高频电子技术第3章-正弦波振荡器课件.ppt

1、第3章 正弦波振荡器第3章 正弦波振荡器 知识点 正弦波振荡器组成及工作条件 幅度条件和相位条件 三点式振荡电路 石英晶体振荡器第3章 正弦波振荡器 重点和难点 LC 振荡器的分析 石英晶体振荡器的应用第3章 正弦波振荡器 振荡器是一种能自动地将直流电源能量转换为一定波形的交变振荡信号能量的转换电路。它与放大器的区别在于这种转换电路不需外加激励信号，就能自行产生具有一定频率、波形和振幅的交流信号。根据所产生的波形不同，可将振荡器分为正弦波振荡器和非正弦波振荡器两大类。前者能产生正弦波 3.1 反馈振荡器的工作原理 3.1.1 振荡器的组成 任何一种反馈式正弦波振荡器，至少应包括以下三个组成部分

2、 1.放大电路。2.反馈、选频网络。3.稳幅环节。3.1.1 振荡器的组成 正弦波振荡器电路组成如图31所示。放大电路反馈、选频网络3.1.1 振荡器的组成 高频电子技术中主要通过以下三个指标来衡量正弦波振荡电路的优劣。（1）振荡频率（2）振荡频率的稳定度（3）振荡频率的可调节性 首先，假定振荡已经建立，下面研究电路应满足什么条件，才能维持振荡，即振荡器平衡条件。放大器 （3-1）反馈网络 (3-2)foXAXofXFX3.1.2 振荡的平衡条件和起振条件3.1.2 振荡的平衡条件和起振条件 将式（3-2）代入式（3-1），可得 （3-3）上式称为正弦波振荡的平衡条件 （3-3）是相量式，它包

3、含两层意思，其一，等式（3-3）两边的模应该相等 （3-4）这一式子称为幅值平衡条件 1FA1FA3.1.2 振荡的平衡条件和起振条件 式（3-3）两边相位也应该相等，因此放大倍数的相位 和反馈系数相位 之和应等于2的整数倍，即 （n为正整数)（3-5）此式称为振荡电路的相位平衡条件 振荡器起振条件 （3-6）AFnFA21FA 3.1.3 振荡的稳定条件 1.振幅稳定条件振幅稳定条件3.1.3 振荡的稳定条件 2.相位稳定条件相位稳定条件 图3-3 相位稳定条件(a）不稳定平衡 （b）稳定平衡(a)(b)3.2 LC正弦波振荡器3.2.1 互感反馈式振荡器3.2.1 互感反馈式振荡器 互感反

4、馈式振荡器的频率近似等于 、并联谐振回路的谐振频率：（3-7）互感反馈式振荡器容易起振，输出电压幅度较大，结构简单，调节频率方便，且调节频率时输出电压变化不大。1C1L1121CLfosc 3.2.2 三点式振荡器的工作原理0cbcebeXXXcbbeceXXX图3-5 三点式振荡器的组成3.2.2 三点式振荡器的工作原理 设 回路由纯电抗元件组成，其电抗值分别为 回路中，两端的电压是反馈电压，用 表示。由于 是 在 支路中 上的分压，有 (3-9)cebeXX，cbXLCLCbeX.fU.0U.fUcbbeXX，beX0.0.)(UXXXXjUjXUcebecbbebef3.2.2 三点式振

5、荡器的工作原理 根据三极管放大器极性的判断，输出电压 与输入电压 相位差为 ，要满足正反馈的相位条件，与 应反相，所以 0 （3-10）.oUiU.fU.oUcebeXX图3-6电容和电感三点式振荡器 3.2.3 电感三点式振荡器（Hartley）图3-7 电感三点式振荡器及其等效电路3.2.3 电感三点式振荡器（Hartley）振荡器的振荡频率可近似用并联谐振回路的谐振频率来表示，即 （3-11）LCf210 3.2.4 电容三点式振荡器（Colpitts）图3-8 电容三点式振荡器及其等效电路3.2.4 电容三点式振荡器（Colpitts）振荡器的振荡频率可近似用并联谐振回路的谐振频率来表

6、示，即 （3-12）式中，为回路总电容LCf210C2121CCCCC 3.2.5 改进型电容三点式振荡器 电容三点式振荡器是一种性能优良的振荡电路。但它有两个主要缺点：其一是频率调整范围窄 其二是振荡器的频率稳定度不高。为了克服这两个缺点，提出了改进型电容三点式振荡器。3.2.5 改进型电容三点式振荡器 1.串联改进型电容三点式振荡器（串联改进型电容三点式振荡器（Clapp）（a）是串联改进型电容三点式振荡器，又称克拉泼（Clapp）振荡器，图（b)3.2.5 改进型电容三点式振荡器 2.并联改进型电容三点式振荡器（并联改进型电容三点式振荡器（Seiler）（3-15）320141111CC

7、CCCCCi43CC 3.2.5 改进型电容三点式振荡器 振荡频率的计算公式为 （3-16）LCf210)(2143CCL 3.2.6 LC振荡器电路识读 1.高频头本振电路 图是松下TC-183型彩色电视机甚高频电调谐高频头中本机振荡器电路，是由分立元件组成。3.2.6 LC振荡器电路识读3.2.6 LC振荡器电路识读图3-12 本振交流等效电路3.2.6 LC振荡器电路识读 2.单边带频率合成电路 图为某单边带电台频率合成器中所用的5565 MHz的压控振荡器实际电路，是由分立元件组成。3.2.6 LC振荡器电路识读3.2.6 LC振荡器电路识读 3.扫频振荡器电路 图是BT-4型低频频率

8、特性测试仪中的变容二极管扫频振荡器电路。3.2.6 LC振荡器电路识读3.3 石英晶体振荡器 3.3.1 石英晶体的基本特性与等效电路 1.石英晶体的结构 2.压电效应及等效电路 3.3.2 石英晶体振荡器电路 1.并联型晶体振荡器 2.串联型晶体振荡器 3.泛音晶体振荡器 3.3.3 使用石英谐振器注意事项 1.石英晶体出厂时外壳印有标称频率，这个频率一般介于串联谐振与并联谐振频率之间。2.晶体振荡器中，晶体起等效电感作用或从感性区接近串联谐振频率点 ，容性区是不能使用的，因为石英晶片失效后静态电容（）还存在，电路仍可能满足振荡条件而振荡，但石英晶体已失去稳频作用。sf0C 3.3.4 石英

9、振荡器电路识读 1.某接收机本振电路3.3.4 石英振荡器电路识读 2.串联型晶振实用电路3.3.4 石英振荡器电路识读 3.带温度补偿的晶体振荡器本 章 小 结 1.反馈振荡器是由放大器和反馈网络组成的具有选频能力的正反馈系统。反馈振荡器正常工作必须满足起振、平衡和稳定条件，每个条件中应分别讨论其振幅和相位两方面条件。振幅条件要求，在振荡频点，环路增益的幅值在起振时必须大于1，且具有负斜率的的增益、振幅特性。相位条件要求，在振荡频点，环路增益的相位应为2的整数倍，且具有负斜率的相频特性。本 章 小 结 2.互感反馈式振荡器起振容易，输出幅度较大，但工作频率稳定度不高。三点式振荡器可分为电感三点式和电容三点式两种基本电路，克拉泼与西勒电路是实用改进型的电容三点式电路，它们输出波形好.3.振荡器的工作频率由回路决定。本 章 小 结 4 晶体振荡器的频率稳定度很高，但振荡频率的可调范围很小。泛音晶体振荡器可产生较高的振荡频率，但需采取措施抑制频率较低的齐次谐波分量，保证只谐振在所需要的工作频率上。本 章 小 结 5.晶体振荡器中一块晶体只能稳定一个频率，当要求在波段中得到可选择的许多频率时，就要求采取其它措施，如频率合成器。谢谢！