第3章 正弦波振荡器.ppt

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1、第3章正弦波振荡器§3.1反馈振荡器的工作原理§3.2LC正弦波振荡器§3.3LC振荡器的频率稳定度§3.4晶体振荡器§3.5RC正弦波振荡器§3.6负阻正弦波振荡器振荡器是一种能自动地将直流电源能量转换为一定波形的交变振荡信号能量的转换电路。它与放大器的区别在于,无需外加激励信号,就能产生具有一定频率、一定波形和一定振幅的交流信号。根据所产生的波形不同,可将振荡器分成正弦波振荡器和非正弦波振荡器两大类。前者能产生正弦波,后者能产生矩形波、三角波、锯齿波等。本章仅介绍正弦波振荡器。常用正弦波振荡器主要由决定振荡频率的选频网络和维持振荡的正反馈放大器组成，这就是反馈

2、振荡器。按照选频网络所采用元件的不同，正弦波振荡器可分为ＬＣ振荡器、ＲＣ振荡器和晶体振荡器等类型。其中ＬＣ振荡器和晶体振荡器用于产生高频正弦波，ＲＣ振荡器用于产生低频正弦波。正反馈放大器既可以由晶体管、场效应管等分立器件组成，也可以由集成电路组成，但前者的性能可以比后者做得好些，且工作频率也可以做得更高。另外还有一类负阻振荡器，它是利用负阻器件所组成的电路来产生正弦波,主要用在微波波段，本章作为扩展内容。振荡器分类发射机（载波频率）接收机（本地振荡频率）仪器仪表振荡源数字系统时钟信号高频加热设备医疗仪器电子设备用途：3.1反馈振荡器的工作原理利用正反馈方法来获得等

3、幅的正弦振荡，这就是反馈振荡器的基本原理。反馈振荡器是由主网络和反馈网络组成的一个闭合环路，其主网络一般由放大器和选频网络组成，反馈网络一般由无源器件组成。图3-1-1反馈振荡器的组成方框图一个反馈振荡器必须满足三个条件：起振条件（保证接通电源后能逐步建立起振荡）平衡条件（保证进入维持等幅持续振荡的平衡状态）稳定条件（保证平衡状态不因外界不稳定因素影响而受到破坏）3.1.1平衡和起振条件一、平衡条件主网络电压增益为：正反馈网络反馈系数为：回归比（环路增益）：若在某一频率上，，即与等幅又同相。则反馈电压完全替代了输入电压，而无须外加输入电压，振荡器可以输出持续等幅振

4、荡的波形。所以上式称为平衡条件，又称巴克好森准则。环路增益通常为复数设则平衡条件又可写作振幅平衡条件相位平衡条件二、起振条件或者分为振幅起振条件相位起振条件可见，作为反馈振荡器，为了同时满足起振条件和平衡条件，其环路增益的模必须具有随振荡电压振幅增大而下降的特性。图3-1-2满足起振和平衡条件时的环路增益特性3.1.2稳定条件稳定条件保证了振荡器所处的平衡状态是稳定的。一、振幅稳定条件图3-1-2硬激励工作的环路增益特性如果振荡器的环路增益特性如上图所示，则A和B均为平衡点，其中A点是稳定的，而B点是不稳定的。通常将依靠外加冲击而产生振荡的方式成为硬激励，将电源接

5、通后自动进入稳定平衡状态的方式称为软激励。要使平衡点稳定，必须在附近具有负斜率变化的特性。即必须随增大而下降且斜率越大，振幅稳定度越高。二、相位(频率)稳定条件若由于某种原因，使得信号通过环路后相位与原信号有差别，由于正弦电压的角频率是瞬时相位对时间的导数，所以，振荡信号的角频率也会发生变化。为了阻止频率的变化，必须具有随增加而减小的特性。图3-1-4满足相位稳定条件的特性要使振荡器的相位平衡条件稳定，必须在附近具有负斜率变化的特性，即且斜率越大，频率稳定度越高。3.1.3基本组成及其分析方法振荡器为了满足三个条件，其环路中必须包含可变增益放大器和相移网络。可变增

6、益放大器通常有：晶体三极管放大器场效应管放大器差分对管放大器集成运放等实现的方法有内稳幅和外稳幅两种。若从起振到稳幅是由晶体管伏安特性的非线性和自给反偏压电路共同作用的结果，则称为内稳幅；若是外电路作用达到稳幅，则称为外稳幅。相移网络有：LC谐振回路RC相移和选频网络石英晶体谐振器判断振荡器是否可能振荡——首先看电路供电是否正确；二是看是否满足相位平衡条件。判断振荡器是否能起振——在满足相位平衡的条件下，还得判断是否满足振幅起振条件。3.2LC正弦波振荡器目前应用最广的有：变压器耦合LC正弦振荡器三点式LC振荡器差分对管LC振荡器3.2.1三点式振荡电路定义：用L

7、C并联谐振回路作为选频和移相网络的振荡器一、电路组成法则图3-2-1三点式振荡器的原理电路(a)电容三点式电路(b)电感三点式电路(c)一般化三电式电路LC回路有三个抽头，分别与晶体管三个电极相连。构成法则：与射极相连的是同性质电抗，不与射极相连的是异性质电抗（可以证明满足相位平衡条件），即射同它异。若电路设计正确（即处于软激励状态），假设能起振，即可到达平衡并满足稳定条件。(c)二、三点式振荡器电路1.电容三点式(1)电路图3-2-2电容三点式振荡器电路、和—分压式偏置电阻，、、—旁路和隔直流电容，——集电极直流负载电阻，——输出负载电阻，L、、——并联谐振回路

8、。(2)两