RC正弦波振蕩電路課件

*13.8RC振蕩器選頻特性比LC選頻網(wǎng)絡(luò)差得多，電路中常采用負(fù)反饋以提高電路的選頻特性。放大器工作于線性(甲類),故不能用自生反偏壓穩(wěn)幅，常采用非線性惰性反饋實(shí)現(xiàn)穩(wěn)幅。*2具有正負(fù)反饋兩個(gè)通路的RC正弦波振蕩器正負(fù)反饋兩個(gè)通路的RC正弦波振蕩器框圖正反饋網(wǎng)絡(luò)B+:產(chǎn)生振蕩所必須；負(fù)反饋網(wǎng)絡(luò)B-:抑制高次諧波。1、B+為帶通特性，B-為全通特性實(shí)現(xiàn)振蕩器的兩種方案2、B-為帶通特性，B+為全通特性在f0附近，正反饋>負(fù)反饋，滿足起振條件；遠(yuǎn)離f0時(shí)，負(fù)反饋>正反饋，抑制高次諧波。*3●穩(wěn)幅措施

因?yàn)椴豢赡苡校蕬?yīng)使，使負(fù)反饋隨輸出電壓的增大而增大。具體措施采用非線性惰性反饋穩(wěn)幅。采用正溫度系數(shù)的元件,采用負(fù)溫度系數(shù)的元件。?非線性熱惰性元件穩(wěn)幅:

用鎢絲燈泡等正溫度系數(shù)元件；

用熱敏電阻等負(fù)溫度系數(shù)元件。

要求非線性惰性元件有足夠的惰性,使其非線性特性在信號周期內(nèi)顯現(xiàn)不出來。所以超低頻正弦波振蕩器不能使用非線性惰性元件穩(wěn)幅。*5?二極管自動(dòng)穩(wěn)幅電路將二極管串接在通路中，利用二極管微變電阻隨導(dǎo)通電流變化的特性改變負(fù)反饋深度。例如，當(dāng)輸出幅度增大時(shí)，流過二極管的電流增大，二極管的等效微變電阻減小，電路的負(fù)反饋增大，使輸出幅度降低。

*6

?場效應(yīng)管穩(wěn)幅將場效應(yīng)管當(dāng)作一個(gè)壓控電阻使用，代替電阻Rf1，當(dāng)輸出電壓幅度增大時(shí)，使場效應(yīng)管的等效電阻也增大，負(fù)反饋加強(qiáng)，從而使輸出電壓幅度減小，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)幅。*7*9上式經(jīng)兩次微分可得：*10*11對于同相積分器A2可有對于反相積分器A1可有它是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)正弦振蕩方程式，其解為??????Q??*134、減少溫度影響

5、穩(wěn)定電源電壓

6、采取屏蔽措施*143.4.2石英晶體振蕩器(CrystalOscillator)*15CoCgCoCg5Cg3CgLgLg3Lg5LgRg*17CoCgLgRgfqfp電容性電容性電感性fXqO國產(chǎn)B451MHz中等精度晶體的等效參數(shù)如下：Lq=4.00H，Cq=0.0063pF，

rq≤100～200Ω，Co=2～3pF。因而晶體的品質(zhì)因數(shù)Qq很大，一般為幾萬至幾百萬

≥（12500～25000）

*18CLJTC1C2JT二,晶體振蕩器電路(CircuitofCrystalOscillators)*19LqrqCqCoCLLqCqrqCoC1C2C3gmubeg3ie2電路的諧振頻率的估算:*21C1CcCeRb1Rb2ReL1LEcJTC2C1C2L1JT二,晶體振蕩器電路(CircuitofCrystalOscillators)*22C1C2C3JTLRb1Rb2RcReCbCcC1C2C3JTCoLEc二,晶體振蕩器電路(CircuitofCrystalOscillators)*232.泛音晶體振蕩器工藝限制石英晶體最高基頻，雖然目前能生產(chǎn)出高達(dá)幾百兆赫茲的晶體，但頻率高時(shí),晶片很薄,機(jī)械強(qiáng)度脆弱,故當(dāng)振蕩頻率高于幾十MHz以上一般采用泛音晶體振蕩器?！袷裁唇蟹阂?

泛音是石英晶體的機(jī)械諧波，但它與電氣諧波不同，它只有奇次諧波，且不與基波和其他諧波同時(shí)并存，稱為泛音。*25

(a)交流等效電路(b)L1C1回路的電抗特性L1C1回路的諧振頻率必須設(shè)計(jì)在該電路所利用的n次泛音和（n-2）次泛音之間。

假設(shè)泛音晶振為五次泛音，標(biāo)稱頻率為5MHz，基頻為1MHz，則L1C1路必須調(diào)諧在5～3次泛音之間。*26畫出圖例4.6(a)所示中心頻率為360MHz的變?nèi)荻O管壓控振蕩器中晶體管的直流通路和高頻振蕩回路,變?nèi)荻O管的直流偏置電路和低頻控制回路。*29壓控振蕩器的主要性能指標(biāo)是壓控靈敏度和線性度壓控靈敏度定義為單位控制電壓引起的振蕩頻率的增量

變?nèi)荻O管壓控振蕩器的頻率—電壓特性非線性的,其非線性程度與變?nèi)葜笖?shù)

和電路結(jié)構(gòu)有關(guān)在中心頻率附近較小區(qū)域內(nèi)線性度較好,靈敏度也較高。*303.6負(fù)阻正弦波振蕩器所謂負(fù)阻器件是指具有負(fù)微變電阻特性的器件。這種器件可以分為N和S兩類。3.6.1負(fù)阻器件1.壓控型負(fù)阻器件（N型）2.流控型負(fù)阻器件（S型）*313.6.2負(fù)阻LC正弦波振蕩器

負(fù)阻型LC正弦波振蕩器的工作原理是依靠負(fù)阻器件的負(fù)阻特性給諧振回路補(bǔ)充能量，以維持正弦振蕩。兩種負(fù)阻器件在直流供電和與諧振回路的連接上有所不同。

1.直流電源供電方式●壓控型

低內(nèi)阻直流電源供電(恒壓性質(zhì))?！窳骺匦?

高內(nèi)阻直流電源供電(恒流性質(zhì))。*32

2.諧振回路與負(fù)阻器件的連接

諧振回路與器件的連接原則是必須確保負(fù)阻器件工作于負(fù)阻區(qū)。在高Q條件下:●壓控型采用器件與諧振回路并聯(lián)連接流控型采用器件與諧振回路串聯(lián)連接起振與平衡條件

將負(fù)阻器件等效一負(fù)電阻-r,而負(fù)電阻是給回路提供能量的，回路中的正電阻R則是消耗能量的。若負(fù)阻提供的能量大于正電阻消耗的能量，則電路中能激起增幅振蕩。平衡時(shí)，二者相等。起振條件

平衡條件

穩(wěn)幅條件*33負(fù)阻振蕩器電路隧道二極管負(fù)阻振蕩器電路隧道二極管與電感、電容組成并聯(lián)諧振回路。起振條件:振蕩頻率:振幅穩(wěn)定:隨著振蕩幅度增大，等效負(fù)阻絕對值增大，即滿足*34Rb1Rb2RcReCeCoC1C2LCbEC3.7振蕩器中的幾種現(xiàn)象IEUB+UBE_+UE_*35Rb1Rb2RcReCeCoC1C2LCbEC2當(dāng)起振后ubieUE+UBE_*36Rb1Rb2CbRcReCeC1C2C3R2EC二,頻率拖曳現(xiàn)象*37ω01ω01ω

ω02

ω

ω01ω01ω02*38abdcωω01ω01ω02*39

三、寄生振蕩所謂寄生振蕩即不是人為安排，而是由于電路中的寄生參數(shù)形成了正反饋，并滿足自激條件而產(chǎn)生的振蕩。表現(xiàn)形式1.寄生振蕩疊加在有用波形上。2.頻率很高的寄生振蕩一般示波器觀察不到，但振蕩器工作不正常，振蕩波形和電路工作狀態(tài)受人手觸摸的影響。寄生振蕩的類型主要有反饋寄生振蕩、負(fù)阻寄生振蕩和參量寄生振蕩。1、反饋型寄生振蕩

在放大器的輸入與輸出回路之間，存在各種內(nèi)部和外部的寄生反饋引起的。

超低頻：濾波電容、旁路電容、扼流圈的器件,產(chǎn)生超低頻寄生振蕩。高頻：濾波電容在高頻時(shí)呈現(xiàn)寄生電感，晶體管的極間分布電容等大電容旁加小電容、選擇合理的放大倍數(shù)元器件分布電容﹑互感形成的寄生耦合靜電耦合和磁耦合合理布局或加屏蔽靜電屏蔽（用高導(dǎo)電率材料）磁屏蔽（用高導(dǎo)磁率材料）。*40負(fù)阻型寄生振蕩

由器件的負(fù)阻現(xiàn)象產(chǎn)生的振蕩，主要有雪崩負(fù)阻振蕩和過壓負(fù)阻振蕩。

雪崩負(fù)阻振蕩是指晶體管工作進(jìn)入雪崩擊穿區(qū)時(shí)，器件對外呈現(xiàn)負(fù)阻特性，從而產(chǎn)生負(fù)阻振蕩。這種寄生振蕩一般只在放大器激勵(lì)信號的負(fù)半周才出現(xiàn)。

當(dāng)放大器工作于過壓狀態(tài)時(shí)，也會(huì)出現(xiàn)某種負(fù)阻現(xiàn)象，這是由于晶體管進(jìn)入正向工作，在集電極與基極間有一個(gè)低阻通路，在輸入端產(chǎn)生反饋，可能呈現(xiàn)負(fù)阻，由此產(chǎn)生的寄生振蕩（高于工作頻率）一般只在放大器激勵(lì)電壓的正半周出現(xiàn)。

參量寄生振蕩

在晶體管高頻功率放大器中，由于晶體管結(jié)電容的非線性，特別是Cb’c的強(qiáng)非線性影響，將引起所謂“參量效應(yīng)”，在集電極輸出電壓中除了有基波之外，還產(chǎn)生了二次、三次等諧波，造成輸出波形失真。參量效應(yīng)會(huì)使放大器在信號頻率的分諧波（1/n諧波頻率）上產(chǎn)生自激振蕩。*41

●各類振蕩電路的選擇原則:

?根據(jù)工作頻率選擇電路

高頻：用LC振蕩電路；

低頻：用RC振蕩電路；

超低頻：用積分式RC振蕩電路；

超高頻：用負(fù)阻振蕩器電路。?根據(jù)頻率穩(wěn)定性選擇電路

LC振蕩器頻率穩(wěn)定性高于RC振蕩器；

克拉潑和西勒電路的穩(wěn)定性高于普通LC振蕩器；

石英晶體振蕩器頻率穩(wěn)定性最