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1、任务：正弦波振荡器。目标：产生频率/幅值准确(频率可调)/稳定的正弦信号。原理：反馈式振荡器的原理组成；如何实现自行产生---起振条件信号频率幅值的确定---平衡条件；如何保证输出频率准确稳定---稳定条件。评价：技术指标。实现：能满足上条件的电路形式---LC，RC型和石英晶体第3章正弦波振荡器3.1反馈式振荡的基本原理3.2LC正弦波振荡器3.3RC正弦振荡器3.4振荡器的频率稳定度3.5石英晶体振荡器3.6负阻型LC正弦波振荡器3.7振荡器中的几种现象本章内容3.1反馈式振荡的基本原理图3.1反馈放
2、大器反馈型振荡器的原理框图如图3.1所示。由图可见,反馈型振荡器是由放大器和反馈网络组成的一个闭合环路,放大器通常是以某种选频网络(如振荡回路)作负载,是一谐振放大器,反馈网络一般是由无源器件组成的线性网络。Uo,Ui等反馈网络的反馈系数得闭环的放大器增益放大器的增益由于3.1.1平衡条件振荡器的平衡条件即为分别称为振幅平衡条件和相位平衡条件。1.振幅平衡条件放大特性Uo与Uf的关系曲线振荡器产生的电压幅值2.相位平衡条件输出电压其中相位平衡条件又可写成设则图3.5LC并联振荡回路负载相角与频率的关系相位
3、是频率的函数，因此相位平衡条件决定了振荡器的工作频率。3.1.2稳定条件1.振幅稳定条件图3.6θ≥900时的放大特性与反馈特性时，三个平衡点O、B、C，O、B是稳定平衡点，C点是不稳定平衡点。由于O点是稳定平衡点，因此必须有一个较大的激励，其幅度大于C点对应的激励电压Uic才能建立振荡，这种振荡方式叫硬激励。稳定平衡点的特点：在满足振幅稳定的平衡点P上，都具有放大特性斜率小于反馈特性斜率。当F＝常数时，振幅稳定条件为当A＝常数时，振幅稳定条件为内稳幅方式外稳幅方式为提高振荡器工作的稳定度，晶体管振荡器在
4、θ＜90O状态工作，在实际中采用自偏置电路。2.相位稳定条件在窄带情况下3.1.3起振条件为了使振荡过程中输出幅度不断增加,应使反馈回来的信号比输入到放大器的信号大,即振荡开始时应为增幅振荡,称为自激振荡的起振条件。分别称为起振的振幅条件和相位条件,其中起振的相位条件即为正反馈条件。起振时，放大器一般处于小信号线性放大状态，因此可用小信号微变等效电路法分析起振条件。总结振荡器的振荡条件：（1）振幅平衡条件是反馈电压幅值等于输入电压幅值。根据振幅平衡条件，可以确定振荡幅度的大小并研究振幅的稳定。（2）相位平
5、衡条件是反馈电压与输入电压同相，即正反馈。根据相位平衡条件可以确定振荡器的工作频率和频率的稳定。（3）振荡幅度的稳定是由器件非线性保证的，所以振荡器是非线性电路。（4）振荡频率的稳定是由相频特性斜率为负的网络来保证的。（5）振荡器的组成必须包含有放大器和反馈网络，它们必须能够完成选频、稳频、稳幅的功能。（6）利用自偏置保证振荡器能自行起振，并使放大器由甲类工作状态转换成丙类工作状态。根据振荡条件，振荡器应包括放大器、选频网络、反馈网络。放大器采用有源器件，如晶体三极管、场效应管、差分放大器、运算放大器等。
6、选频网络可用LC并联谐振回路、RC选频网络、晶体滤波器等。反馈网络可以是RC移相网络、电容分压网络、电感分压网络、变压器耦合反馈网络或电阻分压网络等。3.2LC正弦波振荡器3.2.1LC正弦波振荡器电路构成的原则1.变压器耦合振荡器变压器耦合反馈振荡器采用LC谐振回路作为选频网络，并利用变压器耦合电路作为反馈网络。采用LC谐振回路作为选频网络的反馈式振荡器称为LC正弦波振荡器。据反馈网络的形式可分为：变压器耦合反馈式和电容（感）分压反馈式。互感耦合振荡器图中反馈网络由L和L1间的互感M担任,因而称为互感耦
7、合式的反馈振荡器,或称为变压器耦合振荡器。互感耦合反馈振荡器的正反馈是由互感耦合回路中的同名端来保证。主要内容回顾：目标：频率精确度高，幅值稳定输出幅值和频率的大小：平衡条件输出幅值和频率的稳定度：稳定条件：起振条件：AF>1,UF>Ui,起振时，小信号线性状态利用自偏置保证振荡器能自行起振，并使放大器由甲类工作状态转换成丙类工作状态。采用LC谐振回路作为选频网络的反馈式振荡器2.三点式振荡器三点式(又称三端式)的振荡器,即由三个电抗元件构成的LC回路的三个端点与晶体管的三个电极分别连接而成的电路,如下图
8、所示。它的选频网络和反馈网络是一体化的。图3.8三端式振荡器的组成根据谐振回路的性质,谐振时回路应呈纯电阻性,因而有一般情况下,回路Q值很高,因此回路电流远大于晶体管的基极电流İb、集电极电流İc以及发射极电流İe,X1、X2应为同性质的电抗元件时,故由图可得：所以，X1、X2应为同性质的电抗元件时为正反馈。所以，三点式振荡器能否振荡的原则为：X1和X2的电抗性质相同；X3与X1、X2的电抗性质相反。即“射同基反”，对于场效应
