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Xian Jiaotong University 第七章 振荡器 第七章 内容目录 7.1 反馈型振荡器的基本原理 基本组成与平衡条件、起振条件、稳定条件 7.2 LC振荡器 构成、互感LC振荡器、三点式振荡器、负阻LC振荡器 7.3 石英晶体振荡器 石英晶体特性、石英晶体振荡电路 7.4 压控振荡器 变容二极管压控振荡器、射极耦合多谐振荡器、环形振荡器 7.5 振荡器的频率稳定度 相位噪声的影响、频率稳定度的表示方法 7·1 反馈型振荡器的基本原理 反馈振荡器的工作原理 振荡器是一种不需要外加输入信号能够自激输出交变信号的电子装置。它起到把直流电源能量转变为交流输出能量的作用。 作用：信号发生、交变能量发生。 根据不同的分类方法，可以把振荡器分为： 按波形分：正弦波振荡器 非正弦波振荡：多谐振荡器（方波、三角波等） 按原理分：反馈振荡器（变压器、LC、晶体、RC） 负阻振荡器 本章主要讨论反馈型正弦波振荡器。 7·1 反馈型振荡器的基本原理 反馈振荡器的模型 反馈振荡器是把有源器件接成正反馈环路来构成的, 一个典型的反馈振荡器电路例子如图，由主网络和反馈网络两部分构成。 根据图中变压器 同名端的标注情 况，反馈到输入 端的信号与原输 入信号同相，为 正反馈。 7·1 反馈型振荡器的基本原理 7·1 反馈型振荡器的基本原理 从信号理论我们都知道,对于一个可实现系统来讲,其极点分布与相应的冲击响应关系如图： 7·1 反馈型振荡器的基本原理 7·1 反馈型振荡器的基本原理 振荡器的组成 (1)实现能量转换的有源器件,如图中的晶体管T; (2)控制振荡频率的选频回路,如图中的L、C; (3)保证自激工作的正反馈网络如图中的变压器M; (4)保证稳定工作的非线性环节,在如图电路中靠T工作到截止 (或饱和)来实现。 7·1 反馈型振荡器的基本原理 7·1 反馈型振荡器的基本原理 7·1 反馈型振荡器的基本原理 反馈振荡器的起振、平衡和稳定条件 7·1 反馈型振荡器的基本原理 7·1 反馈型振荡器的基本原理 7·1 反馈型振荡器的基本原理 7·2 LC振荡器 7·2 LC振荡器 在考虑振荡器是否能正常工作的问题时，除了起振条件、平衡条件和稳定条件以外，还以下一些直观的电路结构上的问题需要注意： （1）直流偏置是否合适：电源极性与管子匹配否、直流通路通不通、有无被电感旁路的情况，有无必须的隔离电阻。 （2）选频回路正确否：LC元件全不全，电路类型对不对，连接位置对不对。 （3）交流通路正确否：有无被电阻断路、被电容旁路的现象。 7·2 LC振荡器 7·2 LC振荡器 振荡器的自给偏置与工作点变化： 当电流波形的负边进入截止区后，会导致平均分量上升，在Re上得到反向的偏置，更进一步限制了输出波形幅度的上升。 7·2 LC振荡器 三点式LC振荡电路 晶体管的三个端口接到回路的三个节点上得到的振荡器称为三点式振荡器。 7·2 LC振荡器 7·2 LC振荡器 7·2 LC振荡器 检查如图振荡器电路有哪些错误，并加以改正。 7·2 LC振荡器 根据直流通路、交流通路、反馈极性、偏置极性等方面的要求，改正电路如图。 7·2 LC振荡器 三点式振荡器性能分析 电容三点式 7·2 LC振荡器 三点式振荡器性能分析 7·2 LC振荡器 改进型三点式振荡器 克拉泼电路 7·2 LC振荡器 改进型三点式振荡器 西勒电路 7·2 LC振荡器 负阻LC振荡器 使用跟随器进行阻抗变换的LC振荡器 7·2 LC振荡器 负阻LC振荡器 交流耦合正反馈LC振荡电路 7·3 石英晶体振荡器 石英晶体振荡电路 并联型基音晶体振荡电路 7·3 石英晶体振荡器 石英晶体振荡电路 串联型基音晶体振荡电路 7·3 压控振荡器 变容二极管压控振荡电路 7·3 压控振荡器 变容二极管压控振荡电路 7·3 压控振荡器 晶体压控振荡电路 7·3 压控振荡器 晶体压控振荡电路 * * 其方框图如右： 从该方框图可得出闭环系统的 传递函数如下： 其中: 开环传递函数(或称之为环路增益)为： 要得到单一频率的正弦波冲击响应，则 必须是二阶系统，且其极点必须在虚轴上。从式(4-1)可知,就要求 必须为1,即： 从另外一个角度来看,当满足此条件后的 幅频特性为无穷大,才使得当输入为0时输出不为0成为可能。 起振过程：极点在右半平面，热噪声激励， T1，vo增幅振荡； 非线性限幅：波形幅度增大，进入非线性区，等效增