第4章 正弦波振荡器新.ppt

第4章 正弦波振荡器 4.1 反馈振荡器的原理 4.2 LC 振 荡 器 4.5 石英晶体振荡器  4.1 反馈振荡器的原理 4.1.1 反馈振荡器的原理分析 反馈型振荡器的原理 反馈型振荡器组成：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, 是一调谐放大器。反馈网络一般是由无源器件组成的线性网络。 自激振荡的条件就是环路增益为1, 即 4.1.2平衡条件 平衡条件: 振幅平衡条件: 相位平衡条件: 4.1.3 起振条件 起振条件: 振幅起振条件: 相位起振条件: 4.1.4 稳定条件 稳定条件: 或: 4.2 LC 振 荡 器 4.2.1振荡器的组成原则 组成：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。 组成原则： X1和X2的电抗性质相同? X3与X1、X2的电抗性质相反 即：“射同剩异” 分类：电容三端式（考必兹）和电感三端式（哈莱特） 4.2.2电容反馈振荡器 4.2.3电感反馈振荡器 电感振荡器和电感振荡器特点对比： 线路简单， 易实现。 电感振荡器工作频率不可太高，电容可以。（原因：极间电容有可能改变元件性质） 电容振荡器输出波形比电感要好。 电容的工作频带要宽要比电感的窄。 总支，电容三点式振荡器应用要广泛。 4.2.4 两种改进型电容反馈振荡器 LC三点式振荡器存在问题：晶体管极间电容对振荡频率影响很大，导致振荡不稳定！ 如何解决？ 解决思路：可加入一些电容元件，减少极间电容在回路总电容中的比例，从而使振荡频率受极间电容的影响大大减少。 具体实现：克拉泼振荡器和西勒振荡器。 1. 克拉泼振荡器 克拉泼振荡器的实际电路和交流等效电路 。 回路的总电容为: 结论1：极间电容对总电容影响变小，频率稳定度提高。 晶体管部分接入回路 接入系数p： 晶体管ce两端 的负载电阻RL： 结论2：C1,C2取值越大，p越小，稳定越好。但负载变小，放大增益变低，环路增益变小，可能停振！故：C1选择要适中。 2. 西勒振荡器 西勒振荡器的实际电路和交流等效电路。 电感L并联一可变电容C4。 回路的总电容： 振荡频率为： 结论：C3负责接入系数，C4负责加宽频带。 4.5 石英晶体振荡器 4.5.1 石英晶体振荡器频率稳定度 1. 石英晶体谐振器具有很高的标准性。 2. 石英晶体谐振器与有源器件的接入系数p很小。 3. 石英晶体谐振器具有非常高的Q值。 4.5.2 晶体振荡器电路 晶体振荡器: 并联型和串联型两类。 并联型晶体振荡器（皮尔斯振荡器）实际电路。 工作频率： 外部电容为CL： 晶体接入系数： 工作频率： 反馈系数F： 易满足振幅起振条件： Qq很高，Ro也很高，接入系数p虽较小，阻抗RL仍较高。 其他常用的实用电路 串联型石英晶体振荡器。 图 4 ─ 10 克拉泼振荡器电路(a) 实际电路; (b) 交流等效电路 图 4 ─ 11 西勒振荡器电路(a) 实际电路; (b) 交流等效电路 * 第4章 正弦波振荡器 放大倍数： 反馈系数： 环路增益： (4 ─ 7) 形成增 幅振荡 形成减幅振荡 (4 ─ 8) 实际电路： 交流等效电路 回路的总电容： 振荡频率： 反馈系数 F(jω)： 实际电路： 交流等效电路 回路的总电感： 振荡频率： 反馈系数 F(jω)： (4 ─ 35) (4 ─ 36) (4 ─ 37) (4 ─ 38) (4 ─ 39) 振动频率： 反馈系数： 结论： 从耦合角度： C1越大，C3越小，则接入系数越小，耦合度越弱－－级间电容影响大大减少！ 从晶体管负载电阻角度： C1越大，C3越小，则负载电阻越小－－可能导致停振。 从频率角度：C3若变化很大，负载电阻随之变化，可能导致停振－－波段范围较窄。 (4 ─ 40) (4 ─ 41) (4─56) 图4─17 皮尔斯振荡器 * 第4章 正弦波振荡器