通信電子線路第4章

第四章正弦波振蕩器4.1概述4.2反饋振蕩器的工作原理4.3LC正弦振蕩器4.4晶體振蕩器4.5壓控振蕩器4.6集成電路振蕩器4.7實用振蕩器電路正弦波振蕩器：能自動將直流電能轉(zhuǎn)換成（具有一定頻率和振幅的）正弦交流電能的電路。它與放大器的區(qū)別在于這種轉(zhuǎn)換不需外部信號的控制。振蕩器輸出的信號頻率、波形、幅度完全由電路自身的參數(shù)決定。應(yīng)用：通信電路中作載波，本振信號；信號源及無線電測量儀表中。

產(chǎn)生方式：反饋式振蕩器和負阻式振蕩器分類：頻率：低頻，高頻，微波振蕩器

輸出波形：正弦振蕩器和非正弦振蕩器要求：輸出功率大，效率高，波形失真小，頻率穩(wěn)定度高4.1概述4.2反饋振蕩器的工作原理4.2.1并聯(lián)諧振回路中的自由振蕩現(xiàn)象右上圖是一個并聯(lián)諧振回路與一個直流電壓源US的連接圖。Ｒe0是并聯(lián)回路的諧振電阻。在t＝０以前開關(guān)S接通1,使uc(０)=Us。在t=０時,開關(guān)S很快斷開1,接通2。根據(jù)電路分析基礎(chǔ)知識,可以求出在Ｒe0＞

的情況下,t＞０以后,并聯(lián)回路兩端電壓的表達式,即回路在欠阻尼情況下的零輸入響應(yīng)：當(dāng)諧振電阻較大時,并聯(lián)諧振回路兩端的電壓變化是一個振幅按指數(shù)規(guī)律衰減的正弦振蕩。其振蕩波形如右下圖所示。

開關(guān)K接在1端，Uo=AUi。這時將開關(guān)迅速地轉(zhuǎn)換到接于2端，去掉外部輸入，此時Uf=UoF=UiAF

若AF=1，則Uf=Ui，沒有輸入也能維持輸出，構(gòu)成了振蕩電路。回歸比：T=AF為反饋放大器的環(huán)路增益。

T>1：增幅振蕩；T<1：減幅振蕩反饋式振蕩器：

利用正反饋產(chǎn)生自激振蕩4.2反饋振蕩器的工作原理反饋式振蕩器的方框圖A12UiFKU04.2.1基本組成反饋系數(shù)：開環(huán)增益：

原始激勵：電源接通瞬間，相當(dāng)于接入脈沖跳變信號，此外，電路中還有噪聲，它們包含有豐富地頻率成分，但是幅度非常微弱。對于某一頻率ωg的信號若滿足：T(ωg)>1

，則每循環(huán)一次，幅度就增大一次，產(chǎn)生增幅振蕩，如圖所示。增幅振蕩等幅振蕩起振和穩(wěn)幅過程T>1T=1AUiUiA0U0QT<1減幅振蕩4.2.2振蕩的建立與振蕩條件一、振蕩的建立與穩(wěn)定1、基本原理

振蕩幅度增大，穩(wěn)幅電路使T(ωg)

降低，最終使T(ωg)=1，振蕩器進入穩(wěn)幅振蕩狀態(tài)。ωg稱為振蕩頻率，或叫作振蕩器的工作頻率注意：為振蕩頻率，為并聯(lián)諧振頻率。2、電路組成：放大器—完成能量轉(zhuǎn)換選頻網(wǎng)絡(luò)—完成頻率選擇及濾波反饋網(wǎng)絡(luò)—完成正反饋穩(wěn)幅電路—決定振蕩的穩(wěn)態(tài)振幅放大器選頻網(wǎng)絡(luò)反饋網(wǎng)絡(luò)2、平衡條件：T=1振幅平衡條件：｜T｜=｜A｜?｜F｜

=1

相位平衡條件：

T（）=φA+φ

F=2n(n=0,1,2,3…)相位平衡條件的含義----建立正反饋滿足振蕩平衡條件時，經(jīng)過穩(wěn)幅過程實現(xiàn)等幅輸出。1、

起振條件：T>1振幅起振條件：｜T｜=｜A｜?｜F｜

>1相位起振條件：

T（）=φA+φ

F=2n(n=0,1,2,3…)二、振蕩條件3、振蕩穩(wěn)定條件

當(dāng)振蕩器受到外部因素的干擾失去平衡后，能自動恢復(fù)到原來的平衡狀態(tài)，或能夠在原平衡狀態(tài)附近重建平衡的，稱為穩(wěn)定的平衡。穩(wěn)定條件分為振幅穩(wěn)定條件和相位穩(wěn)定條件，振幅穩(wěn)定條件是指當(dāng)外界因素造成振蕩幅度變化后，振蕩器能夠自動恢復(fù)原來振蕩幅度所需滿足的條件。相位穩(wěn)定條件是指相位平衡條件被破壞時，電路能夠重新建立相位平衡的條件。相位穩(wěn)定條件同時也是頻率穩(wěn)定條件，因為相位的變化必然引起頻率的變化。綜上所述振幅穩(wěn)定條件：

圖中A、B均為平衡點，其中A點為穩(wěn)定平衡點，當(dāng)某中擾動使電路離開A點（T≠1）時，電路會自動回到A點；B點是非穩(wěn)定平衡點，受到擾動時電路會停振（左移）或過渡到A點（右移）。

上圖的電路中起始擾動電壓必須大于UiB，稱為硬激勵；下圖的電路開機即可振蕩，稱為軟激勵。振蕩電路應(yīng)避免硬激勵狀態(tài)。ABUiTUiBUiA1硬激勵T1AUiUiA軟激勵（1）振幅穩(wěn)定條件相位穩(wěn)定條件：負載回路相頻特性：增大，

T

減小相位條件的穩(wěn)定是靠增大，

T降低來實現(xiàn)的回路Q值越高穩(wěn)定性越好

AφT(ω)0A'Bω0φT(ω)（2）相位穩(wěn)定條件

圖中A點為穩(wěn)定平衡點，B點為非穩(wěn)定平衡點。4.2.3反饋振蕩電路判斷根據(jù)上述反饋振蕩電路的基本原理和應(yīng)當(dāng)滿足的起振、平衡和穩(wěn)定三個條件,判斷一個反饋振蕩電路能否正常工作,需考慮以下幾點：（1）可變增益放大器件(晶體管,場效應(yīng)管或集成電路)應(yīng)有正確的直流偏置,開始時應(yīng)工作在甲類狀態(tài),便于起振。（2）開始起振時,環(huán)路增益幅值A(chǔ)F(ω0)應(yīng)大于1。由于反饋網(wǎng)絡(luò)通常由無源器件組成,反饋系數(shù)F小于1,故A(ω0)必須大于1。共射、共基電路都可以滿足這一點。為了增大A(ω0),負載電阻不能太小。（3）環(huán)路增益相位在振蕩頻率點應(yīng)為2π的整數(shù)倍,即環(huán)路應(yīng)是正反饋。（4）選頻網(wǎng)絡(luò)應(yīng)具有負斜率的相頻特性。因為在振蕩頻率點附近,可以認為放大器件本身的相頻特性為常數(shù),而反饋網(wǎng)絡(luò)通常由變壓器、電阻分壓器或電容分壓器組成,其相頻特性也可視為常數(shù),所以相位穩(wěn)定條件應(yīng)該由選頻網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)。注意LC并聯(lián)回路阻抗的相頻特性和LC串聯(lián)回路導(dǎo)納的相頻特性是負斜率,而LC并聯(lián)回路導(dǎo)納的相頻特性和LC串聯(lián)回路阻抗的相頻特性是正斜率。以上第（1）點可根據(jù)直流等效電路進行判斷,其余3點可根據(jù)交流等效電路進行判斷。例4.1判斷下圖所示各反饋振蕩電路能否正常工作。其中（a）、（b）是交流等效電路,（ｃ）是實用電路。解:圖示三個電路均為兩級反饋,且兩級中至少有一級是共射電路或共基電路,所以只要其電壓增益足夠大,振蕩的振幅條件容易滿足。而相位條件：1、要求正反饋,2、是選頻網(wǎng)絡(luò)應(yīng)具有負斜率特性。（a）圖由兩級共射反饋電路組成,其瞬時極性如圖中所標注,所以是正反饋。LC并聯(lián)回路同時擔(dān)負選頻和反饋作用,且在諧振頻率點反饋電壓最強。在討論選頻網(wǎng)絡(luò)的相頻特性時,一定要注意應(yīng)采用其阻抗特性還是導(dǎo)納特性。對于（a）圖,LC并聯(lián)回路輸入是V2管集電極電流ic2,輸出是反饋到V1管b、e兩端的電壓ube1,所以應(yīng)采用其阻抗特性.根據(jù)并聯(lián)回路的阻抗相頻特性是負斜率。綜上所述,(a)圖電路也滿足相位條件,因此能夠正常工作（能振蕩）。（b）圖由共基—共集兩級反饋組成。根據(jù)瞬時極性判斷法,如把LC并聯(lián)回路作為一個電阻看待,則為正反饋。但LC并聯(lián)回路在諧振頻率點阻抗趨于無窮大,正反饋最弱。同時對于此LC并聯(lián)回路來說,其輸入是電阻Ｒe2上的電壓,輸出是電流,所以應(yīng)采用其導(dǎo)納特性。由于并聯(lián)回路導(dǎo)納的相頻特性是正斜率,所以不滿足相位穩(wěn)定條件。綜上所述,（b）圖電路不能正常工作（不能振蕩）。（c）圖與（b）圖不同之處在于用串聯(lián)回路置換了并聯(lián)回路。由于LC串聯(lián)回路在諧振頻率點阻抗趨于零,正反饋最強,且其導(dǎo)納的相頻特性是負斜率,滿足相位穩(wěn)定條件,所以（c）圖電路能正常工作（能振蕩）。(c)圖中在V2的發(fā)射極與V1的基極之間增加了一條負反饋支路,用以穩(wěn)定電路的輸出波形。4.2.4LC振蕩器的頻率穩(wěn)定度設(shè)實際工作頻率為f1，標稱頻率為f0絕對頻率偏差：相對頻率偏差：頻率穩(wěn)定度：在一定時間間隔內(nèi)振蕩頻率的相對變化量，即

頻率穩(wěn)定度是振蕩器最重要的性能指標之一。頻率穩(wěn)定，頻率穩(wěn)定是指當(dāng)外界條件發(fā)生變化時，振蕩器的實際工作頻率與標稱頻率間的偏差盡可能小。1頻率穩(wěn)定度的概念

對頻率穩(wěn)定度的要求視用途而異，一般的短波、超短波發(fā)射機的相對頻穩(wěn)度為10-4~10-5數(shù)量級；電視發(fā)射機為10-7數(shù)量級；衛(wèi)星通信發(fā)射機為10-9~10-11數(shù)量級。普通信號發(fā)生器為10-4~10-5數(shù)量級，高精度信號發(fā)生器為10-7~10-9數(shù)量級。用于國家時間標準的頻率源，要求在10-12數(shù)量級。2提高頻率穩(wěn)定度的措施二、提高振蕩回路的標準性一、減小外界因素的變化

采用恒溫槽減小溫度變化的影響；采用屏蔽措施減小磁場變化的影響；加入減振裝置減小機械振動的影響；采用隔離電路減小負載變化的影響等。

選用參數(shù)高度穩(wěn)定的L、C元件，如用石英晶體替代諧振回路的L，或者采用溫度補償來減小溫度變化對元件帶來的影響。已知：

與諧振回路元件參數(shù)L、C的關(guān)系為：，則

外界因素通過改變ω0、Qe和φf來影響ωg。其變化用全微分表示：

從公式可以看出，增大Qe和減小φf，可以減弱Δω0、ΔQe和Δφf造成的頻率偏移。-φf

Z()ω(a)

0變化的影響

0

0+

0

g

g+

g

Z()－φf

0

g

g+

gQeQe+

Q(b)Qe變化的影響ω－φf

Z()

0

g

g+

g(c)

f變化的影響－φf+?φfω右圖形象的表示了ω0、Qe和φf分別變化時ωg相應(yīng)的變化過程。三、選取合理的電路形式減小晶體管對振蕩頻率的影響選取合理的電路形式或采用自動調(diào)整電路來提高頻率穩(wěn)度是一項很重要的技術(shù)措施,如下一節(jié)介紹的改進型電容三點式電路和第7章將要介紹的自動頻率控制和鎖相環(huán)技術(shù)都是普遍應(yīng)用的例子。

也可采用加大回路總電容的方法可以減小極間電容的相對影響，但是大電容會使頻率調(diào)諧范圍變窄，使振蕩變?nèi)酰粶p弱三極管與回路之間的耦合，也就是將三極管以部分接入方式接入回路，也可以減小極間電容對諧振回路的影響；通過穩(wěn)定晶體管的工作點可以減小gm的變化，從而減小φf的變化，也能夠穩(wěn)定振蕩頻率等方法?；ジ旭詈戏答伿秸袷庪娐?/p>

利用互感耦合實現(xiàn)反饋振蕩4.3LC振蕩器改變同名端的位置，則反饋極性改變4.3.1互感耦合振蕩器發(fā)射極調(diào)諧R1R2ReCeCbCLUCCM集電極調(diào)諧MCbR2R1CLCcReUCCMR2UCCCLReCeR1基極調(diào)諧Cb

根據(jù)LC回路與三極管不同電極的連接方式分為集電極調(diào)諧型、發(fā)射極調(diào)諧型和基極調(diào)諧型電路，如圖所示

三種電路相比較，集電極調(diào)諧型電路在高頻輸出方面比其它兩種電路穩(wěn)定，而且輸出幅度大，諧波成分小。而基極調(diào)諧型電路的振蕩頻率可以在較寬的范圍內(nèi)變化，仍能保持振蕩幅度平穩(wěn)。

互感耦合振蕩器一般工作于工作頻率不太高的中、短波波段?；ジ旭詈险袷幤魇且揽烤€圈之間的互感耦合實現(xiàn)正反饋,所以,應(yīng)注意耦合線圈同名端的正確位置。為了滿足正反饋條件，必須正確地設(shè)置初，次級繞組的同名端。根據(jù)晶體三極管三個電極上輸出與輸入的相位關(guān)系，即射極與基極和集電極與射極為同相關(guān)系，而集電極與基極則為反相關(guān)系。因此，我們以射極為準，當(dāng)變壓器初、次級繞組與晶體管相接時，其同名端設(shè)置應(yīng)遵照如下規(guī)則：對于有抽頭的繞組，由于繞組有一端接地，因而電極與抽頭相接處的同名端，可移至另一不接地的繞組端處。以上規(guī)則是我們在實際判斷變壓器耦合振蕩器作為判別是否滿足相位條件的依據(jù)。同時,耦合系數(shù)Ｍ要選擇合適,使之滿足振幅起振條件?；ジ旭詈险袷幤麟娐氛答伒呐袛喾椒ㄉ錁O相接的繞組端與基極或集電極相接的繞組端應(yīng)為同名端，否則不滿足正反饋條件。這一規(guī)則也可以概括為“射基（集）同名”。對于場效應(yīng)管，根據(jù)兩管電極間的對應(yīng)關(guān)系，則為“源柵（漏）同名”例4.2判斷下圖所示互感耦合振蕩電路能否正常工作。解:圖(a)、(b)分別為射、基同名和源、漏同名，滿足相位條件，(c)由于是抽頭，因而電極與抽頭相接處的同名端，可移至另一不接地的繞組端處，所以射、基同名，滿足相位條件。(d)在V1的發(fā)射極與V2的發(fā)射極之間斷開。從斷開處向左看,將V1的eb結(jié)作為輸入端,V2的ec結(jié)作為輸出端,可知這是一個共基—共集反饋電路,振幅條件是可以滿足的,所以只要相位條件滿足,就可起振。利用瞬時極性判斷法,根據(jù)同名端位置,有ue1↑→uc1↑→ub2↓→ue2（ue1）↓,可見是負反饋,不能起振。如果把變壓器次級同名端位置換一下,則可改為正反饋。而變壓器初級回路是并聯(lián)LC回路,作為V1的負載,此處應(yīng)考慮其阻抗特性，由于滿足相位穩(wěn)定條件,因此可以正常工作。4.3.2三端式振蕩器一、三端式振蕩器構(gòu)成原則：構(gòu)成原則：射同它反，即與發(fā)射極相連的兩電抗X1、X2性質(zhì)相同；X3與X1、X2的電抗性質(zhì)相反。若為場效應(yīng)管，則管腳對應(yīng)關(guān)系為：bec

gsdX1、X2、X3組成諧振回路諧振時：X1+X2+X3=0回路電流處處相同＝I∴構(gòu)成正反饋：X1、X2為同性質(zhì)電抗X1X2X3ufu0Iui兩種典型的三端式振蕩器的簡化電路：左圖：電容三端式電路，又稱為考畢茲電路，它的反饋電壓取自C1和C2組成的分壓器；右圖：電感三端式電路，又稱為哈特萊電路，它的反饋電壓取自L1和L2組成的分壓器。X1X2X3ufu0IuiX1X2X3ufu0Iui二、電容三端式振蕩器R1、R2、Re

為直流偏置電阻；振蕩產(chǎn)生后作為自偏壓電阻，穩(wěn)幅作用。Lc高頻扼流圈，防止電源旁路Ce旁路電容、Cb

隔直流電容L、C1、C2

構(gòu)成諧振回路，決定振蕩頻率：CbR2R1R2ReCeC1C2LLCUCCRb包含在gie中；yfe=gm忽略晶體管內(nèi)部反饋：yre=0Cie、

Coe

包含在C1

、C2；gL'是集電極等效負載;Zce為三極管c、e端的等效阻抗；RbC1C2LRieC1C2LgiegoegL'gieUiUfU0gmUiZce拆環(huán)等效電路拆環(huán)：將閉合反饋環(huán)路的輸入端斷開，考慮到輸入回路對輸出回路的影響，在輸出端加入gie。一般?。篎=0.1～0.5，起振時T=3～5電容三端式振蕩器的特點：優(yōu)點：輸出波形較好，工作頻率較高，主要是由于其反饋支路采用了電容元件，高頻時電抗小，能較好的濾除高次諧波。若直接采用極間電容代替回路電容，工作頻率可以提高很多。缺點：頻率不易調(diào)整，因為改變回路電容會同時改變反饋系數(shù)，甚至可能造成回路停振。三、電感三端式振蕩器緊耦合時，反饋系數(shù)為線圈匝數(shù)比L1L2Cu0uiCL2L1giegoegL'gieUiUfU0gmUiZce拆環(huán)等效電路通過改變回路電容調(diào)整頻率時，基本不影響F；但產(chǎn)生信號的頻率較低；由于反饋電壓取自L2，使輸出含有較大的諧波電壓。兩種振蕩器的比較電容三點式電感三點式改變C1、C2比值來改變F能夠振蕩的最高頻率較高：極間電容與C1、C2并聯(lián)。輸出電壓波形好：c、e間接C2，高次諧波阻抗小，諧波電壓小。改變抽頭位置來改變F能夠振蕩的最高頻率較低：極間電容與L1、L2并聯(lián),高頻時會改變電抗性質(zhì)。輸出電壓波形差：c、e間接L2，高次諧波阻抗大，諧波電壓大。解:由圖可知,只要滿足三點式組成法則,該振蕩器就能正常工作。若組成電容三點式,則在振蕩頻率f01處,Ｌ1Ｃ1回路與Ｌ2Ｃ2回路應(yīng)呈現(xiàn)容性,Ｌ3Ｃ3回路應(yīng)呈現(xiàn)感性。所以應(yīng)滿足f1≤f2＜f01＜f3或f2＜f1＜f01＜f3。若組成電感三點式，則在振蕩頻率f02處，Ｌ1Ｃ1回路與Ｌ2Ｃ2回路應(yīng)呈現(xiàn)感性,Ｌ3Ｃ3回路應(yīng)呈現(xiàn)容性。所以應(yīng)滿足f3<f02＜f2≤f1或f3<f02＜f1<f2。例4.3在下圖所示振蕩器交流等效電路中,三個LC并聯(lián)回路的諧振頻率分別是：，試問f1、f2、f3滿足什么條件時該振蕩器能正常工作？且相應(yīng)的振蕩頻率是多少？在兩種情況下,振蕩頻率的表達式均為：兩種改進型電容反饋式振蕩器引入：晶體管各個電極與電抗元件并聯(lián)，極間電容對振蕩器的影響很大，為提高頻率穩(wěn)定性，要盡量減小晶體管與回路的耦合。四、克拉潑振蕩器晶體管以部分接入方式與回路連接C3小，C主要由C3決定，C3小，頻率可調(diào)范圍小。C1C2C3LR1R2ReLRCUCCC1C2C3CbCbR1R2ReLRCUCCC1C2C4C3五、西勒振蕩器振蕩頻率主要C4由決定，可調(diào)范圍大。C4的變化對三極管對回路接入系數(shù)n1和F都不改變，展寬了工作頻帶，常用于頻率可調(diào)的振蕩器。接入系數(shù)與克拉潑電路相同4.4晶體振蕩器優(yōu)點：頻率穩(wěn)定度高。缺點：單頻工作——標稱頻率。串聯(lián)諧振頻率：并聯(lián)諧振頻率：(Cq<<C0)

q

0X0感性容性容性C0Cq1Lq1Rq1iu~+-JT4.4.1石英晶體諧振特性

并聯(lián)型晶體振蕩器：含有石英晶體的電容三端式振蕩器，也稱為皮爾斯振蕩器，如圖所示。振蕩器的振蕩頻率在晶體的串聯(lián)諧振與并聯(lián)諧振頻率之間，晶體等效為一個非線性電感。4.4.2晶體振蕩器電路一、并聯(lián)型晶體振蕩器（皮爾斯振蕩電路）皮爾斯振蕩電路由圖（b）可以看出,皮爾斯電路類似于克拉潑電路,但由于石英晶振中Cq極小,Qq極高,所以皮爾斯電路具有以下一些特點：

（1）振蕩回路與晶體管、負載之間的耦合很弱。晶體管c、b端,c、e端和e、b端的接入系數(shù)分別是：三個接入系數(shù)一般均小于10-3～10-4,所以外電路中的不穩(wěn)定參數(shù)對振蕩回路影響很小,提高了回路的標準性。（2）振蕩頻率幾乎由石英晶振的參數(shù)決定,而石英晶振本身的參數(shù)具有高度的穩(wěn)定性。例4.5下圖為例4.5題：（a）是一個數(shù)字頻率計晶振電路,試分析其工作情況。解:先畫出V1管高頻交流等效電路,如圖（b）所示,0.01μF電容較大,作為高頻旁路電路,V2管作射隨器。由高頻交流等效電路可以看到,V1管的c、e極之間有一個LC回路,其諧振頻率為:所以在晶振工作頻率5MHz處,此LC回路等效為一個電容?？梢?這是一個皮爾斯振蕩電路,晶振等效為電感,容量為3pF～10pF的可變電容起微調(diào)作用,使振蕩器工作在晶振的標稱頻率5MHz上。

密勒振蕩器：屬于電感三端式電路。晶體和L1C1回路均等效為電感，因此要求振蕩器工作頻率

g低于L1C1回路的固有諧振頻率

01。輸出波形較好，但有載Qe值低，與皮爾斯振蕩器相比，頻率穩(wěn)定度較低，為了減少三極管輸入電阻對石英晶體的影響，可以采用場效應(yīng)管代替三極管構(gòu)成振蕩電路。R1R2JTReCeL1C1UCC(a)密勒振蕩器C2L1C1C2JT(b)等效交流通路4.7

H200pF3~10PF20PF5MHZUCC0.010.120330pF20K5.6Kuo4.7

H330pF200pF3~10pF20pF5MHz15MHzUCCC16.6

HL1220pF430pF20pF3~15pF6.6

H430pF220pF3~15pF20pF泛音晶體振蕩器

串聯(lián)型晶體振蕩器：電路通過晶體形成正反饋，振蕩器的振蕩頻率等于晶體的串聯(lián)諧振頻率，即

o≈

s，晶體等效為選頻開關(guān)（一小電阻或近似短路線）。晶體工作于fs附近，呈現(xiàn)低阻抗，這時反饋最強且不帶來附加相移，因此在這個頻率上產(chǎn)生振蕩。

二、串聯(lián)型晶體振蕩器12V0.01F0.03FC1C2C3R1RcLReCbR2JT

圖所示電路，是一個電容三端式振蕩器，在諧振回路與三極管之間的反饋支路中接入了一個具有選頻能力的晶體。L、C1、C2、C3組成并聯(lián)諧振回路，振蕩頻率調(diào)諧在串聯(lián)諧振頻率處，石英諧振器阻抗最小為，相移為0，形成正反饋，滿足振幅和相位條件，產(chǎn)生振蕩。+24V2.4k2k1.5k2k3.9k4.3k2.4k680JT100pF10

10

0.04

10

20F20FL

下圖是某通信機用的9kHz串聯(lián)晶體振蕩器。9kHz石英諧振器串接在兩級放大器的反饋支路上，只有在晶體和負載電容CL所決定的串聯(lián)諧振頻率上，正反饋最強，才產(chǎn)生振蕩。第一級放大器采用諧振回路作負載，利用它的選頻作用，輸出端可以得到波形較好的正弦波。

4.5壓控振蕩電路4.5.1變?nèi)荻O管有些可變電抗元件的等效電抗值能隨外加電壓變化，將這種電抗元件接在正弦波振蕩器中，可使其振蕩頻率隨外加控制電壓而變化，這種振蕩器被稱為壓控正弦波振蕩器壓控振蕩器簡稱為VCO(VoltageControlledOscillator)，在頻率調(diào)制、頻率合成、鎖相環(huán)路、電視調(diào)諧器、頻譜分析儀等方面有著廣泛的應(yīng)用最常用的壓控電抗元件是變?nèi)荻O管變?nèi)荻O管簡介變?nèi)荻O管原理靜態(tài)直流偏壓將變?nèi)荻O管作為壓控電容接入LC振蕩器中，就組成了LC壓控振蕩器；一般可采用各種形式的三點式電路4.5.2變?nèi)荻O管壓控振蕩器為了使變?nèi)荻O管能正常工作，必須正確地給其提供靜態(tài)負偏壓和交流控制電壓，而且要抑制高頻振蕩信號對直流偏壓和低頻控制電壓的干擾，所以在電路設(shè)計時要適當(dāng)采用高頻扼流圈、旁路電容、隔直流電容等.在分析壓控振蕩器時，除正確畫出振蕩器的直流通路和高頻振蕩回路外，還需畫出變?nèi)荻O管的直流偏置電路與低頻控制回路對于高頻振蕩電路與低頻控制電路，應(yīng)仔細分析每個電容與電感的作用變?nèi)荻O管壓控振蕩器實例(一)LC壓控振蕩器及其高頻等效電路電路實質(zhì)上為一個西勒振蕩電路振蕩頻率的控制方法注意振幅對振蕩頻率的影響變?nèi)荻O管壓控振蕩器實例(二)壓控振蕩器的主要性能指標線性度壓控靈敏度：變?nèi)荻O管壓控振蕩器的頻率一電壓特性。一般情況下，其特性是非線性的，非線性程度與變?nèi)葜茢?shù)和電路結(jié)構(gòu)有關(guān)。在中心頻率附近較小區(qū)域內(nèi)線性較好，靈敏度也較高。4.5.3晶體壓控振蕩器為了提高壓控振蕩器中心頻率穩(wěn)定度,可采用晶體壓控振蕩器。在左圖所示晶體壓控振蕩器高頻等效電路中,晶振作為一個電感元件?？刂齐妷赫{(diào)節(jié)變?nèi)荻O管的電容值,使其與晶振串聯(lián)后的總等效電感發(fā)生變化,從而改變振蕩器的振蕩頻率。振蕩器振蕩在晶體的串聯(lián)諧振頻率上這種晶體壓控振蕩器比一般壓控振蕩器的性能更優(yōu)良，但它的頻率調(diào)整范圍較小4.6集成電路振蕩器4.6.1差分對管振蕩電路電路結(jié)構(gòu)說明LC回路兩端的振蕩電壓幅度不能太大，一般為200mV左右交流等效電路的分析優(yōu)點：截止區(qū)限幅的優(yōu)點奇對稱性的優(yōu)點4.6.2單片集成振蕩器電路E1648下圖是用E1648組成的100MHz晶體振蕩器，晶體標稱頻率為100MHz，LC回路應(yīng)調(diào)諧于晶體標稱頻率處，不過回路諧振頻率與標稱頻率偏差10%時仍能工作，但頻率穩(wěn)定度會受影響。實測此振蕩器的頻率穩(wěn)定度為10-5，輸出電壓峰—峰值不小于750mV。4.6.3運放振蕩器由運算放大器代替晶體管可以組成運放振蕩器,圖（a)是電感三點式運放振蕩器。圖(b)是晶體運放振蕩器,圖中晶體等效為一個電感元件,可見這是皮爾斯電路。運放振蕩器電路簡單,調(diào)整容易,但工作頻率受運放上限截止頻率的限制。(a)(b)其振蕩頻率：補充說明：

振蕩器中的幾種現(xiàn)象

在實際振蕩電路中，由于各種原因，還可能產(chǎn)生一些特殊的振蕩現(xiàn)象。如寄生振蕩，間歇振蕩，頻率占據(jù)，頻率拖曳等。這些振蕩現(xiàn)象一般應(yīng)盡量避免，但有時也可以利用間歇振蕩和頻率占據(jù)現(xiàn)象來實現(xiàn)某些功能。1寄生振蕩

寄生振蕩是指某些特定頻率上，由電路中某些集總參數(shù)和分布參數(shù)構(gòu)成的閉合環(huán)路，滿足振蕩條件而產(chǎn)生的自激振蕩，一般是疊加在正常振蕩的波形上，引起振蕩波形的畸變。低頻寄生振蕩——由電路中的電感量較大的高頻扼流圈、電容量較大的隔直流電容或旁路電容所引起。超高頻寄生振蕩——分布參數(shù)（如引線電感、管子極間電容）所引起。RbCbCeReLCUBBUCCUfUbU0(a)t1t2UBBubtt(b)2間歇振蕩

如果振蕩電路中某些元件參數(shù)選擇不當(dāng)，就會產(chǎn)生間歇振蕩，這時輸出電壓的波形如下圖(b)所示。電源接通后，振蕩建立速度快，振蕩電壓迅速增加，管子進入非線性區(qū)域，實現(xiàn)穩(wěn)幅，振蕩很容易趨于穩(wěn)定（圖b的t1~t2時間段內(nèi)）。如果在t2時刻，UBB繼續(xù)變負，振蕩幅度會有所減小，A也隨之下降，造成環(huán)路增益小于1，若在此期間偏壓不能迅速建立，則振蕩迅速衰減到零，停振，直到偏壓又增加到起振時的電壓，開始新一輪振蕩。

為防止間歇振蕩的產(chǎn)生，偏置電壓的變化速度必須跟上振蕩振幅的變化速度。為此，可以通過增大回路的值來減小振蕩振幅的變