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1、第第5 5章章 正弦波振荡器正弦波振荡器四、振荡器的分类四、振荡器的分类 按振荡原理分：按振荡原理分：反馈式振荡器：依靠外加正反馈而得到的自激振荡。反馈式振荡器：依靠外加正反馈而得到的自激振荡。RC低频低频振荡器振荡器 LC高频高频振荡器振荡器 负阻式振荡器：负阻式振荡器：利用负阻器件所组成的电路来产生正弦波利用负阻器件所组成的电路来产生正弦波,主要用在微波波段主要用在微波波段,按振荡的波形分：按振荡的波形分：正弦波振荡器：正弦波振荡器：产生正弦波产生正弦波（本章内容）（本章内容）非正弦波振荡器：非正弦波振荡器：产生矩形波、产生矩形波、三角波、三角波、锯齿波等锯齿波等第1页/共71页第第5 5
2、章章 正弦波振荡器正弦波振荡器五、本章主要内容五、本章主要内容反馈式振荡器的工作原理反馈式振荡器的工作原理2.自激振荡的判断自激振荡的判断3.几种典型振荡电路的分析几种典型振荡电路的分析第2页/共71页5.25.2 反馈型振荡器反馈型振荡器反馈振荡器的基本工作原理反馈振荡器的基本工作原理 反馈式振荡器的基本组成反馈式振荡器的基本组成 第3页/共71页一、一、反馈式振荡器的组成：反馈式振荡器的组成：放大器、反馈网络、选频网络、稳幅环放大器、反馈网络、选频网络、稳幅环节节。5.25.2 反馈型振荡器反馈型振荡器二二、起振过程：、起振过程：刚接通电源时，电路中存在各种电子的扰动，比如接通电刚接通电源
3、时，电路中存在各种电子的扰动，比如接通电源瞬间引起的电流突变，电路中的热骚动引起的热噪声等等，源瞬间引起的电流突变，电路中的热骚动引起的热噪声等等，这些扰动均具有很宽的频谱，包含着各种频率分量。由于选这些扰动均具有很宽的频谱，包含着各种频率分量。由于选频网络是由频网络是由Q值极高的值极高的LC并联谐振回路组成带宽极窄选频网并联谐振回路组成带宽极窄选频网络，这些扰动中只有频率为谐振频率的分量才能通过反馈产络，这些扰动中只有频率为谐振频率的分量才能通过反馈产生较大的反馈电压。生较大的反馈电压。第4页/共71页三、起振条件和起振过程三、起振条件和起振过程5.25.2 反馈型振荡器反馈型振荡器起振过程
4、：被反馈到输入端的信号经过不断地 放大 选频 反馈 其余信号被滤掉 若反馈电压与输入电压同相且具有更大的振幅，则经过线若反馈电压与输入电压同相且具有更大的振幅，则经过线性放大和反馈的不断循环，振荡电压振幅就会不断增大。性放大和反馈的不断循环，振荡电压振幅就会不断增大。起振条件起振条件:相位起振条件相位起振条件 UF和和Ui同相，即同相，即=2n 振幅起振条件振幅起振条件 UFUi，即即AuFu1 (即环路增益即环路增益 1)第5页/共71页结论：结论：反馈式振荡器的反馈网络为正反馈反馈式振荡器的反馈网络为正反馈5.25.2 反馈型振荡器反馈型振荡器四、四、自激振荡器的平衡过程和条件自激振荡器的
5、平衡过程和条件1.平衡过程：平衡过程：为便于起振，必须给晶体管加较大的正向偏置，使放大为便于起振，必须给晶体管加较大的正向偏置，使放大器开始时工作在甲类工作状态，器开始时工作在甲类工作状态，随着振幅的增大，放大器随着振幅的增大，放大器由放大区进入饱和区或截止区，工作于非线性的丙类状态，由放大区进入饱和区或截止区，工作于非线性的丙类状态，其增益逐渐下降。其增益逐渐下降。当增益下降到反馈电压等于输入电压时，当增益下降到反馈电压等于输入电压时，即当放大器增益下降而导致环路增益下降到时即当放大器增益下降而导致环路增益下降到时,振幅的增振幅的增长过程停止长过程停止,振荡器达到平衡振荡器达到平衡,进入等幅
6、振荡状态。进入等幅振荡状态。振荡器振荡器进入平衡状态以后进入平衡状态以后,直流电源补充的能量刚好抵消整个环路直流电源补充的能量刚好抵消整个环路消耗的能量。消耗的能量。第6页/共71页5.25.2 反馈型振荡器反馈型振荡器振荡建立的过程振荡建立的过程第7页/共71页5.25.2 反馈型振荡器反馈型振荡器2.自激振荡器的平衡条件自激振荡器的平衡条件平衡条件平衡条件:相位条件相位条件 UF和和Ui同相，即同相，即=2n 振幅条件振幅条件 UF=Ui，即即AuFu=1 (即环路增益即环路增益T(w)=1)第8页/共71页六、反馈振荡电路的平衡稳定条件六、反馈振荡电路的平衡稳定条件实际背景：实际背景：振
7、荡器在工作过程中振荡器在工作过程中,不可避免地要受到各种外界因不可避免地要受到各种外界因素变化的影响素变化的影响,如电源电压波动、如电源电压波动、温度变化、温度变化、噪声干扰等。噪声干扰等。这这些不稳定因素将引起放大器和回路的参数发生变化些不稳定因素将引起放大器和回路的参数发生变化,结果使振幅结果使振幅平衡或相位平衡变化平衡或相位平衡变化,破坏原来的平衡条件。破坏原来的平衡条件。如果通过放大和反如果通过放大和反馈的不断循环馈的不断循环,振荡器越来越偏离原来的平衡状态振荡器越来越偏离原来的平衡状态,从而导致振从而导致振荡器停振或突变到新的平衡状态荡器停振或突变到新的平衡状态,则表明原来的平衡状态
8、是不稳则表明原来的平衡状态是不稳定的。定的。稳定过程的目标：如果通过放大和反馈的不断循环,振荡器能够产生回到原平衡点的趋势,并且在原平衡点附近建立新的平衡状态,则表明原平衡状态是稳定的。5.25.2 反馈型振荡器反馈型振荡器第9页/共71页 振荡器在其平衡点必须具有阻止振幅变化的能力。具体来说,在平衡点UiUiA附近,当不稳定因素使输入振幅Ui增大时,环路增益幅值(0)应该减小,使反馈电压振幅Uf减小,从而阻止Ui增大；当不稳定因素使Ui减小时,T(0)应该增大,使Uf增大,从而阻止Ui减小。这就要求在平衡点附近,T(0)随Ui的变化率为负值。振幅平衡稳定的目标：5.25.2 反馈型振荡器反馈
9、型振荡器第10页/共71页5.25.2 LC正弦波振荡器正弦波振荡器看：教材P107 图5.2。FA第11页/共71页 相位平衡条件是T（0）。在振荡器工作时,某些不稳定因素可能破坏这一平衡条件。如电源电压的波动或工作点的变化可能使晶体管内部电容参数发生变化,从而造成相位的变化,产生一个偏移量。由于瞬时角频率是瞬时相位的导数,所以瞬时角频率也将随着发生变化。为了保证相位稳定,要求振荡器的相频特性T（）在振荡频率点应具有阻止相位变化的能力。具体来说,在平衡点=0附近,当不稳定因素使瞬时角频率增大时,相频特性T（0）应产生一个-,从而产生一个-,使瞬时角频率减小；当不稳定因素使减小时,相频特性T（
10、0）应产生一个,从而产生一个,使增大,即T（）曲线在0附近应为负斜率。相位平衡稳定的目标（了解内容）第12页/共71页5.25.2 反馈型振荡器反馈型振荡器相频特性曲线第13页/共71页 根据上述反馈振荡电路的基本原理和应当满足的根据上述反馈振荡电路的基本原理和应当满足的起振、起振、平平衡和稳定衡和稳定三个条件三个条件,判断一个反馈振荡电路能否正常工作判断一个反馈振荡电路能否正常工作,需考需考虑以下几点：虑以下几点：1.可变增益放大器件可变增益放大器件(晶体管晶体管,场效应管或集成电路场效应管或集成电路)应有正确的应有正确的直流偏置直流偏置,开始时应工作在甲类状态开始时应工作在甲类状态,便于起
11、振。便于起振。2.开开始始起起振振时时,环环路路增增益益幅幅值值AF(0)应应大大于于1。由由于于反反馈馈网网络络通通常常由由无无源源器器件件组组成成,反反馈馈系系数数F小小于于1,故故AF(0)必必须须大大于于1。共共射射、共共基基电电路路都都可可以以满满足足这这一一点点。为为了了增增大大A(0),负负载载电电阻阻不不能能太太小。小。5.25.2 反馈型振荡器反馈型振荡器六、反馈振荡电路判断六、反馈振荡电路判断第14页/共71页六、反馈振荡电路判断六、反馈振荡电路判断3.3.环路增益相位在振荡频率点应为环路增益相位在振荡频率点应为22的整数倍的整数倍,即环路应是正即环路应是正 反馈。反馈。体
12、会：体会：一般共射与共基放大电路基本可以满足起振条件和稳定条一般共射与共基放大电路基本可以满足起振条件和稳定条 件，关键是判断电路是否满足正反馈的相位平衡条件即可。件，关键是判断电路是否满足正反馈的相位平衡条件即可。5.25.2 反馈型振荡器反馈型振荡器第15页/共71页 为了使振荡器能产生自激振荡，开始振荡时在满足正反为了使振荡器能产生自激振荡，开始振荡时在满足正反馈的前提下，必须满足馈的前提下，必须满足AF1的条件者下使电路起振，放大电的条件者下使电路起振，放大电路工作在甲类状态，起振后随着振荡幅度的迅速增大，管子路工作在甲类状态，起振后随着振荡幅度的迅速增大，管子进入非线性区，放大器的增
13、益下降，直至进入非线性区，放大器的增益下降，直至AF=1，输出振幅不，输出振幅不再增大，达到一定的幅值。当外界条件变化时，或者受到干再增大，达到一定的幅值。当外界条件变化时，或者受到干扰时，电路的平衡被破坏，电路通过自身的内稳幅或者外环扰时，电路的平衡被破坏，电路通过自身的内稳幅或者外环节能够重新回到原来的平衡状态，则振荡电路输出稳定的频节能够重新回到原来的平衡状态，则振荡电路输出稳定的频率和振幅的不失真正弦波信号。率和振幅的不失真正弦波信号。5.25.2 反馈型振荡器反馈型振荡器总体概念:第16页/共71页5.35.3 LC振荡器振荡器见教材：P1095.2.1 互感耦合振荡电路第17页/共
14、71页5.35.3 LC振荡器振荡器课堂练习：P121 思考题5.2.2第18页/共71页5.55.5 高性能的高性能的LC正弦波振荡器正弦波振荡器5.5.1 LC三点式振荡器相位平衡条件的判断准则第19页/共71页5.5.1 LC三点式振荡器相位平衡条件的判断准则bebc+ce0bebc=-ce 假定回路由纯电抗元件组成假定回路由纯电抗元件组成,其电抗值分别为其电抗值分别为ce,be和和bc,同时不同时不考虑晶体管的电抗效应考虑晶体管的电抗效应,则当回路谐振（则当回路谐振（0）时）时,回路呈回路呈纯阻性纯阻性。5.55.5 高性能的高性能的LC正弦波振荡器正弦波振荡器第20页/共71页由于由
15、于 是是 在在bebc支路分配在支路分配在Xbe上的电压上的电压,有有因为这是一个正反馈反相放大器,与 同相,与 反相,所以 与 反相。第21页/共71页结论：结论：be与与ce必须是同性质电抗必须是同性质电抗,而而Xbc必须是异性质电抗。必须是异性质电抗。总结：总结：在三点式电路中在三点式电路中,回路中与发射极相连接的两个电回路中与发射极相连接的两个电 抗元件必须为同性质抗元件必须为同性质,另外一个电抗元件必须为异性。另外一个电抗元件必须为异性。这就是三点式电路组成的相位判据这就是三点式电路组成的相位判据,或称为三点式电路或称为三点式电路 的组成法则。简称：的组成法则。简称：“射同基反射同基
16、反”bebc=-ce第22页/共71页课堂练习：P122 思考题5.2.55.55.5 高性能的高性能的LC正弦波振荡器正弦波振荡器第23页/共71页4.2.2 基本LC三点式振荡电路一、电感三点式振荡电路（哈特莱振荡器）一、电感三点式振荡电路（哈特莱振荡器）UoI 晶体管三个极分别与LCLC回路的三个点相联接，且反馈元件为电感，故称为电感三点式。（补充内容）反馈电压隔直电容旁路电容5.55.5 高性能的高性能的LC正弦波振荡器正弦波振荡器第24页/共71页1.电感三点式振荡电路参数计算电感三点式振荡电路参数计算振荡频率：反馈系数：显然：只要调节反馈系数F F，就可以使Uf Ui,即可起振并
17、进入平衡状态。UoI5.55.5 高性能的高性能的LC正弦波振荡器正弦波振荡器第25页/共71页2.电感三点式的优缺点电感三点式的优缺点（补充内容）（补充内容）优点：1.电感L1与电感L2耦合很紧，M可达1，故易起振。2.改变电容C，则振荡频率可方便的调节，不影响反馈系数 且输出电压幅度大。3.最高频率可达几十兆赫兹，频率稳定度10-4至10-2之间。缺点：反馈信号取自电感，它对高次谐波呈现高阻抗，产生较大 的反馈电压，故不能抑制高次谐波的干扰，输出波形较差。5.55.5 高性能的高性能的LC正弦波振荡器正弦波振荡器第26页/共71页二、电容三点式振荡电路（考毕兹振荡器）二、电容三点式振荡电路
18、（考毕兹振荡器）-Uo +Uf高频扼流圈：对高频振荡信号相当于开路反馈元件5.55.5 高性能的高性能的LC正弦波振荡器正弦波振荡器第27页/共71页振荡频率：反馈系数：1.电容三点式振荡电路参数计算电容三点式振荡电路参数计算5.55.5 高性能的高性能的LC正弦波振荡器正弦波振荡器-Uo +Uf第28页/共71页2.电容三点式的优缺点（补充内容）电容三点式的优缺点（补充内容）优点：1.反馈电压取自2,而电容对晶体管非线性特性产生的高 次谐波呈现低阻抗,所以反馈电压中高次谐波分量很小,因 而输出波形好,接近于正弦波。2.C1、C2电容可取很小，故输出振荡频率fp较高，一般可达 100Mhz以上
19、。缺点：1.反馈系数因与回路电容有关,如果用改变回路电容的方法 来调整振荡频率,必将改变反馈系数,从而影响起振易停振 故调节不方便且范围小。2.Coe、Cie影响频率稳定度。5.55.5 高性能的高性能的LC正弦波振荡器正弦波振荡器第29页/共71页3.两种振荡器共同的缺点是：（补充内容）晶体管输入输出电容分别和两个回路电抗元件并联,影响回路的等效电抗元件参数,从而影响振荡频率。由于晶体管输入输出电容值随环境温度、电源电压等因素而变化,所以三点式电路的频率稳定度不高,一般不超过10-5数量级。5.55.5 高性能的高性能的LC正弦波振荡器正弦波振荡器第30页/共71页三、改进型三、改进型电容三
20、点式振荡电路电容三点式振荡电路回忆：基本三点式电容振荡器的缺点回忆：基本三点式电容振荡器的缺点Coe、Cie影响频率稳定度。5.55.5 高性能的高性能的LC正弦波振荡器正弦波振荡器第31页/共71页1.克拉泼克拉泼振荡器振荡器 条件：条件：C3 C1,C3 C25.55.5 高性能的高性能的LC正弦波振荡器正弦波振荡器第32页/共71页 图中图中C3 C1,C3(C3,C4)5.55.5 高性能的高性能的LC正弦波振荡器正弦波振荡器第35页/共71页西勒电路振荡回路的总电容西勒电路振荡回路的总电容C=(C1/CO)串串(C2/Ci)串串 C3/C4 C3+C4振荡频率振荡频率西勒电路的优点：
21、频率稳定度高，振荡频率高，覆盖频西勒电路的优点：频率稳定度高，振荡频率高，覆盖频 宽，振幅平稳，输出波形好。宽，振幅平稳，输出波形好。条件：条件：(C1,C2)(C3,C4)5.55.5 高性能的高性能的LC正弦波振荡器正弦波振荡器第36页/共71页 以以上上所所介介绍绍的的五五种种振振荡荡器器均均是是采采用用元元件件作作为为选选频频网网络络。由由于于元元件件的的标标准准性性较较差差,因因而而谐谐振振回回路路的的值值较较低低,空空载载值值一一般般不不超超过过300,有有载载值值就就更更低低,所所以以振振荡荡器器的的频频率率稳稳定定度度不不高高,一一般般为为10-3量量级级,即即使使是是克克拉拉
22、泼泼电电路路和和西西勒勒电电路路也也只只能能达达到到10-410-5数数量量级级。如如果果需需要要频频率率稳稳定定度度更更高高的的振振荡荡器器,可可以以采采用用晶晶体体振荡器。振荡器。小结：小结：5.55.5 高性能的高性能的LC正弦波振荡器正弦波振荡器第37页/共71页见教材：P109 P113 4-95.3.2-5.45.3.2-5.4 LC正弦振荡器正弦振荡器第38页/共71页5.65.6 石英晶体振荡器石英晶体振荡器前言：前言：LC振荡器的缺点：振荡器的缺点：LC振荡器的频率稳定度最高只能达到振荡器的频率稳定度最高只能达到10-4 10-5数量级，数量级，若要获得若要获得10-5 数量
23、级的频率稳定度就很难达到。数量级的频率稳定度就很难达到。由石英晶体构成的振荡器却可以达到由石英晶体构成的振荡器却可以达到10-11。5.6.1 石英晶体的基本知识石英晶体的基本知识 1.正压电特性与反压电特性正压电特性与反压电特性 正是因为压电特性和反压电特性，石英晶片可以正是因为压电特性和反压电特性，石英晶片可以做成谐振器。做成谐振器。第39页/共71页图图5-1 5-1 正（顺）压电效应示意图正（顺）压电效应示意图F F F FF FF F 第40页/共71页2.石英晶体的结构：石英晶体的结构：5.65.6 石英晶体振荡器石英晶体振荡器第41页/共71页3.石英晶体的等效电路：石英晶体的等
24、效电路：5.65.6 石英晶体振荡器石英晶体振荡器第42页/共71页 4.4.石石英英晶晶振振的的固固有有频频率率十十分分稳稳定定,它它的的温温度度系系数数（温温度度变变化化所所引引起起的的固固有有频频率率相相对对变变化化量量）在在1010-6-6以以下下。另另外外,石石英英晶晶振振的的振振动动具具有有多多谐谐性性,即即除除了了基基频频振振动动外外,还还有有奇奇次次谐谐波波泛泛音音振振动动。对对于于石石英英晶晶振振,既既可可利利用用其其基基频频振振动动,也也可可利利用用其其泛泛音音振振动动。前前者者称称为为基基频频晶晶体体,后后者者称称为为泛泛音音晶晶体体。晶晶片片厚厚度度与与振振动动频频率率
25、成成反反比比,工工作作频频率率越越高高,要要求求晶晶片片越越薄薄,因因而而机机械械强强度度越越差差,加加工工越越困困难难,使使用用中中也也易易损损坏坏。由由此此可可见见,在在同同样样的的工工作作频频率率上上,泛泛音音晶晶体体的的切切片片可可以以做做得得比比基基频频晶晶体体的的切切片片厚厚一一些些。所所以以在在工工作作频频率率较较高高时时,常常采采用用泛泛音音晶晶体体。通通常常在在工工作作频频率率小小于于20MHz20MHz时采用基频晶体时采用基频晶体,大于大于20MHz20MHz时采用泛音晶体。时采用泛音晶体。5.65.6 石英晶体振荡器石英晶体振荡器第43页/共71页5.5.石英晶振的阻抗频
26、率特性石英晶振的阻抗频率特性 其中：其中：安装电容安装电容C C0 0约约pFpFF F 动态电感动态电感L Lq q约约1010-3-3H H10102 2 H H 动态电容动态电容C Cq q约约1010-4-4pFpF1010-1-1pFpF 动态电阻动态电阻r rq q约几十欧到几百欧约几十欧到几百欧 由以上参数可得：由以上参数可得：）石英晶振的值非常高。石英晶振的值非常高。值可达几万到几百万值可达几万到几百万,因为因为5.65.6 石英晶体振荡器石英晶体振荡器第44页/共71页2)石英晶振可以等效为一个串联谐振回路和一个并联谐振回路。串联谐振频率并联谐振频率 由于CqC0很小,所以f
27、p与fs间隔很小,因而在fs fp感性区间,石英晶振具有陡峭的电抗频率特性,曲线斜率大,利于稳频。若外部因素使谐振频率增大,则根据晶振电抗特性,必然使等效电感增大,但由于振荡频率与的平方根成反比,所以又促使谐振频率下降,趋近于原来的值。5.65.6 石英晶体振荡器石英晶体振荡器第45页/共71页 石英晶振产品还有一个标称频率N。N N的值位于s s与p p之间,这是指石英晶振两端并接某一规定负载电容L L时石英晶振的振荡频率。C CL L的电抗频率曲线中虚线所示。负载电容C CL L的值载于生产厂家的产品说明书中,通常为30pF(30pF(高频晶体),),或100pF(100pF(低频晶体),
28、),或标示为(指无需外接负载电容,常用于串联型晶体振荡器)。6.使用注意：（补充内容）5.65.6 石英晶体振荡器石英晶体振荡器第46页/共71页7.石英晶体振荡器的分类：将石英晶振作为高值谐振回路元件接入正反馈电路中,就组成了晶体振荡器。根据石英晶振在振荡器中的作用原理,晶体振荡器可分成两类。一类是将其作为等效电感元件用在三点式电路中,工作在感性区,称为并联型晶体振荡器；即：工作在fsfp之间另一类是将其作为一个短路元件串接于正反馈支路上,工作在它的串联谐振频率上,称为串联型晶体振荡器。即：石英工作在串联谐振频率fs上，石英晶体呈电阻性。5.65.6 石英晶体振荡器石英晶体振荡器第47页/共
29、71页4.44.4 石英晶体振荡器石英晶体振荡器4.4.1 并联性晶体振荡器并联性晶体振荡器 注注意意：并并联联型型晶晶体体振振荡荡器器的的工工作作原原理理和和三三点点式式振振荡荡器器相相同同,只只是是将将其其中中一一个个电电感感元元件件换换成成石石英英晶晶振振。电电容容三三点点式式电电路路中中石石英英晶晶振振接接在在晶晶体体管管c、b极极之之间间，所所组组成成的的电电路路称称为为皮皮尔尔斯斯振振荡荡电电路路；电电感感三三点点式式电电路路中中石石英英晶晶振振接接在在晶体管、极之间晶体管、极之间,称为密勒振荡电路。称为密勒振荡电路。5.65.6 石英晶体振荡器石英晶体振荡器第48页/共71页显然
30、：皮尔斯电路类似于克拉泼电路,5.65.6 石英晶体振荡器石英晶体振荡器第49页/共71页1.克拉泼克拉泼振荡器振荡器 条件：条件：C3 C1,C3 C25.65.6 石英晶体振荡器石英晶体振荡器第50页/共71页 振荡频率几乎由石英晶振的参数决定,而石英晶振本身的参数具有高度的稳定性。振荡频率一般调谐在标称频率f fN N上，位于晶振的感性区，电抗曲线陡，稳频性好。振荡频率 其中L L是和晶振两端并联的外电路各电容的等效值,即根据产品要求的负载电容。皮尔斯电路的特点:5.65.6 石英晶体振荡器石英晶体振荡器第51页/共71页在实用时,一般需加入微调电容,用以微调回路的谐振频率,保证电路工作
31、在晶振外壳上所注明的标称频率N上。5.65.6 石英晶体振荡器石英晶体振荡器第52页/共71页 串联型晶体振荡器是将石英晶振用于正反馈支路中,利用其串联谐振时等效为短路元件,电路反馈作用最强,满足振幅起振条件,使振荡器在晶振串联谐振频率fs上起振。5.6.2 串联性晶体振荡器串联性晶体振荡器 5.65.6 石英晶体振荡器石英晶体振荡器第53页/共71页优点：频率稳定度高,损耗小，非常高的的Q值，选频性好。缺点：单频性、加工困难5.6.3 石英晶体振荡器的优缺点石英晶体振荡器的优缺点(补充内容补充内容)5.65.6 石英晶体振荡器石英晶体振荡器第54页/共71页课堂练习：课堂练习：1.教材教材P
32、122 5.2.65.65.6 石英晶体振荡器石英晶体振荡器第55页/共71页回忆：并联谐振回路的特点回忆：并联谐振回路的特点3.阻抗性质随频率变化的规律：Is C L Rp Bw wO电纳感性容性呈纯阻性；呈纯阻性；1)f fp时，时，呈容性。呈容性。判断三点式的方法：射同基反的原则判断三点式的方法：射同基反的原则射同：射同：若回路若回路1和回路和回路2为感性为感性振荡器的频率为振荡器的频率为 ff01,ff02 fmin(f01,f02)基反：基反：回路回路3为容性为容性振荡器的频率为振荡器的频率为 f03f结论结论1：振荡器的频率为振荡器的频率为 f03 f min(f01,f02)第5
33、6页/共71页回忆：并联谐振回路的特点回忆：并联谐振回路的特点3.阻抗性质随频率变化的规律：Is C L Rp Bw wO电纳感性容性呈纯阻性；呈纯阻性；1)f fp时，时，呈容性。呈容性。判断三点式的方法：射同基反的原则判断三点式的方法：射同基反的原则射同：射同：若回路若回路1和回路和回路2为容性为容性振荡器的频率为振荡器的频率为 ff01,ff02 fmax(f01,f02)基反：基反：回路回路3为感性为感性振荡器的频率为振荡器的频率为 ff03结论结论2：振荡器的频率为振荡器的频率为 max(f01,f02)f f03第57页/共71页习题：习题：5.2.6结论：结论：振荡器的频率为振荡
34、器的频率为 max(f01,f02)f f03或者振荡器的频率为或者振荡器的频率为 f03 f L2C2L3C3 f01 f02f03 振荡的频率范围为：振荡的频率范围为：f02 f f032.L1C1L2C2 f02f03 振荡的频率范围为：振荡的频率范围为：f03 f f023.L1C1=L2C2=L3C3 f01=f02=f03 电路不可能振荡电路不可能振荡4.L1C1 f02=f03 电路不可能振荡电路不可能振荡第58页/共71页课堂练习：课堂练习：2.教材教材P124 5.3.35.65.6 石英晶体振荡器石英晶体振荡器 1.教材教材P122 5.2.63.教材教材P124 5.3.
35、14第59页/共71页上图是一个数字频率计晶振电路,试分析其工作情况。课堂练习课堂练习（选讲选讲）4.44.4 石英晶体振荡器石英晶体振荡器第60页/共71页解:先画出V1V1管高频交流等效电路,如图（）所示,0.01F0.01F电容较大,作为高频旁路电路,V2,V2管作射随器。由高频交流等效电路可以看到,V1,V1管的c c、e e极之间有一个回路,其谐振频率为:第61页/共71页 所以在晶振工作频率MHzMHz处,此LCLC回路等效为一个电容。可见,这是一个皮尔斯振荡电路,晶振等效为电感,容量为3pF3pF10pF10pF的可变电容起微调作用,使振荡器工作在晶振的标称频率5MHz5MHz上
36、。第62页/共71页作业：作业：教材教材P124 5.3.35.65.6 石英晶体振荡器石英晶体振荡器第63页/共71页4.44.4 石英晶体振荡器石英晶体振荡器回忆：在石英晶振的完整等效电路中,不仅包含了基频串联谐振支路,还包括了其它奇次谐波的串联谐振支路,这就是前面所说的石英晶振的多谐性。但泛音晶体所工作的奇次谐波频率越高,可能获得的机械振荡和相应的电振荡越弱。4.4.4 泛音晶振电路泛音晶振电路(补充内容补充内容)(选讲内容选讲内容)本质思维：在工作频率较高的晶体振荡器中,多采用泛音晶体振荡电路。泛音晶振电路与基频晶振电路有些不同。在泛音晶振电路中,为了保证振荡器能准确地振荡在所需要的奇
37、次泛音上,不但必须有效地抑制掉基频和低次泛音上的寄生振荡,而且必须正确地调节电路的环路增益,使其在工作泛音频率上略大于1,满足起振条件,而在更高的泛音频率上都小于1,不满足起振条件。第64页/共71页4.44.4 石英晶体振荡器石英晶体振荡器本质：在实际应用时,可在三点式振荡电路中,用一选频回路来代替某一支路上的电抗元件,使这一支路在基频和低次泛音上呈现的电抗性质不满足三点式振荡器的组成法则,不能起振；而在所需要的泛音频率上呈现的电抗性质恰好满足组成法则,达到起振。第65页/共71页 给出了一种并联型泛音晶体振荡电路。假设泛音晶振为五次泛音,标称频率为MHz,基频为MHz,则1回路必须调谐在三
38、次和五次泛音频率之间。这样,在 MHz 频率上,1回路呈容性,振荡电路满足组成法则。对于基频和三次泛音频率来说,1回路呈感性,电路不符合组成法则,不能起振。第66页/共71页 而在七次及其以上泛音频率,LC1回路虽呈现容性,但等效容抗减小,从而使电路的电压放大倍数减小,环路增益小于1,不满足振幅起振条件。第67页/共71页本章小结 本本章章介介绍绍了了反反馈馈振振荡荡原原理理和和反反馈馈型型正正弦弦波波振振荡荡器器的几种常用电路类型的几种常用电路类型,要点如下：要点如下：()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。反馈振荡器必须满足起振、平衡和稳定三个条件,每个条件中应分
39、别讨论其振幅和相位两个方面的要求。在振荡频率点,环路增益的幅值在起振时必须大于1,且具有负斜率的增益振幅特性,这是振幅方面的要求。在振荡频率点,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,这是相位方面的要求。第第5 5章章 正弦波振荡器正弦波振荡器第68页/共71页 ()三三点点式式振振荡荡电电路路是是正正弦弦波波振振荡荡器器的的主主要要形形式式,可可分分成成电电容容三三点点式式和和电电感感三三点点式式两两种种基基本本类类型型。频频率率稳稳定定度度是是振振荡荡器器的的主主要要性性能能指指标标之之一一。为为了了提提高高频频率率稳稳定定度度,必必须须采采取取一一系系列列措措施施,包包括括
40、减减小小外外界界因因素素变变化化的的影影响响和和提提高高电电路路抗抗外外界界因因数数变变化化影影响响的的能能力力两两个个方方面面。克克拉拉泼泼电电路路和和西西勒勒电电路路是是两两种种较较实实用用的的电电容容三三点点式式改改进进型型电电路路,前前者者适适合合于于作作固固定定频频率率振荡器振荡器,后者可作波段振荡器。后者可作波段振荡器。第第4 4章章 正弦波振荡器正弦波振荡器第69页/共71页学学习习本本章章内内容容之之后后,要要能能够够识识别别常常用用正正弦弦波波振振荡荡器器的的类类型型并并判判断断其其能能否否正正常常工工作作。在在明明确确各各种种类类型型振振荡荡器器优优缺缺点点和和适适用用场场合合的的基基础础上上,既既要要掌掌握握实实用用振振荡荡电电路路的的分分析析和和参参数数计计算算,也要学会常用振荡电路的设计和调试。也要学会常用振荡电路的设计和调试。(3)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。泛音晶振可用于产生较高频率振荡,但需采取措施抑制低次谐波振荡,保证其只谐振在所需要的工作频率上。第第4 4章章 正弦波振荡器正弦波振荡器第70页/共71页感谢您的观看！第71页/共71页