Chapter 4 正弦波振荡器121028.ppt

Chapter 4  正弦波振荡器 一、石英晶振性能复习 1．并联型晶体振荡器（皮尔斯振荡电路） 1）电路：典型电路如图,晶体工作在 fq 和 fp之间，呈感性。 该电路满足三端式振荡器的组成原则,并采用电容反馈。 2．串联型晶体振荡器 1）电路：该电路满足三端式振荡器的组成原则,并采用电容反馈。 石英晶体串接在反馈支路上，且工作在 fq 频率。 3．泛音晶体振荡器 VCC V L C 2 C 1 （a） C 1 C 2 L V JT （b） 2）稳频原理： 当振荡频率等于串联谐振频率时，晶体等效为短路。 当振荡频率偏离串联谐振频率时，晶体不再等效为短路：频率偏低时等效为电容；频率偏高时等效为电感。这样在反馈支路中就要引入一个附加相移，从而将偏离频率调整到串联谐振频率上，确保有较高的频率稳定度。 泛音晶体皮尔斯振荡器 V L C 1 3/15 pF 430 pF 220 pF 20 pF 5.6 m H 电路实例（泛音晶体皮尔斯振荡器） Co Lq C1 C2 rq b c e Cq a L 如图电路振荡频率为5M（五次泛音），则采用一并联谐振回路LC1取代电容三点式振荡器的反馈支路中的C1，其谐振频率选在低于五次、高于三次泛音频率上。∴在五次泛音频率上，其等效为电容，满足相位平衡条件。而对于三次泛音频率和基频等效为电感，不满足相位平衡条件，不能振荡。 要求：1.要确保振荡器准确地调谐在所需的奇次泛音频率上； 2.必须有效地抑制可能在基频或低次泛音上产生的振荡。为达此目的，常用并联谐振回路来代替反馈支路中的某一元件，以保证只在要求的奇次泛音上满足相位平衡条件，在基频和低次泛音上则不满足相位平衡条件。 f01 f3p f5p fp §4.7 负阻振荡器 一、负阻的概念 负阻器件是指它的增量电阻为负值的器件。 例隧道二极管：它的伏安特性如图所示。若将静态工作点设置在负阻区(AB)，并加上微弱正弦电压 u＝Umsinωt，则： 形成的电流为： 交流电流与所加交流电压反相. 平均功率为： 管子两端电压为： 这说明负阻器件的负阻区具有将直流功率的一部分转换为交流功率输出的作用。 因此，可以利用负阻区的这一作用构成负阻振荡器。 *负阻器件分电压控制型负阻器件和 电流控制型负阻器件。 二、负阻电路 ----电压控制型负阻振荡器（如图）： 1）建立合适的静态工作点Q， 并使rs=R1//R2远小于rd ； 2）隧道二极管与LC谐振回路以并联方式联接(∵电压控制型负阻) 。 3）从隧道二极管的特性曲线可见： 在Q处，器件伏安特性负斜率较大，即有较小的负电阻值，可提供较大能量，补偿 LC谐振回路RP消耗还有余； ∴振荡幅度越来越大。 随着信号幅度的加大，负电阻的绝对值也在加大，特别是在负阻区两端的弯曲部分，负阻增加得很快。负电阻的绝对值增大到 rd=RP 时，电路达到等幅振荡。 4） * * * * §4.1 概述 §4.2 反馈型LC振荡器工作原理 §4.3 反馈型LC振荡器线路 §4.4 振荡器的频率稳定问题 §4.5 高稳定度LC振荡器 §4.6 石英晶体振荡器 §4.7 其他形式的振荡器 习题 还可用于： 信号发生器 数字时钟 仪器中的振荡源 ┄┄ §4.1 概述 注：本章讨论的是自激式振荡器，它是在无需外加激励信号的情况下，能将直流电能转换成具有一定波形、一定频率和一定幅度的交变能量电路。 二、振荡器的分类： 按波形分： 正弦波振荡器和非正弦波振荡器 按工作方式： 负阻型振荡器和反馈型振荡器 按起振方式： 自激式振荡器和它激式振荡器 按选频网络所采用的元件分： LC振荡器、RC振荡器和晶体振荡器等类型 一、振荡器的功能： 振荡电路的功能：在没有外加信号的条件下，自动将直流电源提供的能量转换为具有一定频率、一定波形和一定振幅的交变振荡信号输出。 三、振荡器的主要性能指标： 振荡频率、 频率稳定度、 振荡幅度 和振荡波形等。 §4.2 反馈型振荡器基本工作原理 --------------------正反馈放大器（如图） 一、反馈型振荡器电路组成 反馈型 正弦 振荡器的电路构成：