáng)，輸出減小；反之頻率太低，電感將短路輸出。并聯(lián)諧振曲線如圖1（b）所示。

對(duì)于圖1(b)的諧振曲線，Q值大的曲線較陡較窄，圖中Q1＞Q2。并聯(lián)諧振電路的諧振阻抗諧振時(shí)LC并聯(lián)諧振電路相當(dāng)一個(gè)電阻。2變壓器反饋LC振蕩電路圖3變壓器反饋LC振蕩電路變壓器反饋LC振蕩電路如圖3所示。

LC并聯(lián)諧振電路作為三極管的負(fù)載，反饋線圈L2與電感線圈Ｌ相耦合,將反饋信號(hào)送入三極管的輸入回路。交換反饋線圈的兩個(gè)線頭，可使反饋極性發(fā)生變化。調(diào)整反饋線圈的匝數(shù)可以改變反饋信號(hào)的強(qiáng)度，以使正反饋的幅度條件得以滿足。有關(guān)同名端的極性請(qǐng)參閱圖4。圖4同名端的極性

變壓器反饋LC振蕩電路的振蕩頻率與并聯(lián)LC諧振電路相同，為3電感三點(diǎn)式LC振蕩器(哈特萊)圖5為電感三點(diǎn)式LC振蕩電路。電感線圈L1和L2是一個(gè)線圈，2點(diǎn)是中間抽頭。如果設(shè)某個(gè)瞬間集電極電流減小，線圈上的瞬時(shí)極性如圖所示。反饋到發(fā)射極的極性對(duì)地為正，圖中三極管是共基極接法，所以使發(fā)射結(jié)的凈輸入減小，集電極電流減小，符合正反饋的相位條件。

圖5電感三點(diǎn)式LC振蕩器（CB）圖6電感三點(diǎn)式LC振蕩器（CE）圖6為另一種電感三點(diǎn)式LC振蕩電路。

分析三點(diǎn)式LC振蕩電路常用如下方法，將諧振回路的阻抗折算到三極管的各個(gè)電極之間，有Zbe、Zce、Zcb,如圖7所示。

圖7三點(diǎn)式振蕩器對(duì)于圖5Zbe是L2、Zce是L1、Zcb是C。可以證明若滿足相位平衡條件，Zbe和Zce必須同性質(zhì)，即同為電容或同為電感，且與Zcb性質(zhì)相反。對(duì)于圖6起振條件:其中：ＲL’是折合到ＬＣ回路中與Ｌ并聯(lián)的等效總損耗電阻；Ｍ是Ｌ1與Ｌ2的互感；Ｌ1約為總匝數(shù)的至。振蕩頻率:電路特點(diǎn):振蕩頻率在幾十ＭＨZ，易起振,頻率調(diào)節(jié)方便，可調(diào)范圍大。反饋信號(hào)取自Ｌ1,高次諧波較強(qiáng),波形差。

對(duì)于圖8（b)起振條件:其中：ＲL’是折合到ＬＣ回路中與Ｌ并聯(lián)的等效總損耗電阻。振蕩頻率:電路特點(diǎn):振蕩頻率較高,達(dá)幾百ＭＨZ，反饋信號(hào)取自電容,高次諧波較弱,波形較好。頻率調(diào)節(jié)較不方便，振蕩頻率較高時(shí),受三極管極間電容影響而使頻率穩(wěn)定度下降。電容三點(diǎn)式LC振蕩器的改進(jìn)型改進(jìn)目標(biāo):1.提高fo穩(wěn)定性；2.方便fo的調(diào)節(jié)?？死瓭娬袷幤?特點(diǎn):1.fo穩(wěn)定度較高；2.Fo在小范圍內(nèi)調(diào)節(jié)方便；3.fo較高時(shí)，vo明顯下降；

圖中C

?C1（C2）

西勒振蕩器：因C3的取值對(duì)輸出幅度和頻率覆蓋系數(shù)有影響，故這里改用固定電容，避免fo高時(shí)輸出幅度的下降，而fo的調(diào)節(jié)則由C完成；另外，采用負(fù)溫度系數(shù)的C還可補(bǔ)償L的溫度系數(shù)引起的fo漂移，故運(yùn)用廣泛。

LC振蕩電路的頻率穩(wěn)定度取決于LC諧振回路的品質(zhì)因數(shù)Q（=）的大小，為此，應(yīng)盡量減小回路的損耗電阻，并增大L/C的值，由于材料、體積的限制，以及分布及雜散電容的影響，一般LC回路的Q值最高只達(dá)數(shù)百，即便采取各種措施，頻率穩(wěn)定度也難超過10-5的數(shù)量級(jí)，此時(shí)往往采用高Q值的石英晶體諧振器代替一般的LC回路。石英晶體具有較高的L/C值，構(gòu)成的振蕩電路的頻率穩(wěn)定度可達(dá)10-6~10-11數(shù)量級(jí)，故得到廣泛的應(yīng)用。5石英晶體LC振蕩電路１.石英諧振器的基本特性和等效電路利用石英晶體作諧振器是因其有壓電效應(yīng)：正壓電效應(yīng)：逆壓電效應(yīng)：機(jī)械形變諧振原理：

外加交變電壓機(jī)械振動(dòng)表面周期性地產(chǎn)生正負(fù)電荷從外電路看相當(dāng)于有一交流電流流過晶片振幅最大交流電流最大壓電諧振當(dāng)時(shí)等效電路：

兩個(gè)諧振頻率：１.LgCgRg支路（串聯(lián)支路）

2.LgCgRgCo支路（并聯(lián)支路）因?yàn)镃o?C,所以fp≈fs

可在晶體兩端并聯(lián)電容C（不宜過大，會(huì)影響Q值）通過調(diào)節(jié)C實(shí)現(xiàn)頻率微調(diào)，通常晶體產(chǎn)品上所標(biāo)頻率是指并聯(lián)電容C=30pF時(shí)的振蕩頻率。石英晶體的阻抗頻率特性曲線見圖11.15,圖11石英晶體的電抗曲線它有一個(gè)串聯(lián)諧振頻率fs,一個(gè)并聯(lián)諧振頻率

fp，二者十分接近。

對(duì)于圖11(a)的電路與電感三點(diǎn)式振蕩電路相似。要使反饋信號(hào)能傳遞到發(fā)