通信電子電路第四章 第1～5節(jié)

第4章正弦波振蕩器4.1概述4.2反饋型正弦波自激振蕩器基本原理4.3三點(diǎn)式LC振蕩器4.4改進(jìn)型電容三點(diǎn)式振蕩器4.5振蕩器的頻率穩(wěn)定問題4.6石英晶體諧振器4.7石英晶體振蕩器電路4.8陶瓷振子和陶瓷振子電路

4.9單片集成振蕩電路E1648

本章內(nèi)容返回總目錄本章重點(diǎn)與難點(diǎn)（一）本章重點(diǎn)1.振蕩器的種類及應(yīng)用；2.三點(diǎn)式振蕩器；

3.改進(jìn)型電容三點(diǎn)式振蕩器，即克拉潑電路和西勒電路；4.振蕩器的頻率穩(wěn)定問題；

5.壓電效應(yīng)，石英晶體諧振器；石英晶體振蕩器電路。（二）本章難點(diǎn)克拉潑電路和西勒電路

4.1概述

振蕩器是指在沒有外加信號作用下的一種自動將直流電源的能量變換為一定波形的交變振蕩能量的裝置。一、正弦波振蕩器的應(yīng)用1.在信息傳輸系統(tǒng)的各種發(fā)射機(jī)中，就是把主振器（振蕩器）所產(chǎn)生的載波，經(jīng)過放大、調(diào)制而把信息發(fā)射出去的。2.在超外差式的各種接收機(jī)中，是由振蕩器產(chǎn)生一個(gè)“本地振蕩”信號，送入混頻器，才能將高頻信號變成中頻信號。

4.1概述______________________________________________3.在研制、調(diào)測各類電子設(shè)備時(shí)，常常需要信號源和各種測量儀器，在這些儀器中大多包含有振蕩器。例如高頻信號發(fā)生器、音頻信號發(fā)生器、Q表以及各種數(shù)字式測量儀表等。4.在工業(yè)生產(chǎn)中的高頻加熱、超聲焊接以及電子醫(yī)療器械也都廣泛應(yīng)用振蕩器?？梢娬也ㄕ袷幤髟陔娮蛹夹g(shù)領(lǐng)域里有著廣泛的應(yīng)用。正弦波振蕩器的作用：1．發(fā)射機(jī)中產(chǎn)生載波信號2．接收機(jī)中產(chǎn)生混頻用本機(jī)振蕩3．做測試信號

4.高頻能量

二、振蕩器的種類1.工作原理反饋式振蕩器負(fù)阻式振蕩器我們只討論反饋式振蕩器。2.按選頻網(wǎng)絡(luò)（元件組成）RC振蕩器高頻電路中一般不用LC振蕩器(石英晶體）3.按振蕩器所產(chǎn)生的波形正弦波振蕩器高頻電路中采用非正弦波振蕩器本書只介紹LC正弦波振蕩器。主要討論正弦波振蕩器的基本原理。將詳細(xì)分析各種正弦波振蕩器的振蕩與穩(wěn)頻原理，并對幾種典型振蕩電路進(jìn)行分析。4.2反饋型正弦波自激振蕩器基本原理

4.2.1、從調(diào)諧放大到自激振蕩調(diào)諧放大器電路，輸入信號經(jīng)耦合，加到晶體管基極和發(fā)射極之間，以ube

表示，在諧振回路兩端得到已經(jīng)放大的信號uce

，再經(jīng)過互感M2從線圈次級得到輸出信號uo，如果把

uo再送回到輸入端，uo的相位和大小同原來的輸入信號ui一樣，就成為自激振蕩器了。

4.2.2

自激振蕩的平衡條件

1、反饋是正反饋2反饋信號必須足夠大4.2.3自激振蕩的起振條件1、反饋是正反饋2反饋信號必須足夠大

圖4-3互感反饋振蕩器4.3三點(diǎn)式LC振蕩器

一、組成原理

LC回路引出三個(gè)端點(diǎn)，分別同晶體管的三個(gè)電極相連的振蕩器，稱三點(diǎn)式振蕩器。

分為電容三點(diǎn)式和電感三點(diǎn)式。三點(diǎn)式電路相位平衡條件的判斷準(zhǔn)則1）與發(fā)射極相連的兩電抗Xce和Xbe性質(zhì)相同；2）Xcb和Xce、Xbe性質(zhì)相反?？偨Y(jié)為一句話為：——射同集（基）反該規(guī)律對于三點(diǎn)式電路有普遍意義。

LC振蕩器相位平衡的判斷條件Xce與Xbe性質(zhì)相同----射同Xcb與Xbe性質(zhì)相反---基反集反（1）電容三點(diǎn)式（2）電感三點(diǎn)式射同集（基）反——與射極相連的元件電抗性質(zhì)相同，與集電極、基極相連的元件的電抗性質(zhì)相反。該規(guī)律對于三點(diǎn)式電路有普遍意義。圖4-9電容三點(diǎn)式振蕩器圖4-12電感三點(diǎn)式振蕩器4.3.1、電容三點(diǎn)式振蕩器---“考畢茲”振蕩電路電容三點(diǎn)式振蕩器（考畢茲電路）振蕩頻率：Ci--晶體管的輸入電容Co--晶體管的輸出電容LC振蕩器的振蕩頻率不僅與諧振回路的LC元件的值有關(guān)，而且還與晶體管的輸入電容以及輸出電容有關(guān)。當(dāng)工作環(huán)境改變或更換管子時(shí)，振蕩頻率及其穩(wěn)定性就要受到影響。

(4-22)振蕩頻率：

如何減小Co、Ci

的影響，以提高頻率穩(wěn)定度呢？表面看來，加大回路電容C1與C2的電容量，可以減弱由于Co、Ci的變化對振蕩頻率的影響。但是這只適用于頻率不太高，C1和C2較大的情況。當(dāng)頻率較高時(shí)，過分地增加C1和C2，必然減小L的值（維持振蕩頻率不變），這就導(dǎo)致回路的Q值下降，振蕩幅度下降，甚至?xí)拐袷幤魍Ｕ?。這就有待于改進(jìn)。一、串聯(lián)改進(jìn)型電容反饋三點(diǎn)線路

（克拉潑電路）二、并聯(lián)改進(jìn)型電容反饋三點(diǎn)線路

（西勒電路）

4.4改進(jìn)型電容三點(diǎn)式電路4.4.1、串聯(lián)改進(jìn)型電容反饋三點(diǎn)線路（克拉潑電路）它的特點(diǎn)是把基本型的電容反饋三點(diǎn)線路集電極-基極支路的電感改用L-C串聯(lián)回路代替，這正是它的名稱的由來——串聯(lián)改進(jìn)型電容反饋三點(diǎn)線路，又叫“克拉潑”電路。選，時(shí)，振蕩頻率可近似寫成這就使Co和Ci幾乎與值無關(guān)，他們的變動對振蕩頻率的穩(wěn)定性就沒有什么影響了，提高了頻率穩(wěn)定度。使式成立的條件是C1和C2都要選得比較大。但是不是C1、C2

愈大愈好呢？為了說明這個(gè)問題，我們從分析回路諧振電阻入手。

克拉潑振蕩器雖然可以提高頻率穩(wěn)定度，但存在以下缺點(diǎn)：1）C1、C2如過大，則振蕩幅度就太低。2）當(dāng)減小C來提高f0

時(shí)，振蕩幅度顯著下降；當(dāng)C減到一定程度時(shí)，可能停振。因此限制了f0的提高。3）用作頻率可調(diào)的振蕩器時(shí)，振蕩幅度隨頻率增加而下降，在波段范圍內(nèi)幅度不平穩(wěn)，因此，頻率覆蓋系數(shù)（在頻率可調(diào)的振蕩器中，高端頻率和低端頻率之比稱為頻率覆蓋系數(shù)）不大，約為1.2~1.3。

二、并聯(lián)改進(jìn)型電容反饋三點(diǎn)線路

（西勒電路）1.電路特點(diǎn)：除了采用兩個(gè)容量較大的

C1、C2外，主要是把基本型的電容反饋線路集電極-基極支路改用LC并聯(lián)回路再與C3串聯(lián)，所以叫并聯(lián)改進(jìn)型，也叫“西勒”電路。2.諧振頻率：，易于起振，振蕩幅度增加，使在波段范圍內(nèi)幅度比較平穩(wěn)，頻率覆蓋系數(shù)較大，可達(dá)1.6~1.8。另外，西勒電路頻率定性好，振蕩頻率可以較高。因此，在短波、超短波通信機(jī)，電視接收機(jī)等高頻設(shè)備中得到廣泛的應(yīng)用。

“西勒”電路

振蕩器的頻率穩(wěn)定是一個(gè)十分重要的問題。例如:

通信系統(tǒng)的頻率不穩(wěn)，就會漏失信號而聯(lián)系不上；

測量儀器的頻率不穩(wěn)，就會引起較大的測量誤差；

在載波電話中，載波頻率不穩(wěn)，將會引起話音失真。4.5振蕩器的頻率穩(wěn)定問題一、振蕩器的頻率穩(wěn)定度

振蕩器的頻率穩(wěn)定度指標(biāo)是用頻率穩(wěn)定度來衡量的。頻率穩(wěn)定度有兩種表示方法：1.絕對頻率穩(wěn)定度。它是指在一定條件下實(shí)際振蕩頻率與標(biāo)準(zhǔn)頻率的偏差2.相對頻率穩(wěn)定度。它是指在一定條件下，絕對頻率穩(wěn)定度與標(biāo)準(zhǔn)頻率之間的比值常用的是相對頻率穩(wěn)定度，簡稱頻率穩(wěn)定度。注：“一定條件”可以指一定的時(shí)間范圍或一定的溫度或電壓變化范圍。例如，在一定時(shí)間范圍內(nèi)的頻率穩(wěn)定度可以分為以下幾種情況：短期穩(wěn)定度——一小時(shí)內(nèi)的相對頻率穩(wěn)定度。中期穩(wěn)定度——一天內(nèi)的相對頻率穩(wěn)定度；長期穩(wěn)定度——數(shù)月或一年內(nèi)的相對頻率穩(wěn)定度。

頻率穩(wěn)定度用10的負(fù)幾次方表示，次方絕對值越大，穩(wěn)定度越高。中波廣播電臺發(fā)射