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第四章 正弦波振荡器 熟练掌握反馈型正弦振荡器的工作原理； 正确理解振荡的平衡条件、起振条件和稳定条件 ； 正确理解频率准确度和稳定度的概念； 正确理解石英晶体振荡器的组成和工作原理。 了解其他振荡器及特殊振荡现象 。 4.1 概述 振荡器的作用 4.2 LC振荡器的基本工作原理 4.2.1 振荡的建立 4.2.2 振荡器的平衡与稳定条件 4.3 反馈型LC振荡器线路 按反馈耦合元件分为： 互干耦合振荡器 电感反馈式振荡器 电容反馈式振荡器 集电极直流电源与基极偏压的供给方式 并馈、串馈 具有高稳定性的混合反馈式偏置电路 4.4 振荡器的频率稳定问题 振荡器的性能指标： 频率和振幅的准确度与稳定度 4.5 石英晶体振荡器 频率稳定度可达到10-6~10-11。 石英晶体振荡器的优点： 石英晶体的等效谐振回路有很高的标准性； 石英晶体的Q值可高达数百万量级； 在串并联谐振频率之间很窄的工作频带内，具有极陡峭的电抗特性曲线。 分类： 并联谐振型晶体振荡器：等效为电感 串联谐振型晶体振荡器：等效为串联谐振回路 4.6 负阻振荡器 在100MHz以上的超高频段得到广泛应用，目前其频率范围已扩展到几十GHz。 4.5.1 并联谐振型晶体振荡电路 C-b型电路(皮尔斯电路) b-e型电路（密勒电路） C2 C1 JT C1 C2 Co Cq Lq rq 使用石英晶体谐振器时需注意的问题： 石英晶体只有在较窄的温度范围内工作时，才具有高频率稳定度，所以要注意采用恒温措施 要接有一定的负载电容CL，以补偿生产中晶体频率误差和晶体的老化，使其达到标称频率 4.5.2 串联谐振型晶体振荡电路 C1 Cc C2 C3 Cp JT L Re C1 C2 C3 L Re JT 晶体振荡电路的实际电路举例1 晶体振荡电路的实际电路举例2 4.5.3 泛音晶体振荡电路 C3 C2 C1 L1 JT 指石英片振动的机械谐波 电气谐波：与基频是整数倍关系，且谐波与基波同时并存。 泛音：是在基频的奇数倍附近，且两者不能同时并存。 例：设晶体的基频为1MHz，若要得到五次泛音晶振，问回路参数如何设置？ * * 直流电源的能量 具有一定波形的交变振荡能量 振荡器 振荡器不需外部信号的控制，即没有输入信号。 振荡器的应用 无线电发射机中的载波信号源 超外差式接收机的本机振荡 电子测量仪器中的正弦波信号源 数字系统中的时钟信号 正弦波振荡器的分类 反馈型振荡器 负阻型振荡器 利用有源器件和选频回路，根据正反馈原理组成 把一个呈现负阻性的二端有源器件直接与谐振回路相连 各个频段的振荡器 RC振荡器 LC振荡器 石英晶体振荡器 微波电子管微波半导体器件 Vi Vf + - Vo - + 一、产生 振荡的原理 二、 振荡建立的过程 1、 最初的输入信号如何得到？ A、接通直流电源时电路中的瞬变过程 B、放大器件内部的热噪声 2、 振荡建立的波形变化 三、 正弦振荡电路的基本组成 1、 振荡回路，包含两个或两个以上的储能元件 A、存储能量 B、决定振荡频率 C、具有选频特性，保证输出单一正弦波 2、能量来源 3、控制设备，即有源器件和正反馈电路 A、控制能量补充 B、保证能量交换 放大器A 反馈网络F Vi Vo Vf 设：放大器的开环增益为A 反馈网络的电压传输系数为F 振幅平衡条件： 相位平衡条件： 一、 平衡条件 二、 振荡器的起振条件 放大器A 反馈网络F Vi Vo Vf 振幅起振条件： 相位起振条件： 1、 平均放大倍数A 2、 起振条件 AF越大，起振越容易，通常取F =1/2~1/8 当要求输出波形非线性失真很小时，AF应尽量接近1 4.2.3 振荡器平衡状态的稳定条件 ——当振荡器受到外部因素的扰动，破坏了原平衡状态， 振荡器应具有自动恢复到原平衡状态的能力。 稳定平衡 不稳定平衡 一、振幅平衡的稳定条件 Q VomQ 1、当Vom VomQ时 V’oQ 2、当Vom VomQ时 软自激 硬自激 ——需要预先加上一个有一定振幅的信号才能起振 二、相位平衡的稳定条件 ——当相位平衡条件遭到破坏时，线路本身能重新建立起 相位平衡点的条件。 1、频率与相位的关系 放大器A 反馈网络F Vi Vo Vf 频率随相位的变化关系： 相位平衡的稳定条件为： LC并联谐振回路的相移 晶体管的相移 2、LC并联谐振回路的相频特性 电路在foA处建立起新的平衡 电路在fo处恢复平衡 相位平衡的稳定条件为： 4.3.1 电感反馈式三端振荡器（哈脱莱电路） B C E E C B 一、电路形式 二、交流等效电路 三、起振条件 四、振荡频率 4.3.2 电容反馈式三端振荡器（考毕兹电路） 一、电路形式 B C