高頻電子線路陽昌漢版第4章正弦波振蕩器

1、1 概述概述 反饋型反饋型lc振蕩原理振蕩原理 反饋型反饋型lc振蕩器振蕩器 振蕩器的頻率穩(wěn)定原理振蕩器的頻率穩(wěn)定原理 高穩(wěn)定度的高穩(wěn)定度的lc振蕩器振蕩器 晶體振蕩電路晶體振蕩電路 rc正弦波振蕩器正弦波振蕩器 2 4.1 4.1 概概 述述一、一、 振蕩器的功能振蕩器的功能在無輸入信號情況下，在無輸入信號情況下，將電源的直流能量轉(zhuǎn)換成具有將電源的直流能量轉(zhuǎn)換成具有一定頻率、一定波形和一定振幅的交流信號能量輸出。一定頻率、一定波形和一定振幅的交流信號能量輸出。二、振蕩器與放大器的區(qū)別二、振蕩器與放大器的區(qū)別 振蕩器：不需外加激勵(lì)信號振蕩器：不需外加激勵(lì)信號相同點(diǎn)：相同點(diǎn)： 直流能量直流能量

2、交流能量交流能量不同點(diǎn)：不同點(diǎn)：放大器：需外加的激勵(lì)信號放大器：需外加的激勵(lì)信號3三、三、 振蕩器的分類振蕩器的分類負(fù)阻器件負(fù)阻器件+振蕩回路振蕩回路（正反饋原理）（正反饋原理）4四、正弦波振蕩器的用途四、正弦波振蕩器的用途高頻加熱設(shè)備高頻加熱設(shè)備醫(yī)療儀器醫(yī)療儀器發(fā)射機(jī)發(fā)射機(jī)(載波頻率載波頻率fc)接收機(jī)接收機(jī)(本地振蕩頻率本地振蕩頻率fl)數(shù)字系統(tǒng)：時(shí)鐘信號數(shù)字系統(tǒng)：時(shí)鐘信號通信系統(tǒng)：通信系統(tǒng)：測量儀器：信號源測量儀器：信號源高頻能源：高頻能源：五、主要技術(shù)指標(biāo)五、主要技術(shù)指標(biāo)振蕩頻率、振蕩波形、振蕩幅度、振蕩頻率、振蕩波形、振蕩幅度、頻率穩(wěn)定度頻率穩(wěn)定度54.2 反饋型反饋型lc振蕩原理振

3、蕩原理定義：從放大器的輸出信號中取出一部分反饋到輸入端定義：從放大器的輸出信號中取出一部分反饋到輸入端作為輸入信號，無需外部提供激勵(lì)信號，能產(chǎn)生等幅正作為輸入信號，無需外部提供激勵(lì)信號，能產(chǎn)生等幅正弦波輸出稱為反饋型振蕩器。弦波輸出稱為反饋型振蕩器。一、一、 反饋型正弦波振蕩器的組成反饋型正弦波振蕩器的組成 正反饋正反饋 網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò) 放大器放大器 iuoufu（選頻網(wǎng)絡(luò)）（選頻網(wǎng)絡(luò)）6組成：組成：放大器放大器是對反饋信號進(jìn)行放大；是對反饋信號進(jìn)行放大；正反饋網(wǎng)絡(luò)正反饋網(wǎng)絡(luò)是將輸出回路中的能量取出一部分加是將輸出回路中的能量取出一部分加 到放大器的輸入端；到放大器的輸入端；選頻網(wǎng)絡(luò)選頻網(wǎng)絡(luò) 是獲得

4、單一確定的振蕩頻率；是獲得單一確定的振蕩頻率；穩(wěn)幅環(huán)節(jié)穩(wěn)幅環(huán)節(jié)使振蕩的輸出穩(wěn)定。使振蕩的輸出穩(wěn)定。內(nèi)穩(wěn)幅內(nèi)穩(wěn)幅外穩(wěn)幅外穩(wěn)幅利用放大器利用放大器件的非線性件的非線性7二、振蕩的建立與起振條件二、振蕩的建立與起振條件fjfeuuf.o.f.aauuaji.o.e 放大器的電壓增益：放大器的電壓增益：反饋系數(shù)：反饋系數(shù)：i.fuu 即這時(shí)調(diào)諧放大器與反饋網(wǎng)絡(luò)就構(gòu)成了自激振蕩器。這時(shí)調(diào)諧放大器與反饋網(wǎng)絡(luò)就構(gòu)成了自激振蕩器。ioofifuuuuuut當(dāng)環(huán)路增益環(huán)路增益.fa1 調(diào)諧放大器調(diào)諧放大器反饋網(wǎng)絡(luò)反饋網(wǎng)絡(luò)iufuou8i.fuu 起振條件：起振條件：1t.0.fa20nfatn=0,1,210f

5、at1ifuut即振幅起振條件振幅起振條件相位起振條件相位起振條件增幅振蕩增幅振蕩正反饋正反饋fuouiu調(diào)諧放大器調(diào)諧放大器反饋網(wǎng)絡(luò)反饋網(wǎng)絡(luò)9三、三、 振蕩的平衡條件振蕩的平衡條件剛起振時(shí)，起始偏壓為正偏置剛起振時(shí)，起始偏壓為正偏置eqeccb21bb2beqirvrrru穩(wěn)定時(shí)當(dāng)晶體管進(jìn)入截止區(qū)ibeeeee0eqeei,1)(ufaauiruiiiiu電路的偏置電壓為：電路的偏置電壓為：eeccb21bb2beirvrrruieub+ue _+ube _oufuiuou10uooa f1fi1uuaf 即振蕩特性振蕩特性反饋特性反饋特性111. fat2fatn n=0,1,21 aft

6、振幅平衡條件振幅平衡條件相位平衡條件相位平衡條件u 平衡條件：平衡條件：等幅振蕩等幅振蕩丙類丙類乙類乙類甲乙類甲乙類甲類甲類u 放大器進(jìn)入平衡的原因：放大器進(jìn)入平衡的原因：（1）放大器固有的非線性特性）放大器固有的非線性特性（2）自給偏壓效應(yīng)）自給偏壓效應(yīng)u 從起振到平衡，放大器工作狀態(tài)的變化從起振到平衡，放大器工作狀態(tài)的變化:12 晶體管晶體管 反饋網(wǎng)絡(luò)反饋網(wǎng)絡(luò) lc選頻選頻網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)y z f 11fepy z f 2yzfnu平衡條件的另一種表示形式：平衡條件的另一種表示形式：yyufeizzip1c1ffuc1fu振幅平衡條件振幅平衡條件:相位平衡條件相位平衡條件:iuc1ic1ufu1

7、3四、四、 振蕩器平衡狀態(tài)的穩(wěn)定條件振蕩器平衡狀態(tài)的穩(wěn)定條件1) 穩(wěn)定平衡與不穩(wěn)定平衡穩(wěn)定平衡與不穩(wěn)定平衡2) 振蕩器的穩(wěn)定平衡振蕩器的穩(wěn)定平衡因某一外因的變化，振蕩的原平衡條件遭到破壞，振因某一外因的變化，振蕩的原平衡條件遭到破壞，振蕩器能在新的條件下建立新的平衡，當(dāng)外因去掉后，蕩器能在新的條件下建立新的平衡，當(dāng)外因去掉后，電路能自動返回原平衡狀態(tài)。滿足這樣條件的平衡稱電路能自動返回原平衡狀態(tài)。滿足這樣條件的平衡稱為穩(wěn)定平衡。為穩(wěn)定平衡。143） 振幅平衡的穩(wěn)定條件振幅平衡的穩(wěn)定條件uooa f1q外因變化外因變化f1/fq1af 1（增幅振蕩）（增幅振蕩）輸出增大輸出增大q1點(diǎn)達(dá)到新的平衡

8、點(diǎn)達(dá)到新的平衡外因消失外因消失faf 1（增幅振蕩）（增幅振蕩）輸出增大輸出增大q1點(diǎn)達(dá)到新的平衡點(diǎn)達(dá)到新的平衡f1/fq1外因消失外因消失af1 （減幅振蕩）（減幅振蕩）輸出減小輸出減小回到回到q點(diǎn)達(dá)到平衡點(diǎn)達(dá)到平衡fq點(diǎn)穩(wěn)定：點(diǎn)穩(wěn)定：軟激勵(lì)軟激勵(lì) 硬激勵(lì)硬激勵(lì)0oooquuua振幅的穩(wěn)定條件：振幅的穩(wěn)定條件：即表明即表明: :在平衡點(diǎn)附近在平衡點(diǎn)附近, ,放大器增益隨信放大器增益隨信號振幅的變化特性具有負(fù)斜率號振幅的變化特性具有負(fù)斜率. . （應(yīng)避免）（應(yīng)避免）15tui 0000 即即可可得得：0 4） 相位平衡的穩(wěn)定條件相位平衡的穩(wěn)定條件頻率隨相位變化的關(guān)系：頻率隨相位變化的關(guān)系：頻率

9、與相位的關(guān)系：頻率與相位的關(guān)系：dtd 0 當(dāng)當(dāng)ifuu超前（頻率的穩(wěn)定條件）（頻率的穩(wěn)定條件）相相位位穩(wěn)穩(wěn)定定條條件件的的意意義義: :指指當(dāng)當(dāng)相相位位平平衡衡條條件件遭遭到到破破壞壞時(shí)時(shí)，電電路路本本身身能能自自動動地地重重新新建建立立起起相相位位平平衡衡點(diǎn)點(diǎn)的的條條件件。 信號周期信號周期信號頻率信號頻率0 0 當(dāng)當(dāng)ifuu滯后信號頻率信號頻率0 信號周期信號周期 iufuou16z oo2 2 0)( zfzy 相位平衡的穩(wěn)定條件：相位平衡的穩(wěn)定條件： 即要求選頻網(wǎng)絡(luò)的相頻特性曲線即要求選頻網(wǎng)絡(luò)的相頻特性曲線在工作頻率附近應(yīng)具有負(fù)斜率。在工作頻率附近應(yīng)具有負(fù)斜率。實(shí)際中的實(shí)際中的并聯(lián)并

10、聯(lián)lc諧振回路正好具有這種相頻特性。諧振回路正好具有這種相頻特性。0 fzyfa 0 或或iufuou又又因因?yàn)闉橐灰话惆銀 和和f 對對頻頻率率變變化化的的靈靈敏敏性性遠(yuǎn)遠(yuǎn)小小于于z , ,即即有有 y z， zf 17總總 結(jié)結(jié)1) 正弦振蕩器工作條件包括正弦振蕩器工作條件包括1.0.fat起振條件：起振條件： 平衡條件：平衡條件：穩(wěn)定條件：穩(wěn)定條件：1. fat0oooquuua0 z保證振蕩器從無到有建立起振蕩保證振蕩器從無到有建立起振蕩保證振蕩器進(jìn)入平衡狀態(tài)，產(chǎn)生持續(xù)的等幅振蕩保證振蕩器進(jìn)入平衡狀態(tài)，產(chǎn)生持續(xù)的等幅振蕩保證平衡狀態(tài)不因外界不穩(wěn)定因素影響而受到破壞保證平衡狀態(tài)不因外界不

11、穩(wěn)定因素影響而受到破壞 振幅穩(wěn)定條件振幅穩(wěn)定條件相位穩(wěn)定條件相位穩(wěn)定條件182) 振蕩器的靜態(tài)工作點(diǎn)應(yīng)設(shè)計(jì)在振蕩器的靜態(tài)工作點(diǎn)應(yīng)設(shè)計(jì)在軟激勵(lì)狀態(tài)軟激勵(lì)狀態(tài)4) 判斷能否產(chǎn)生正弦振蕩的方法判斷能否產(chǎn)生正弦振蕩的方法 a) 是否可能振蕩是否可能振蕩首先看電路供電是否正確；二是首先看電路供電是否正確；二是看是否滿足相位平衡條件（看是否滿足相位平衡條件（正反饋正反饋） b) 是否起振是否起振看是否滿足振幅起振條件看是否滿足振幅起振條件 c) 是否產(chǎn)生正弦波是否產(chǎn)生正弦波看是否有正弦選頻網(wǎng)絡(luò)看是否有正弦選頻網(wǎng)絡(luò)3) 從振蕩到平衡是由晶體管非線性與自給反偏壓共同作用從振蕩到平衡是由晶體管非線性與自給反偏壓

12、共同作用的結(jié)果，稱為的結(jié)果，稱為內(nèi)穩(wěn)幅；內(nèi)穩(wěn)幅；需要外加穩(wěn)幅電路的稱為需要外加穩(wěn)幅電路的稱為外穩(wěn)幅外穩(wěn)幅194.3 反饋型反饋型lc振蕩器振蕩器以以lc諧振回路作選頻網(wǎng)絡(luò)諧振回路作選頻網(wǎng)絡(luò)的反饋振蕩器稱為的反饋振蕩器稱為lc正弦波振蕩器正弦波振蕩器lc振蕩器振蕩器互感耦合互感耦合電感三點(diǎn)式電感三點(diǎn)式電容三點(diǎn)式電容三點(diǎn)式20一、互感耦合一、互感耦合lc振蕩器振蕩器 互感耦合振蕩器是依靠互感耦合振蕩器是依靠線圈之間的互感耦合線圈之間的互感耦合實(shí)現(xiàn)正反饋的，實(shí)現(xiàn)正反饋的，耦合線圈同名端的正確位置的放置，選擇合適的耦合量耦合線圈同名端的正確位置的放置，選擇合適的耦合量m m，使之滿足振幅起振條件很重要

13、。使之滿足振幅起振條件很重要。 互感耦合振蕩器有三種形式：互感耦合振蕩器有三種形式：調(diào)基電路、調(diào)集電路和調(diào)射調(diào)基電路、調(diào)集電路和調(diào)射電路，電路，這是根據(jù)振蕩回路是在集電極電路、基極電路和發(fā)射這是根據(jù)振蕩回路是在集電極電路、基極電路和發(fā)射極電路來區(qū)分的。極電路來區(qū)分的。判斷相位平衡條件是否滿足的方法：通常采用判斷相位平衡條件是否滿足的方法：通常采用瞬時(shí)極性法。瞬時(shí)極性法。21共基調(diào)集型共基調(diào)集型bce高頻旁路高頻旁路電容電容 1) 判斷是否可能振蕩的基本準(zhǔn)則：是否是正反饋。判斷是否可能振蕩的基本準(zhǔn)則：是否是正反饋。正反饋系數(shù)正反饋系數(shù):1lm fcl101 振蕩頻率振蕩頻率:2) 是否能起振：取

14、決于變壓器是否有足夠的耦合量是否能起振：取決于變壓器是否有足夠的耦合量m方法：瞬時(shí)極性法方法：瞬時(shí)極性法22共共e調(diào)調(diào)b型型bce高頻旁高頻旁路電容路電容 共共b調(diào)調(diào)e型型高頻旁高頻旁路電容路電容ebc 互感耦合振蕩器在調(diào)整反饋互感耦合振蕩器在調(diào)整反饋(改變改變m)時(shí)，基本上不影響振時(shí)，基本上不影響振蕩頻率。但由于分布電容的存在，在頻率較高時(shí)，難于做蕩頻率。但由于分布電容的存在，在頻率較高時(shí)，難于做出穩(wěn)定性高的變壓器。因此，它們的工作頻率不宜過高，出穩(wěn)定性高的變壓器。因此，它們的工作頻率不宜過高，一般應(yīng)用于中、短波波段。一般應(yīng)用于中、短波波段。23二、電容反饋式振蕩器二、電容反饋式振蕩器( (

15、考畢茲電路考畢茲電路) )1、電路結(jié)構(gòu)、電路結(jié)構(gòu)提提供供直直流流偏偏壓壓、ebbrrr21交交流流短短路路耦耦合合電電容容：直直流流開開路路、,cccb交交流流短短路路路路高高頻頻旁旁路路電電容容：直直流流開開,ec交交流流開開路路高高頻頻扼扼流流圈圈：直直流流短短路路 ,cl構(gòu)成振蕩回路構(gòu)成振蕩回路、lcc21直流通路直流通路交流等效電路交流等效電路電容三點(diǎn)電容三點(diǎn)式振蕩器式振蕩器becc1c2l反饋信號取自反饋信號取自c2兩端兩端242、相位平衡條件、相位平衡條件 用用矢量法矢量法分析其交流通路是否分析其交流通路是否滿足相位平衡條件，即分析電路滿足相位平衡條件，即分析電路是否為正反饋。是否

16、為正反饋。+-iu-+ceu+-fuiiufuceui2211cjicjiuf 可可能能振振蕩蕩件件，同同相相，滿滿足足相相位位平平衡衡條條、可可見見ifuu253、起振條件、起振條件) 1(0fa,2211ieoecccccc分析起振條件時(shí)可以利用分析起振條件時(shí)可以利用高高頻小信號放大器的頻小信號放大器的分析法。分析法。 2010gp g1212ccpcgyuuafeic020oelieggggp g12/pcc（1 1） 電壓增益電壓增益26 （2 2）反饋系數(shù)（忽略各個(gè)）反饋系數(shù)（忽略各個(gè)g g的的影響）影響）211211cccjicjiuufcfi102.1feyca fgc22001

17、11()()feoelieoeliecyggggp ggggfgcff（3）起振條件）起振條件01()feoelieygggfgf 滿足起振條件是選取晶體管的滿足起振條件是選取晶體管的 從輸出電導(dǎo)和負(fù)載電導(dǎo)的影響看，從輸出電導(dǎo)和負(fù)載電導(dǎo)的影響看，f越大越容易起振，越大越容易起振，從輸入電導(dǎo)看，從輸入電導(dǎo)看，f不能太大。因而兼顧二者，不能太大。因而兼顧二者，f一般選取一般選取0.1-0.5。274、振蕩頻率、振蕩頻率 lc10 振蕩頻率一般可以利用振蕩頻率一般可以利用相位平衡條件相位平衡條件求解。求解。 在忽略在忽略 、 、 等的影響，可得近似式為等的影響，可得近似式為oegieglg1222c

18、cccc若忽略晶體管輸入電容和輸出電容的影響若忽略晶體管輸入電容和輸出電容的影響2121ccccc ieoecccccc 2211,28三、電感反饋式振蕩器三、電感反饋式振蕩器(哈特萊電路哈特萊電路)1、電路結(jié)構(gòu)、電路結(jié)構(gòu)電感三點(diǎn)式振蕩器電感三點(diǎn)式振蕩器beccbceel2l1b反饋信號取自反饋信號取自l2兩端兩端29becl2l1c2、相位平衡條件、相位平衡條件+-iu-+ceu+-fuiiufuceui3、起振條件、起振條件12lluufcf mlmluufcf 12cl 10 反饋系數(shù)反饋系數(shù):若忽略互感若忽略互感m的影響則有：的影響則有：4、振蕩頻率、振蕩頻率mlll221 21lll

19、 01()feoelieygggfgf30四、電感三點(diǎn)式與電容三點(diǎn)式的比較四、電感三點(diǎn)式與電容三點(diǎn)式的比較頻率不易調(diào)（調(diào)頻率不易調(diào)（調(diào)l，調(diào)節(jié)范圍?。?，調(diào)節(jié)范圍小）缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：(1)高次諧波成分小，輸出波形好高次諧波成分小，輸出波形好(2)振蕩頻率可以做得很高振蕩頻率可以做得很高缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：(2) 振蕩頻率不能太高振蕩頻率不能太高（1）輸出波形差）輸出波形差優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：頻率易調(diào)（調(diào)頻率易調(diào)（調(diào)c）oeciecoeciec31五、五、 lclc三點(diǎn)式振蕩器相位平衡條件的判斷準(zhǔn)則三點(diǎn)式振蕩器相位平衡條件的判斷準(zhǔn)則bce(1)xbe、 xce應(yīng)為同性質(zhì)的電抗元件；應(yīng)為同性質(zhì)的電抗元件；(

20、2) xcb 與與xce、 xbe的電抗性質(zhì)相反。的電抗性質(zhì)相反。結(jié)論：射同集（基）反結(jié)論：射同集（基）反(3) 對于振蕩頻率，應(yīng)滿足：對于振蕩頻率，應(yīng)滿足：0cbcebexxx32例例1 判斷下圖電路能否振蕩，能振蕩的屬于哪種類型振蕩器判斷下圖電路能否振蕩，能振蕩的屬于哪種類型振蕩器。33分析：分析：,)(3bcbece串聯(lián)為為感抗為感抗clxxxa,)(3bcbece串聯(lián)為為容抗為容抗lcxxxb呈容性時(shí)可能振蕩呈容性時(shí)可能振蕩當(dāng)當(dāng)cl3呈感性時(shí)可能振蕩呈感性時(shí)可能振蕩當(dāng)當(dāng)lc3為電感三點(diǎn)式振蕩器為電容三點(diǎn)式振蕩器34,)(3bcbece并聯(lián)為為容抗為容抗lcxxxc呈感性時(shí)可能振蕩呈感性

21、時(shí)可能振蕩當(dāng)當(dāng)3lccbc為容抗并聯(lián)為并聯(lián)為bc11be22ce,)(xclxclxd感感性性時(shí)時(shí)可可能能振振蕩蕩呈呈、當(dāng)當(dāng)2211clcl為電感三點(diǎn)式振蕩器為電容三點(diǎn)式振蕩器35(e)經(jīng)判斷滿足相位平衡條件，故經(jīng)判斷滿足相位平衡條件，故可能振蕩，為共基調(diào)射型互感耦可能振蕩，為共基調(diào)射型互感耦合振蕩器。合振蕩器。 1 2345 (f)經(jīng)判斷滿足相位平衡條件，故經(jīng)判斷滿足相位平衡條件，故可能振蕩，為共射調(diào)基型互感耦可能振蕩，為共射調(diào)基型互感耦合振蕩器。合振蕩器。 36例例2min021)2( ,1:,uh50,pf300,pf100aflcc倍數(shù)放大器所需的最小放大為維持振蕩，）振蕩頻率（求考畢

22、茲電路見圖，已知mhzcccclf2161030010100103001010010502121) 1 (12121212621210解：333. 0300100,1)2(21min ccffa3333. 01min a37例例3系？與回路諧振頻率有何關(guān)振蕩頻率種情況是否都能振蕩，試分析上述），（）（種情況：設(shè)有以下蕩器的等效電路，圖示是一個(gè)三回路的振03322113322112212fclclclclclcl 性見上圖性見上圖串聯(lián)諧振回路的阻抗特串聯(lián)諧振回路的阻抗特）（射同集反射同集反則則三端式振蕩器的組成原三端式振蕩器的組成原知識點(diǎn)：知識點(diǎn)：lc2:)1( z90-900 0lc38333

23、222111222，解解：設(shè)設(shè) fff為電容三點(diǎn)式振蕩器。為電容三點(diǎn)式振蕩器。呈感性呈感性呈容性，呈容性，、此時(shí)此時(shí)時(shí)能振蕩時(shí)能振蕩滿足滿足）（,2332211321321332211clclclfffffffclclclc 為電感三點(diǎn)式振蕩器為電感三點(diǎn)式振蕩器呈容性呈容性呈感性呈感性、時(shí)能振蕩，此時(shí)時(shí)能振蕩，此時(shí)滿足滿足）（,1332211321321332211clclclfffffffclclclc z90-900 0lc394.4 振蕩器的頻率穩(wěn)定原理振蕩器的頻率穩(wěn)定原理一、頻率穩(wěn)定度的定義一、頻率穩(wěn)定度的定義 頻率穩(wěn)定度的定義：頻率穩(wěn)定度的定義：40按照時(shí)間間隔長短的不同，頻率穩(wěn)定度

24、分為按照時(shí)間間隔長短的不同，頻率穩(wěn)定度分為一天以上乃至幾個(gè)月內(nèi)振蕩頻率相對變化量一天以上乃至幾個(gè)月內(nèi)振蕩頻率相對變化量主要由于器件老化。主要由于器件老化。一天之內(nèi)振蕩頻率的相對變化量一天之內(nèi)振蕩頻率的相對變化量主要由于溫度、電源電壓等外界因素變化主要由于溫度、電源電壓等外界因素變化長期頻率穩(wěn)定度長期頻率穩(wěn)定度短期頻率穩(wěn)定度短期頻率穩(wěn)定度瞬時(shí)頻率穩(wěn)定度瞬時(shí)頻率穩(wěn)定度秒或毫秒內(nèi)振蕩頻率的相對變化量秒或毫秒內(nèi)振蕩頻率的相對變化量由電路內(nèi)部噪聲或突發(fā)性干擾引起。由電路內(nèi)部噪聲或突發(fā)性干擾引起。中波廣播電臺發(fā)射機(jī)的頻率穩(wěn)定度為中波廣播電臺發(fā)射機(jī)的頻率穩(wěn)定度為510電視發(fā)射機(jī)的頻率穩(wěn)定度為電視發(fā)射機(jī)的頻率

25、穩(wěn)定度為710 標(biāo)準(zhǔn)信號發(fā)生器的頻率穩(wěn)定度為標(biāo)準(zhǔn)信號發(fā)生器的頻率穩(wěn)定度為 910 810 41z yffyz )()(fy 二、頻率不穩(wěn)定的原因二、頻率不穩(wěn)定的原因 晶體管晶體管 反饋網(wǎng)絡(luò)反饋網(wǎng)絡(luò) lc選頻選頻網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)y z f uiic1uc1ufc42z )(fy 二、頻率不穩(wěn)定的原因二、頻率不穩(wěn)定的原因 晶體管晶體管 反饋網(wǎng)絡(luò)反饋網(wǎng)絡(luò) lc選頻選頻網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)y z f uiic1uc1ufyftgq 20 c02 qarctgz0c振蕩頻率：振蕩頻率：并聯(lián)諧振回路的相角：并聯(lián)諧振回路的相角： yf)211(00yfctgq 、率率不不穩(wěn)穩(wěn)。三三者者的的變變化化都都會會引引起起頻頻的的函函數(shù)

26、數(shù)，是是振振蕩蕩器器的的工工作作頻頻率率yf tgq0c43具體分析導(dǎo)致頻率不穩(wěn)定的因素：具體分析導(dǎo)致頻率不穩(wěn)定的因素：(3)負(fù)載變化負(fù)載變化 影響回路影響回路q值值（1）lc回路參數(shù)不穩(wěn)定回路參數(shù)不穩(wěn)定溫度溫度機(jī)械振動機(jī)械振動（2）晶體管參數(shù)不穩(wěn)定）晶體管參數(shù)不穩(wěn)定溫度溫度電源電壓電源電壓44三、振蕩器的穩(wěn)頻措施三、振蕩器的穩(wěn)頻措施2、提高振蕩回路的標(biāo)準(zhǔn)性、提高振蕩回路的標(biāo)準(zhǔn)性1、 減小外界因素變化的影響減小外界因素變化的影響溫度的影響溫度的影響 采用高穩(wěn)定度直流穩(wěn)壓電源采用高穩(wěn)定度直流穩(wěn)壓電源 采用金屬屏蔽罩采用金屬屏蔽罩 采用減震器采用減震器在振蕩器和負(fù)載之間加緩沖器在振蕩器和負(fù)載之間加

27、緩沖器電壓的影響電壓的影響負(fù)載的影響負(fù)載的影響電磁場的影響電磁場的影響振動的影響振動的影響將振蕩回路或整個(gè)振蕩器置于恒溫槽將振蕩回路或整個(gè)振蕩器置于恒溫槽45q1 三、振蕩器的穩(wěn)頻措施三、振蕩器的穩(wěn)頻措施3、 提高回路的品質(zhì)因數(shù)提高回路的品質(zhì)因數(shù)4、選用高穩(wěn)定度的振蕩電路、選用高穩(wěn)定度的振蕩電路據(jù)據(jù)lc回路的特性回路的特性,q值越大值越大, 相頻特性曲線越陡峭相頻特性曲線越陡峭,相位越穩(wěn)定。相位越穩(wěn)定。如克拉波振蕩電路、西勒振蕩電路、石英晶體振蕩電路。如克拉波振蕩電路、西勒振蕩電路、石英晶體振蕩電路。1 qq 464.5 高穩(wěn)定度的高穩(wěn)定度的lc振蕩器振蕩器一一 、一般電容三點(diǎn)式振蕩電路的穩(wěn)定

28、性分析、一般電容三點(diǎn)式振蕩電路的穩(wěn)定性分析 lccccccccccieoeieoe1)()()(02121 工作狀態(tài)和外界條件的工作狀態(tài)和外界條件的變化都會改變變化都會改變c cieie和和c coeoe的值，的值，從而改變振蕩頻率從而改變振蕩頻率f f0 0，導(dǎo)致，導(dǎo)致f f0 0不穩(wěn)定。不穩(wěn)定。oeciec47二二 、串聯(lián)改進(jìn)型電容三點(diǎn)式振蕩器（克拉潑振蕩器、串聯(lián)改進(jìn)型電容三點(diǎn)式振蕩器（克拉潑振蕩器clappclapp）3c c3 c1 ， c3 c2 3211111cccc 302121lclcf 振蕩頻率：振蕩頻率：oeciecoeccc 11故故比比較較穩(wěn)穩(wěn)定定無無關(guān)關(guān)與與,0oei

29、eccfieccc 22優(yōu)點(diǎn)：頻率可調(diào)優(yōu)點(diǎn)：頻率可調(diào)0330,1 可改變可改變調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)clc 不不受受影影響響改改變變fccccf3211 480g,113111ccccccp 接接入入系系數(shù)數(shù)：020gpgec 的的電電導(dǎo)導(dǎo)：、折折合合到到 ,03 c克拉潑振蕩器的缺點(diǎn)克拉潑振蕩器的缺點(diǎn)：限制。限制。故振蕩器的上限頻率受故振蕩器的上限頻率受減小可能導(dǎo)致停振減小可能導(dǎo)致停振,3c0g ceurgpc003但但 波段范圍不寬，波段內(nèi)輸出幅度不平穩(wěn)，波段覆蓋系數(shù)波段范圍不寬，波段內(nèi)輸出幅度不平穩(wěn)，波段覆蓋系數(shù)一般約為一般約為1.2-1.3, 實(shí)際中常用于固定頻率振蕩器實(shí)際中常用于固定頻率振蕩器。

30、.clapp電路的電路的主要缺點(diǎn)是：頻率不能太高，主要缺點(diǎn)是：頻率不能太高，49同一數(shù)量級同一數(shù)量級與與是可調(diào)電容是可調(diào)電容34,cc43211111ccccc 三三 、并聯(lián)改進(jìn)型電容三點(diǎn)式振蕩器（西勒振蕩器、并聯(lián)改進(jìn)型電容三點(diǎn)式振蕩器（西勒振蕩器seilerseiler）oeciecc3 c1 ， c3 c24c43cc )(11430ccllc振蕩頻率：振蕩頻率：故故比比較較穩(wěn)穩(wěn)定定無無關(guān)關(guān)與與,0oeiecc bce50改進(jìn)改進(jìn)：克拉波電路中是改變：克拉波電路中是改變c3來調(diào)節(jié)頻率，而來調(diào)節(jié)頻率，而c3的改變的改變會會影影響接入系數(shù)響接入系數(shù)p， 從而可能導(dǎo)致停振。但西勒電路中，改變從而

31、可能導(dǎo)致停振。但西勒電路中，改變c4來調(diào)節(jié)頻率，而來調(diào)節(jié)頻率，而c4的改變的改變不會不會影響接入系數(shù)影響接入系數(shù)p。,113111ccccccp 接接入入系系數(shù)數(shù)：相對克拉潑振蕩器的改進(jìn)之處相對克拉潑振蕩器的改進(jìn)之處：0g0g020gpgec的電導(dǎo)：、折合到不變不變但ceugcc0404, 故西勒電路的優(yōu)點(diǎn)：振蕩頻率可以很高，且故西勒電路的優(yōu)點(diǎn)：振蕩頻率可以很高，且在波段內(nèi)振幅比在波段內(nèi)振幅比較穩(wěn)定，較穩(wěn)定，調(diào)諧范圍比較寬，實(shí)際中常用于波段振蕩器調(diào)諧范圍比較寬，實(shí)際中常用于波段振蕩器。51例：lccmhzfpfcpfcpfc、試求：振蕩器的頻率范圍為，反饋系數(shù)示。已知一振蕩器等效電路如圖425

32、31;32 . 14 . 0,25012,20,600pffccccccf15004 . 0600/1/1122112 解：解：-+ceu-+fu分析：本題是一個(gè)西勒電路。分析：本題是一個(gè)西勒電路。52uhlpfcpfcpfcccllcfccllcf2 .62,3 .1320,12010)20(212110310)20(2121102 . 14min5max512min54min6max012max54max6min0 lcfcccccccc 21,05432313回路的總電容回路的總電容534.6 晶體振蕩電路晶體振蕩電路以石英諧振器作選頻網(wǎng)絡(luò)以石英諧振器作選頻網(wǎng)絡(luò)的反饋振蕩器稱為石英晶體振

33、蕩器的反饋振蕩器稱為石英晶體振蕩器 其頻率穩(wěn)定度可達(dá)其頻率穩(wěn)定度可達(dá) ，而，而lc回路的一般不超過回路的一般不超過9101110510 因?yàn)槭⒅C振器具有極高的因?yàn)槭⒅C振器具有極高的q值和良好的穩(wěn)定性值和良好的穩(wěn)定性54一、一、 石英晶體及其特性石英晶體及其特性 從一塊晶體上按一定從一塊晶體上按一定的方位角切割成的薄片的方位角切割成的薄片稱為晶片稱為晶片化學(xué)成分：化學(xué)成分：sio21. 石英晶體的結(jié)構(gòu)和基本特性石英晶體的結(jié)構(gòu)和基本特性基本特性：基本特性：壓電效應(yīng)壓電效應(yīng)極板間加電場極板間加電場晶體產(chǎn)生機(jī)械變形晶體產(chǎn)生機(jī)械變形反壓電效應(yīng)：反壓電效應(yīng)： 正壓電效應(yīng)：正壓電效應(yīng)：極板間加機(jī)械力極板

34、間加機(jī)械力晶體產(chǎn)生電場晶體產(chǎn)生電場交變電壓交變電壓機(jī)械振動機(jī)械振動交變電壓交變電壓當(dāng)交變電壓頻率當(dāng)交變電壓頻率 = 固有頻率時(shí)，振幅最大。固有頻率時(shí)，振幅最大。壓電諧振壓電諧振當(dāng)晶體幾何尺寸和結(jié)構(gòu)一定時(shí)，它本身有一固定的當(dāng)晶體幾何尺寸和結(jié)構(gòu)一定時(shí)，它本身有一固定的機(jī)械振動頻率。機(jī)械振動頻率。552. 石英晶體的等效電路石英晶體的等效電路 lq :動態(tài)電感動態(tài)電感,表征質(zhì)量表征質(zhì)量 幾十幾十mh 幾百幾百hrq :動態(tài)電阻動態(tài)電阻,表征表征摩擦損耗摩擦損耗 幾幾百歐幾幾百歐jt符號符號等效電路等效電路 c0 :靜態(tài)電容靜態(tài)電容,約25pfqqqqq01clrrlq 故晶體故晶體 q值很高，一般為

35、幾萬至幾百萬值很高，一般為幾萬至幾百萬 cq :動態(tài)電容動態(tài)電容,表征彈性表征彈性pf141010 56jt符號符號等效電路等效電路qqclf 21q 串聯(lián)諧振頻率串聯(lián)諧振頻率:并聯(lián)諧振頻率：并聯(lián)諧振頻率： 21 q0q0qpcccclf 0q1ccfq 通常通常0ccq 所以所以稍大一些稍大一些比比 qpff10 xccq)1.(1)1( xnxxnqqqpfccff02 )21(0ccffqqp 573. 石英晶體的電抗特性石英晶體的電抗特性fxfpfq容性容性感性忽略忽略 時(shí)，總阻抗為時(shí)，總阻抗為qr呈感性呈感性呈容性呈容性相當(dāng)于短路相當(dāng)于短路x=0時(shí)，時(shí)，當(dāng)當(dāng)qff 時(shí)，時(shí)，或或當(dāng)當(dāng)p

36、qffff 時(shí)，當(dāng)pqfff時(shí)，時(shí)，當(dāng)當(dāng)pff x相當(dāng)于開路相當(dāng)于開路)( )( )( )( 22221111111qqqeepooqqojlczjjxj ccjlcc x0584、 石英晶體的使用注意事項(xiàng)石英晶體的使用注意事項(xiàng)利利用用二二項(xiàng)項(xiàng)式式展展開開, ,并并忽忽略略高高次次項(xiàng)項(xiàng)可可得得: :loqqloloqqloqloqqncccfcccccfcccccclf 1)(21 10 lqcccx標(biāo)稱頻率標(biāo)稱頻率fnjtcl負(fù)載電容負(fù)載電容:外接一定的負(fù)載電容外接一定的負(fù)載電容cl時(shí)所對應(yīng)的頻率時(shí)所對應(yīng)的頻率)(21(0lqqncccff 59二、二、 晶體振蕩器晶體振蕩器并聯(lián)型晶體振蕩器

37、并聯(lián)型晶體振蕩器串聯(lián)型晶體振蕩器串聯(lián)型晶體振蕩器 fq f fp，晶體，晶體作電感元件使用作電感元件使用f =fq ，晶體，晶體作短路元件使用作短路元件使用601、 并聯(lián)型晶體振蕩器并聯(lián)型晶體振蕩器皮爾斯皮爾斯密勒密勒兩種基本類型電路兩種基本類型電路61典型典型皮爾斯皮爾斯電路電路qlqlccccccc 00)(負(fù)載電容負(fù)載電容cl回路總電容回路總電容clfq210lqqcccf0101ccffqqpqff 0pff 0之間，晶體等效為電感和在可見振蕩頻率pqfff0調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)c3可使其工作在標(biāo)稱頻率上可使其工作在標(biāo)稱頻率上622、 串聯(lián)型晶體振蕩器串聯(lián)型晶體振蕩器jt632312310)(21

38、ccccccclcf ，電電路路諧諧振振頻頻率率 qff 0設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)時(shí)時(shí)應(yīng)應(yīng)使使舉例：舉例：64 機(jī)械振動的諧波稱為泛音。機(jī)械振動的諧波稱為泛音。 利用基頻振動稱為利用基頻振動稱為基頻晶體基頻晶體，利于泛音振動稱為，利于泛音振動稱為泛音晶體泛音晶體。 石英晶體基頻越高，晶片越薄，加工難并易碎，故要求石英晶體基頻越高，晶片越薄，加工難并易碎，故要求頻率高時(shí)使用泛音頻率。多用三次和五次的。頻率高時(shí)使用泛音頻率。多用三次和五次的。奇次奇次3、 泛音晶體振蕩器泛音晶體振蕩器晶體完整的等效電路晶體完整的等效電路65l1c1回路電抗曲線回路電抗曲線cl3、 泛音晶體振蕩器泛音晶體振蕩器 nnnfffn 0

39、12mhzfn1 設(shè)設(shè)（1）對基頻和三次泛音，回路呈感）對基頻和三次泛音，回路呈感性，使電路不滿足振蕩的相位條件，性，使電路不滿足振蕩的相位條件，不能產(chǎn)生振蕩。不能產(chǎn)生振蕩。要構(gòu)成要構(gòu)成5mhz五次泛音五次泛音晶體振蕩器，則晶體振蕩器，則mhzfmhz5301 f01（2）對五次泛音頻率）對五次泛音頻率呈容性呈容性，使電路構(gòu)成電容三點(diǎn)式振蕩器。使電路構(gòu)成電容三點(diǎn)式振蕩器。（3）對七次及以上泛音，電路雖）對七次及以上泛音，電路雖也構(gòu)成電容三點(diǎn)式，也構(gòu)成電容三點(diǎn)式，但但l1c1回路的回路的等效容抗減小，不能滿足振幅起振等效容抗減小，不能滿足振幅起振條件，條件，也不能產(chǎn)生振蕩。也不能產(chǎn)生振蕩。664.7 rc振蕩器振蕩器較較低低的的振振蕩蕩頻頻率率一一般般都都采采用用 rc 振振蕩蕩器器 結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)簡簡單單 經(jīng)經(jīng)濟(jì)濟(jì)方方便便rc 振振蕩蕩器器的的主主要要優(yōu)優(yōu)點(diǎn)點(diǎn): : 根根據(jù)據(jù)rc網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)絡(luò)不不同同可可將將rc振振蕩蕩器器分分為為: : 相相移移振振蕩蕩器器 橋橋式式