优·第三章正弦波振荡器.docVIP

正弦波振荡器 教学要求： 掌握正弦波振电路的工作原理……振荡三条件； 掌握振荡电路的组成及LC三点式振荡电路的组成法则； 掌握RC振荡电路的组成和性能特点； 了解振荡电路起振条件分析，拆环原则，掌握工程估算法； 了解影响振荡频率稳定度的因素及改进措施，熟悉典型的高频率稳定度的振荡器……石英晶体振荡器 本章3.6、3.7节作为扩充内容。 教学内容： 正弦波振荡器分两类：反馈振荡器和负阻振荡器 §3.1 反馈振荡器的工作原理 组成：主 网 络……负载为谐振回路的谐振放大器 反馈网络……保证能形成正反馈 (LC、RC、晶体、负阻) 3.1.1 平衡和起振条件 一、平衡条件 在（a）图所示的闭会回路中，将它在×处断开，环路的增益为： 若在某一频率上（设为ωosc）， （同相又等幅），即T(jωosc)＝1 则主网络必将输出角频率为ωosc的正弦振荡电压Vo，而它所需的输入电压Vi则全部由反馈电压Vf提供，无须外加输入电压。 令 上式可写成两部分 T(ωosc)＝1 幅度平衡条件 φT（ωosc）＝2nπ （n＝0,1,2,………） 相位平衡条件 二、起振条件 事实上，满足平衡条件只是说明闭合回路能够维持等幅持续振荡，而没有说明电路在电源接通后振荡的建立过程。 起振的条件是 T(ωosc)1或 Vf Vi 幅度平衡条件 φT（ωosc）＝2nπ （n＝0,1,2,…） 相位平衡条件 总之，作为反馈振荡器，既要满足起振条件，又要满足平衡条件；为此电路中必须要有非线性元件，使电源接通后，环路增益的模值T（ωosc）必须具有随振荡电压幅值Vi增大而下降的特性。这样，起振时，T(ωosc)1，Vi迅速增大，而后T(ωosc)下降，Vi的增长速度变慢，直到T(ωosc)＝1时，停止增长，振荡器进入平衡状态，在相应的平衡振幅ViA上维持等幅振荡。 3.1.2 稳定条件 振荡电路中不可避免地要受到电源电压、环境温度、湿度等因数变化的影响，这将引起振荡电压幅度及其相移的起伏波动，从而破坏已维持的平衡条件。因此，振荡器还必须满足稳定条件，才能保证所处的平衡状态是稳定的。 一、振幅稳定条件 要使平衡点稳定，T(ωosc)必须在ViA附近具有负斜率变化，即随Vi增大而下降的特性； 即 这个斜率越陡，表明因外界引起振荡幅度的波动（即振幅稳定度）也就越小。 二、相位（频率）稳定条件 要使振荡器的相位平衡条件稳定，φT(ω)必须在ωosc附近具有负斜率变化，即随ω增大而下降的特性； 即 这个斜率越陡，表明因外界引起振荡频率的波动（即频率稳定度）也就越小。 小结：要产生稳定的正弦振荡，振荡器必须满足振荡的起振条件、平衡条件和稳定条件；因此，在由主网络和反馈网络组成的闭合环路中，必须包括可变增益放大器和移相网络。 可变移相放大器……有足够的增益，且其值具有随输入电压增大而减小的特性； 移相网络……………具有负斜率变化的相频特性，且保证环路在振荡频率上的相移为0（2nπ）。 §3.2 LC正弦波振荡器 主要介绍三点式振荡器和差分对管振荡器 3.2.1三点式振荡电路 一、电路的组成法则 与发射极相连的为两个同性电抗，另一个（接在集电极与基极间）为异性电抗。 证明：如图c所示（理想） 由于回路谐振：X1＋X2＋X3≈0 由于Vo与Vi反相（共射） Vf是Vo在X3、X2支路中X2上的电压 即 为了满足相位平衡条件，Vf就必须与Vo反相，因而X2必须与X1为同性质电抗，再由 X1＋X2＋X3≈0 可知X3应为异性电抗。 二、三点式振荡电路 电容三点式振荡电路(反馈信号是电容上的电压) 电感三点式振荡电路(反馈信号是电感上的电压) 电容三点式振荡电路 两图的区别是交流接地电极方式不同，所以反馈方式也不同；（a）反馈电压加到三极管的基极，（b）反馈电压加到三极管的发射极 就交流通路而言，不论三极管哪一个极交流接地，它们都是由可变增益器件（三极管）和移相网络（并联谐振回来）组成，且满足三点式振荡电路的组成法则。 电路中，作为可变增益器件的三极管必须由偏置电路设置合适的静态工作点，以保证起振时工作在放大区，提供足够的增益，满足起振条件；起振后，振荡振幅增长，直到三极管呈现非线性特性时，放大器的增益将随振荡幅度增大而减小，同时，偏置电路产生的自给偏置效应又进一步加速放大器增益的下降。 (a) VBB＝VCCRB2/(RB1+RB2) RB = RB1∥RB2 VBEQ=VBQ－VEQ VBQ=VBB－IBQR