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1、高频电子线路第三章第三章 正弦波振荡器正弦波振荡器（一）反馈振荡器（一）反馈振荡器第三章第三章 正弦波振荡器正弦波振荡器3.1 3.1 概述概述3.2 3.2 反馈振荡器的工作原理反馈振荡器的工作原理3.3 3.3 LC正弦波振荡电路正弦波振荡电路3.4 3.4 振荡器的频率稳定性振荡器的频率稳定性3.5 3.5 晶体振荡器晶体振荡器 3.6 3.6 集成电路振荡器集成电路振荡器 3.7 3.7 压控振荡器压控振荡器3.9 3.9 负阻振荡器负阻振荡器3.10 3.10 振荡器中的几种现象振荡器中的几种现象3.8 3.8 RC振荡器振荡器本章重点与难点本章重点与难点（一）本章重点（一）本章重点
2、 1.1.振荡器的种类及应用；振荡器的种类及应用；2.2.三点式振荡器；三点式振荡器；3.3.改进型电容三点式振荡器，即克拉泼改进型电容三点式振荡器，即克拉泼 电路和西勒电路；电路和西勒电路；4.4.振荡器的频率稳定问题；振荡器的频率稳定问题；5.5.压电效应，石英晶体谐振器；石英晶压电效应，石英晶体谐振器；石英晶 体振荡器电路。体振荡器电路。（二）本章难点（二）本章难点 克拉泼电路和西勒电路克拉泼电路和西勒电路说说 明明n振荡器是一种不需外加信号激励而能自动将直流能振荡器是一种不需外加信号激励而能自动将直流能量变换为周期性交变能量的装置，广泛的应用于各量变换为周期性交变能量的装置，广泛的应用
3、于各种电子设备中。种电子设备中。n本部分主要探讨正弦波振荡器的基本理论本部分主要探讨正弦波振荡器的基本理论,分析各分析各种正弦波振荡器的震荡与稳频原理种正弦波振荡器的震荡与稳频原理;并对三点式振并对三点式振荡器和晶体振荡器的相位平衡条件推断准则和具体荡器和晶体振荡器的相位平衡条件推断准则和具体电路做重点分析电路做重点分析,介绍提高正弦波振荡器频率稳定介绍提高正弦波振荡器频率稳定度的基本措施。度的基本措施。n要求：要求：n驾驭振荡器的起振条件和平衡条件，驾驭三点式振驾驭振荡器的起振条件和平衡条件，驾驭三点式振荡器的组成法则，能计算振荡器的环路增益荡器的组成法则，能计算振荡器的环路增益n驾驭晶体的
4、电抗特性及晶体振荡器的基本电路形式驾驭晶体的电抗特性及晶体振荡器的基本电路形式 第一章绪论第一章绪论无线电放射机框图及信号波形 第一章绪论第一章绪论无线电接收机框图及信号波形第三章第三章 正弦波振荡器正弦波振荡器2、振荡器构成、振荡器构成振荡器正常工作，必需有以下四个部分振荡器正常工作，必需有以下四个部分放大器：至少有一个有放大作用的有源器件放大器：至少有一个有放大作用的有源器件正反馈通路或负阻：必需有一个能够补充元器件能正反馈通路或负阻：必需有一个能够补充元器件能量损耗的正反馈通路或负阻器件，以保证有稳定量损耗的正反馈通路或负阻器件，以保证有稳定的振荡的振荡频率确定元件或回路：振荡器必需有频
5、率确定元件频率确定元件或回路：振荡器必需有频率确定元件或回路，如电阻、电容、电感、和晶体，以及它或回路，如电阻、电容、电感、和晶体，以及它们构成的选频回路、相移网络、或延时网络们构成的选频回路、相移网络、或延时网络电源：为振荡器供应能源电源：为振荡器供应能源n 实际的放大器都有非线性限幅作用，使得振荡幅度不会无限大。实际的放大器都有非线性限幅作用，使得振荡幅度不会无限大。n 也可外加具有自动调整振荡强度的非线性元件，以保证获得须要的输出波形也可外加具有自动调整振荡强度的非线性元件，以保证获得须要的输出波形 3、振荡器应用通信系统中有广泛的应用通信系统中有广泛的应用混频器的混频器的本振信号本振信
6、号调制的调制的载波信号载波信号，解调的本地载波信号，解调的本地载波信号时钟、定时电路，电子测量设备的时钟、定时电路，电子测量设备的基准信号基准信号工业生产部门广泛应用的高频电加热设备工业生产部门广泛应用的高频电加热设备微波炉，电疗设备微波炉，电疗设备3.2.1 反馈振荡器原理反馈振荡器原理 放大器放大器 A（s）反馈网络反馈网络 F（s）3.2 反馈型自激振荡反馈型自激振荡器的工作原理器的工作原理 放大器放大器 A（s）反馈网络反馈网络 F（s）二二正弦波正弦波反馈振荡器的电路组成反馈振荡器的电路组成 电源电源 有源器件有源器件 选频网络选频网络 反馈网络反馈网络振荡条件的分析振荡条件的分析
7、晶体管晶体管 反馈网络反馈网络 LC选频网络选频网络uiic1uc1uf三三 振荡电路分析实例振荡电路分析实例VTRb1Rb2ReCeCL1LfECCbM主网络主网络反馈网络反馈网络+ui-ic-uo+uf-ibuiuoA1/F可见起振初期是一个增幅的振荡过程可见起振初期是一个增幅的振荡过程 当环路增益下降到当环路增益下降到1时，振幅的增长时，振幅的增长过程将停止，振荡器达到平衡状态，即过程将停止，振荡器达到平衡状态，即进入等幅振荡状态。进入等幅振荡状态。二二 振荡器平衡状态的稳定条件振荡器平衡状态的稳定条件UiO|T(o)|A1UiA 在平衡点在平衡点Ui=UiAUi=UiA旁边，当不稳定因
8、素旁边，当不稳定因素使使uiui的振幅的振幅UiUi增大时，环路增益减小，使增大时，环路增益减小，使反馈电压振幅反馈电压振幅UfUf减小，从而阻挡减小，从而阻挡UiUi增大；增大；反之，当不稳定因素使反之，当不稳定因素使uiui的振幅的振幅UiUi减小时，减小时，环路增益增大，使反馈电压振幅环路增益增大，使反馈电压振幅UfUf增大，增大，从而阻挡从而阻挡UiUi减小。减小。假如环路增益特性存在着两个平衡点假如环路增益特性存在着两个平衡点A A和和B B，其中，其中，A A点是点是稳定的，而稳定的，而B B是不稳定点，如右图所示。是不稳定点，如右图所示。二二 振荡器平衡状态的稳定条件振荡器平衡状
9、态的稳定条件|T(o)|BAUiUiAUiB1 若某种缘由使若某种缘由使UiUi大于大于UiBUiB，则，则|T(o)|T(o)|随之增大，势必使随之增大，势必使UiUi进一进一步增大，从而更偏离平衡点步增大，从而更偏离平衡点B B，最，最终到达平衡点终到达平衡点A A；反之，若某种缘由使反之，若某种缘由使UiUi小于小于UiBUiB，则，则|T(o)|T(o)|随之减小，从而随之减小，从而进一步加速进一步加速UiUi减小，直到停止振减小，直到停止振荡。荡。通过上述探讨可见，要使平衡点稳定，通过上述探讨可见，要使平衡点稳定，|T(o)|T(o)|必需在必需在UiAUiA旁边具有负斜率变更旁边具
10、有负斜率变更 tuiOo22反馈振荡器振荡的三大条件起振条件起振条件平衡条件平衡条件稳定条件稳定条件n分析的角度从：正反馈（或负阻）适时补充能量；选频回路（移相网络）使得分析的角度从：正反馈（或负阻）适时补充能量；选频回路（移相网络）使得 特定频率才能得以放大和正反馈；非线性器件使得幅度受限，最终到达平衡；特定频率才能得以放大和正反馈；非线性器件使得幅度受限，最终到达平衡；负斜率环路增益（对输入幅度）和负斜率相频特性保证幅度和频率的稳定性负斜率环路增益（对输入幅度）和负斜率相频特性保证幅度和频率的稳定性n回答了：振荡是如何产生的？又是如何平衡的？平衡是否是稳定的？回答了：振荡是如何产生的？又是
11、如何平衡的？平衡是否是稳定的？23分析反馈振荡器的要点如何保证一个振荡电路是合理的如何保证一个振荡电路是合理的包含一个合适偏置的可变增益放大器包含一个合适偏置的可变增益放大器闭合回路是正反馈闭合回路是正反馈有选频回路（或移相网络）有选频回路（或移相网络）环路增益环路增益T T的相频特性为负斜率的相频特性为负斜率如何计算振荡频率如何计算振荡频率依据小信号放大器等效电路分析方法，计算环依据小信号放大器等效电路分析方法，计算环路增益路增益T(jT(j)，确认满足起振条件，确认满足起振条件T1T1依据相位平衡条件计算振荡频率依据相位平衡条件计算振荡频率n工程计算，以选频回路的中心频率工程计算，以选频回
12、路的中心频率 0作为振荡器的振荡频率作为振荡器的振荡频率 OSCn依依据据反反馈馈电电路路不不同同，LCLC反反馈馈振振荡荡器器分分为为互互感耦合振荡器和三点式振荡器两种感耦合振荡器和三点式振荡器两种为为了了推推断断是是否否符符合合正正反反馈馈条条件件，不不同同组组态态电电路路的的推推断法则：断法则：提提示示留留意意：以以晶晶体体管管为为例例，由由于于其其沟沟通通地地不不同同，可可分为共基和共发两种组态。分为共基和共发两种组态。共发电路输出电压与输入电压反相，而共基同相。共发电路输出电压与输入电压反相，而共基同相。共共基基电电路路，从从集集电电极极引引回回到到放放射射极极的的反反馈馈本本身身就
13、就是是正正反反馈馈；而而共共发发电电路路，从从集集电电极极引引回回到到基基极极的的反反馈馈是是负负反反馈馈，为为了了满满足足正正反反馈馈，反反馈馈电电压压的的极极性性要要变变更。更。253.3 LC正弦波振荡电路(LC Oscillator CirCuits)一、构成一、构成LC振荡器的基本原则振荡器的基本原则二二、电容反馈三点式振荡器、电容反馈三点式振荡器三、电感三点式振荡器三、电感三点式振荡器四、两种改进型的电容反馈振荡器四、两种改进型的电容反馈振荡器26互感耦合LC振荡电路为了保证正反馈，互感耦合线圈的同名为了保证正反馈，互感耦合线圈的同名端必需正确端必需正确共基同极性共基同极性共发反极
14、性共发反极性n例例1 1：n画出互感反馈振荡器的高频等效电路。要使画出互感反馈振荡器的高频等效电路。要使电路能够产生振荡，请注明互感线圈同名端电路能够产生振荡，请注明互感线圈同名端的位置的位置27旁路电容短路n共发放大器是反向放大器，因此从输出端（共发放大器是反向放大器，因此从输出端（VCE）取）取 反馈到输入端（反馈到输入端（VBE）时，要反极性）时，要反极性28耦合电容短路n共基放大器是同向放大器，因此从输出端（共基放大器是同向放大器，因此从输出端（VCB）取）取 反馈到输入端（反馈到输入端（VEB）时，本身就是正反馈）时，本身就是正反馈29大电阻开路作业：作业：P149：2.6.8.9.10.11.12.13.16