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1、实用模拟电子技术教程主编：徐正惠主编：徐正惠副主编：副主编：刘希真刘希真 张小冰张小冰 第三篇第三篇 模拟集成电路及其应用模拟集成电路及其应用 本本篇篇介介绍绍集集成成电电路路和和模模拟拟集集成成电电路路的的分分类类、命命名名方方法法、封封装装方方式式等等基基本本常常识识。在在此此基基础础上上重重点点介介绍绍集集成成运运算算放放大大电电路路、集集成成稳稳压压电电路路、集集成成信信号号测测量量电电路路、集集成成仪仪表表放放大大电电路路、集集成成功功率率放放大大电电路路、集集成成信信号号发发生生电电路路等等。通通过过介介绍绍和和讨讨论论，要要求求掌掌握握或或了了解解相相关关集集成成电电路路常常用用
2、的的型型号号、外外型型、封封装装、功功能能、主主要要性性能能指指标标和和典典型型应应用用电电路路。要要求掌握常用模拟集成电路应用电路的设计方法。求掌握常用模拟集成电路应用电路的设计方法。第第1616章章 集成信号发生电路集成信号发生电路 第三篇第三篇 模拟集成电路及其应用模拟集成电路及其应用学习要求：学习要求：掌掌握握正正弦弦波波振振荡荡电电路路的的组组成成和和起起振振条条件件；掌掌握握正正弦弦波波振振荡荡电电路路的的分分类类，以以及及各各类类振振荡荡电电路路的的优优缺缺点点；学学会会识识读读变变压压器器反反馈馈式式、电电感感反反馈馈式式、电电容容反反馈馈式式振振荡荡电电路路，用用瞬瞬时时极极
3、性性判判别别法法分分析析其其形形成成正正反反馈馈的的原原理理；正正确确找找出出各各个个电电路路的的选选频频环环节节；掌掌握握石石英英振振荡荡电电路路的的工工作作原原理理；了了解解函函数数发发生生器器电电路路ICL8038ICL8038的的主要性能，读懂其典型的应用电路。主要性能，读懂其典型的应用电路。16.1 16.1 正弦波发生电路的组成和起振条件正弦波发生电路的组成和起振条件第第1616章章 集成信号发生电路集成信号发生电路 在在许许多多控控制制或或测测量量电电路路中中，经经常常要要用用到到各各种种波波形形的的信信号号，例例如如正正弦弦波波、方方波波、矩矩形形波波、三三角角波波、锯锯齿齿波
4、波等等，这这些些信信号号需需要要通通过过特特定定的的电电路路来来产产生生。能能产产生生这这些些波波形形信信号号的的电电路称为波形发生电路，也称波形发生器。路称为波形发生电路，也称波形发生器。按按照照所所产产生生波波形形的的不不同同，波波形形发发生生电电路路可可以以分分为为两两大大类类：正正弦弦波波发发生生电电路路和和非非正正弦弦波波发发生生电电路路，正正弦弦波波发发生生电电路路也也称正弦波振荡器。我们首先讨论正弦波发生电路。称正弦波振荡器。我们首先讨论正弦波发生电路。16.1.1 16.1.1 正弦波振荡的条件正弦波振荡的条件 16.1 16.1 正弦波发生电路的组成和起振条件正弦波发生电路的
5、组成和起振条件 正正弦弦波波发发生生电电路路是是在在没没有有外外加加输输入入信信号号的的情情况况下下，自自行行产产生生正正弦弦波波输输出出的的电电路路。我我们们讨讨论论这这种种能能自自行行输输出出正正弦弦波波信号的电路应该满足怎么样的条件。信号的电路应该满足怎么样的条件。1 1、必须含有放大电路、必须含有放大电路 首首先先，这这种种电电路路必必须须包包含含有有放放大大电电路路。有有了了放放大大电电路路，只只要要电电路路中中存存在在微微弱弱的的正正弦弦波波信信号号，经经过过放放大大电电路路的的放放大大，就可以使该电路产生正弦波信号输出，如图所示。就可以使该电路产生正弦波信号输出，如图所示。16.
6、1.1 16.1.1 正弦波振荡的条件正弦波振荡的条件 16.1 16.1 正弦波发生电路的组成和起振条件正弦波发生电路的组成和起振条件 2 2、必须存在正反馈和反馈网络、必须存在正反馈和反馈网络 光光依依靠靠放放大大电电路路显显然然不不能能构构成成正正弦弦波波发发生生电电路路，因因为为只只有有正正弦弦波波信信号号输输入入时时，放放大大电电路路才才会会产产生生正正弦弦波波输输出出，而而该输入正弦波正是我们需要产生的。该输入正弦波正是我们需要产生的。如如果果电电路路中中存存在在下下图图所所示示正正反反馈馈，情情况况就就会会发发生生变变化化。图图X Xi i表表示示正正弦弦波波输输入入信信号号，X
7、 X0 0表表示示正正弦弦波波输输出出，A A为为放放大大电电路，路，F F为反馈网络，为反馈网络，X Xd d表示放大电路的净输入电压。表示放大电路的净输入电压。16.1 16.1 正弦波发生电路的组成和起振条件正弦波发生电路的组成和起振条件 正反馈如何形成自激振荡？正反馈如何形成自激振荡？假假设设初初始始时时刻刻有有一一个个正正弦弦波波电电压压X Xi i输输入入，经经过过放放大大，输输出出正正弦弦波波信信号号X X0 0，输输出出信信号号经经反反馈馈网网络络形形成成反反馈馈信信号号X Xf f，通通过过正正反反馈馈，X X0 0 X Xf fXXd dXX0 0XXd d ，X Xd d
8、增增加加到到一一定定的的程程度度，即即使使将将输输入入信信号号X Xi i撤撤去去，电电路路照照样样有有正正弦弦波波信信号号输输出出。可可见见，引引入入正正反反馈馈后后，只只要要有有一一个个初初始始正正弦弦振振荡荡，通通过正反馈，就可以在输出端得到正弦信号输出。过正反馈，就可以在输出端得到正弦信号输出。电电路路中中总总存存在在某某种种扰扰动动，这这种种扰扰动动即即可可成成为为初初始始振振荡荡，但但这这种种初初始始振振荡荡并并不不是是正正弦弦波波，为为此此，还还需需要要“选选频频网网络络”16.1 16.1 正弦波发生电路的组成和起振条件正弦波发生电路的组成和起振条件 3 3、必须包含选频网络、
9、必须包含选频网络 选选频频网网络络的的作作用用是是使使正正反反馈馈过过程程仅仅对对某某一一确确定定的的频频率率有有效效，因因此此，只只有有这这个个频频率率的的信信号号能能在在输输出出端端形形成成输输出出，这这样样，就就可可以以得得到到正正弦弦波波信信号号输输出出。多多数数信信号号发发生生电电路路做做法法是是将将反反馈馈网网络络和和选选频频网网络络“合合二二为为一一”，使使反反馈馈网网络络具具有有选选频频的的功功能能，即即反反馈馈网网络络只只对对某某一一确确定定频频率率的的信信号号有有最最大大的的反反馈馈系系数数，偏偏离离这这一一频频率率的的信信号号，其其反反馈馈系系数数大大大大下下降降，正反馈
10、的结果，输出端输出的就是正弦波信号。正反馈的结果，输出端输出的就是正弦波信号。4 4、还必须有稳幅的环节、还必须有稳幅的环节 幅幅度度的的环环节节，通通常常的的做做法法是是利利用用放放大大电电路路的的非非线线性性。由由于于放放大大电电路路元元器器件件非非线线性性的的限限制制，X X0 0达达到到一一定定的的幅幅度度后后，电电压压放放大大倍倍数数A A的的数数值值将将降降低低，输输出出电电压压X X0 0、反反馈馈电电压压X Xf f和和净净输输入入电电压压X Xd d最最后后都都将将维维持持一一个个稳稳定定的的数数值值不不变变，电电路路达达到动态平衡。到动态平衡。16.1 16.1 正弦波发生
11、电路的组成和起振条件正弦波发生电路的组成和起振条件 起振条件起振条件 可可以以证证明明，电电路路自自激激振振荡荡达达到到动动态态平平衡衡时时，放放大大倍倍数数和和反馈系数应满足关系：反馈系数应满足关系：上上式式包包含含两两层层意意思思：其其一一，平平衡衡时时放放大大倍倍数数和和反反馈馈系系数数大大小小的的乘乘积积等等于于1 1，其其二二，反反馈馈信信号号和和放放大大电电路路输输出出信信号号位位相相相相同同（或或相相差差22的的整整数数倍倍）。为为了了使使输输出出信信号号从从电电路路接接通通电电源源开开始始有有一一个个从从小小到到大大，直直至至达达到到平平衡衡的的过过程程，电电路路的的起振条件起
12、振条件为：为：16.1.2 16.1.2 正弦波振荡电路的组成和分类正弦波振荡电路的组成和分类 根根据据上上述述分分析析，正正弦弦波波振振荡荡电电路路的的组组成成如如下下图图所所示示。电电路路由由放放大大电电路路A A和和反反馈馈、选选频频网网络络组组成成，在在分分立立元元件件组组成成的的正正弦弦波波发发生生电电路路中中，放放大大电电路路中中晶晶体体管管依依靠靠其其非非线线性性，同同时时起起着着稳稳幅幅的的作作用用；反反馈馈选选频频网网络络即即起起选选频频的的作作用用，同同时时产生正反馈信号，形成电路的正反馈。产生正反馈信号，形成电路的正反馈。正弦波振荡电路组成正弦波振荡电路组成组成：组成：1
13、6.1.2 16.1.2 正弦波振荡电路的组成和分类正弦波振荡电路的组成和分类 分类：分类：按按照照反反馈馈、选选频频网网络络的的不不同同，正正弦弦波振荡电路可以分为三类：波振荡电路可以分为三类：1 1、反反馈馈、选选频频网网络络由由电电阻阻和和电电容容组组成成的的，称称为为RCRC正正弦弦波波振振荡荡电路；电路；2 2、反馈、选频网络由电感和电容组成的，称为、反馈、选频网络由电感和电容组成的，称为LCLC振荡电路；振荡电路；3 3、由石英晶体选频的，称为石英晶体振荡电路。、由石英晶体选频的，称为石英晶体振荡电路。RCRC正正弦弦波波振振荡荡电电路路的的振振荡荡频频率率比比较较低低，一一般般在
14、在1MHz1MHz以以下下；LCLC正正弦弦波波振振荡荡电电路路的的振振荡荡频频率率，一一般般在在1MHz1MHz以以上上；石石英英晶晶体体振振荡荡电电路路等等效效于于LCLC振振荡荡电电路路，与与LCLC振振荡荡电电路路相相比比，其其突突出出的的优优点是振荡频率非常稳定。点是振荡频率非常稳定。16.1.3 16.1.3 正弦波振荡电路识读方法和步骤正弦波振荡电路识读方法和步骤 根根据据上上述述关关于于正正弦弦波波振振荡荡电电路路组组成成和和起起振振条条件件的的讨讨论论，可可以以看看出出，对对一一个个具具体体的的振振荡荡电电路路进进行行识识读读，应应包包含含以以下下几方面内容：几方面内容：1
15、1、检检查查电电路路是是否否包包含含放放大大电电路路、反反馈馈、选选频频网网络络和和稳稳幅幅环节。环节。2 2、检检查查放放大大电电路路的的静静态态工工作作点点设设置置，判判断断其其能能否否正正常常工工作。作。3 3、用瞬时极性判别法，检查能否形成正反馈。、用瞬时极性判别法，检查能否形成正反馈。4 4、判断是否满足、判断是否满足AF1AF1的起振条件，估算振荡频率。的起振条件，估算振荡频率。16.2 RC16.2 RC正弦波振荡电路识读正弦波振荡电路识读 RCRC振振荡荡电电路路中中应应用用最最广广的的是是串串并并联联网网络络振振荡荡电电路路，也也称称文氏桥振荡电路。文氏桥振荡电路。1 1、R
16、CRC串串并并联联网网络络振振荡荡电路结构电路结构这这种种电电路路典典型型的的结结构构如如右右图图所所示示，其其放放大大电电路路采采用用集集成成运运算算放放大大电电路路（也也可可以以采采用用晶晶体体管管放放大大电电路路），反反馈馈、选选频频网网络络由由串串联联的的R R、C C和和并并联联的的R R、C C组组成成，因因此此称称为为串并联网络振荡电路。串并联网络振荡电路。16.2 RC16.2 RC正弦波振荡电路识读正弦波振荡电路识读 1 1、RCRC串并联网络振荡电路结构串并联网络振荡电路结构另另一一方方面面，串串联联的的R R、C C，并并联联的的R R、C C，电电阻阻R R1 1和和R
17、 RF F正正好好组组成成一一个个电电桥桥的的四四个个桥桥臂臂（见见图图(b)(b)），电电路路输输出出端端和和“地地”接接电电桥桥的的两两个个顶顶点点，放放大大电电路路的的两两个个输输入入端端接接另另外外两两个个顶顶点点，因此也称文氏桥振荡电路。因此也称文氏桥振荡电路。改画为改画为运放运放16.2 RC16.2 RC正弦波振荡电路识读正弦波振荡电路识读 2 2、放大电路、放大电路图图（1 1）中中运运算算放放大大电电路路被被接接成成同同相相输输入入放放大大电电路路，信信号号从从同相端输入，放大倍数为：同相端输入，放大倍数为：3 3、反反馈馈、选选频频网网络络特性特性 RCRC串串并并联联网网
18、络络既既是是选选频频网网络络，同同时时又又是是正正反反馈馈网网络络。网网络络的的输输入入信信号号为为U U0 0（振振荡荡电电路路的的输输出出电电压压），输输出出的的反反馈馈电电压压为为U UF F，两两者者之之间间的的关关系系如如图（图（2 2）所示）所示。图图1 1图图2 216.2 RC16.2 RC正弦波振荡电路识读正弦波振荡电路识读 选频网络的频率特性选频网络的频率特性RCRC串串并并联联网网络络既既是是选选频频网网络络，同同时时又又是是正正反反馈馈网网络络。首首先先研研究究这这一一网网络络的的频频率率特特性性，即即输输入入信信号号U U0 0的的频频率率从从零零逐逐渐渐变变化化到无
19、穷大时，反馈系数到无穷大时，反馈系数F F变化的情况。变化的情况。频率特性包含两个方面：频率特性包含两个方面：其其一一，频频率率从从零零逐逐渐渐变变化化到到无无穷穷大大时时，反反馈馈系系数数F F的的数数值值随随频频率率的的变变化化，称称为为RCRC串串并并联网络的幅频特性；联网络的幅频特性；其其二二，频频率率从从零零逐逐渐渐变变化化到到无无穷穷大大时时，反反馈馈电电压压U UF F与与输输入入电电压压U U0 0之之间间的的位位相相差差随随频频率的变化，称为率的变化，称为RCRC串并联网络的相频特性。串并联网络的相频特性。图图2 216.2 RC16.2 RC正弦波振荡电路识读正弦波振荡电路
20、识读f=ff=f0 0时时，反反馈馈系系数数达达到到最最大大，最最大值大值F=1/3F=1/3。图图2 2幅频特性：幅频特性：频频率率趋趋于于零零时时，并并联联支支路路中中C C的的容容抗抗与与R R相相比比可可以以忽忽略略，串串联联支支路路中中C C的的容容抗抗远远大大于于R R，R R可可以以忽忽略略，C C和和R R分分压压的的结结果果，输输出出电电压压U UF F的的幅幅度度趋趋于于零零。频频率率趋趋于于无无穷穷大大时时，并并联联支支路路中中C C的容抗趋于零，输出电压的容抗趋于零，输出电压U UF F的幅度也的幅度也趋于零。当输入信号频率等于趋于零。当输入信号频率等于f f0 0时，
21、时，输出电压输出电压U UF F的幅度达到最大值。可的幅度达到最大值。可以证明，以证明，f f0 0的大小决定于的大小决定于R R和和C C，等，等于：于：16.2 RC16.2 RC正弦波振荡电路识读正弦波振荡电路识读幅频特性：幅频特性：因此幅频特性曲线呈图因此幅频特性曲线呈图(1)(1)所示的尖峰状形态。所示的尖峰状形态。图图2 2f=ff=f0 0时时F=1/3F=1/3图图1 116.2 RC16.2 RC正弦波振荡电路识读正弦波振荡电路识读相频特性：相频特性：RCRC串串并并联联网网络络相相频频特特性性如如下下图图所所示示，输输入入信信号号频频率率趋趋于于零零时时，U UF F的的位
22、位相相将将比比U U0 0超超前前9090，输输入入信信号号频频率率趋趋于于无无穷穷大大时时，U UF F的的位位相相将将比比U U0 0落落后后9090，输输入入信信号号频频率率f=ff=f0 0时时，U UF F和和U U0 0之之间间没有位相差。没有位相差。16.2 RC16.2 RC正弦波振荡电路识读正弦波振荡电路识读相频特性：相频特性：RCRC串串并并联联网网络络相相频频特特性性如如下下图图所所示示，输输入入信信号号频频率率趋趋于于零零时时，U UF F的的位位相相将将比比U U0 0超超前前9090，输输入入信信号号频频率率趋趋于于无无穷穷大大时时，U UF F的的位位相相将将比比
23、U U0 0落落后后9090，输输入入信信号号频频率率f=ff=f0 0时时，U UF F和和U U0 0之之间间没有位相差。没有位相差。可可见见，RCRC串串并并联联网网络络对对于于频频率率为为f f0 0的的信信号号相相位位移移动动为为零零，用用极极性性判判别别法法可可以以证证明明能能形形成成正正反反馈馈。根根据据反反馈馈网网络络的的相相频频特特性性，频频率率偏偏离离f f0 0的的其其他他信信号号因因相相位位移移动动不不等等于于零零而而不不能能形形成正反馈。成正反馈。16.2 RC16.2 RC正弦波振荡电路识读正弦波振荡电路识读4 4、起振条件和振荡频率、起振条件和振荡频率起振条件为起
24、振条件为今今F=1/3F=1/3，因因此此只只要要A3A3，就就能能满满足足起起振振的的条条件件。将将运运算算放放大器组成的放大电路的放大倍数大器组成的放大电路的放大倍数A Av v代入，可得起振条件为：代入，可得起振条件为：证：证：16.2 RC16.2 RC正弦波振荡电路识读正弦波振荡电路识读 总结：总结：1 1、串并联网络振荡电路（文氏桥振荡电路）的结构如图、串并联网络振荡电路（文氏桥振荡电路）的结构如图 2 2、起振条件为：、起振条件为：3 3、振荡频率为：、振荡频率为：16.3 LC16.3 LC正弦波振荡电路识读正弦波振荡电路识读由由于于通通用用运运算算放放大大电电路路适适用用的的
25、频频率率比比较较低低，而而LCLC正正弦弦波波振振荡荡电电路路常常用用于于产产生生较较高高频频率率的的正正弦弦波波，因因此此常常见见的的LCLC正正弦弦波波振振荡荡电电路路都都由由分分立立元元件件组组成成，必必要要时时还还采采用用共共基基极极电电路路。典典型型的的LCLC正弦波振荡电路有三种：正弦波振荡电路有三种：变压器反馈式振荡电路；变压器反馈式振荡电路；电感反馈式振荡电路；电感反馈式振荡电路；电容反馈式振荡电路。电容反馈式振荡电路。16.3 LC16.3 LC正弦波振荡电路识读正弦波振荡电路识读16.2.1 16.2.1 变压器反馈式正弦波振荡电路变压器反馈式正弦波振荡电路 1 1、电路结
26、构、电路结构典典型型的的变变压压器器反反馈馈式式振振荡荡电电路路如如图图所所示示，图图中中B B1 1为为变变压压器器，有有三三个个绕绕组组，绕绕组组L L接接晶晶体体管管VTVT1 1的的集集电电极极，绕绕组组L L1 1用用来来产产生生反反馈馈电电压压，第第三三个个绕绕组组L L2 2输输出出正正弦弦波波电电压压，R RL L为为负负载载。绕绕组组中中的的两两个个黑黑点点，表表示示它它们们是是这这两两个个绕绕组组的的同同名名端端，即即同同为为绕绕组组饶饶制制时时的的“头头”或或“尾尾”。16.3 LC16.3 LC正弦波振荡电路识读正弦波振荡电路识读16.2.1 16.2.1 变压器反馈式
27、正弦波振荡电路变压器反馈式正弦波振荡电路 2 2、放大电路、放大电路右右图图所所示示的的振振荡荡电电路路所所使使用用的的放放大大电电路路是是由由晶晶体体管管VTVT1 1组组成成的的共共射射极极放放大大电电路路。该该电电路路采采用用分分压压偏偏置置方方式式，R Rb1b1和和R Rb2b2为为基基极极电电阻阻，R Re e为为发发射射极极电电阻阻，形形成成直直流流负负反反馈馈，用用以以稳稳定定静静态态工工作作点点。C Ce e为为旁旁路路电电容容，避避免免R Re e对对交交流流信信号号形形成成负负反反馈馈。与与普普通通共共集集电电极极放放大大电电路路不不同同，图图中中的的放放大大电电路路以以
28、LCLC并并联联网网络络为为集集电极负载。电极负载。16.3 LC16.3 LC正弦波振荡电路识读正弦波振荡电路识读 3 3、反馈、选频网络特性、反馈、选频网络特性电电路路选选频频、反反馈馈网网络络由由变变压压器器初初级级绕绕组组LCLC并并联联回回路路和和次次级级绕绕组组L L1 1组成。组成。16.2.1 16.2.1 变压器反馈式正弦波振荡电路变压器反馈式正弦波振荡电路16.3 LC16.3 LC正弦波振荡电路识读正弦波振荡电路识读 3 3、反馈、选频网络特性、反馈、选频网络特性分分析析选选频频网网络络特特性性前前，首首先先复复习习LCLC并并联联回回路路的的频频率率特特性性。当当LCL
29、C回回路路两两端端电电压压为为U U时时，流流过过电电路路的的电电流流电电流流为为I I，用用表表示示电电流流和和电电压压之之间间的的位位相相差差，Z Z表示表示LCLC回路的等效阻抗的大小。回路的等效阻抗的大小。LCLC回回路路的的幅幅频频特特性性：由由右右图图所所示示。输输入入信信号号频频率率等等于于谐谐振振频频率率f f0 0时时，阻阻抗抗达达到到最最大大值值，偏偏离离这这一一频频率率时时，阻阻抗抗下下降降，频频率率趋趋于于零零或或无无穷穷大大，阻阻抗抗趋趋于零。谐振频率于零。谐振频率f f0 0等于：等于：16.2.1 16.2.1 变压器反馈式正弦波振荡电路变压器反馈式正弦波振荡电路
30、16.3 LC16.3 LC正弦波振荡电路识读正弦波振荡电路识读 LC LC回路的相频特性：回路的相频特性：由由右右下下图图所所示示。信信号号频频率率等等于于谐谐振振频频率率f f0 0时时，电电压压与与电电流流之之间间的的位位相相差差为为零零，频频率率趋趋向向零零时时，位位相相差差等等于于9090，频频率率趋趋于于无穷大时，位相差等于无穷大时，位相差等于9090。可可见见，以以LCLC并并联联回回路路为为集集电电极极负负载载的的放放大大电电路路具具有有选选频频特特性性。当当信信号号频频率率等等于于LCLC回回路路的的谐谐振振频频率率时时，回回路路有有最最大大阻阻抗抗，因因此此该该频频率率下下
31、放放大大电电路路有有最最大大的的放放大大倍倍数数（共共射射极极放放大大电电路路的的放放大大倍倍数数与与集集电电极极阻阻抗抗成成正正比比），而而且且无无附附加加相相移移。对对于于其其他他频频率率的的信信号号，不不但但放放大大倍倍数数的的数数值值下下降降，而而且且会有附加相移。会有附加相移。16.2.1 16.2.1 变压器反馈式正弦波振荡电路变压器反馈式正弦波振荡电路16.3 LC16.3 LC正弦波振荡电路识读正弦波振荡电路识读 反馈电压极性分析：反馈电压极性分析：绕绕组组L L1 1给给出出反反馈馈电电压压，经经电电容容C C1 1耦耦合合至至放放大大电电路路的的基基极极。是是否否构构成成正
32、正反反馈馈，决决定定于于绕绕组组的的方方向向，可可以以判判别别，按按照照图图中中所所示示的的绕绕组组方方向向，所所构构成成的的为为正正反反馈馈。用用瞬瞬时时极极性性判判别别法法，设设放放大大电电路路输输入入端端极极性性为为“+”“+”，因因共共射射极极放放大大电电路路的的倒倒相相作作用用，集集电电极极的的极极性性为为“”，绕绕组组L L加加黑黑点点的的一一端端极极性性为为“+”“+”，绕绕组组L L1 1中中加加黑黑点点的的极极性性和和L L中中黑黑点点端端同同极极性性，也也应应该该为为“+”“+”极极性性，经经电电容容C C1 1耦耦合合至至输输入入端端，和和原原假假设设的的极性相同，因此构
33、成正反馈。极性相同，因此构成正反馈。16.2.1 16.2.1 变压器反馈式正弦波振荡电路变压器反馈式正弦波振荡电路16.3 LC16.3 LC正弦波振荡电路识读正弦波振荡电路识读 4 4、起振条件和振荡频率、起振条件和振荡频率可以证明起振条件为：可以证明起振条件为：16.2.1 16.2.1 变压器反馈式正弦波振荡电路变压器反馈式正弦波振荡电路式式中中为为晶晶体体管管VTVT1 1的的电电流流放放大大倍倍数数；r rbebe为为发发射射结结电电阻阻；RR为为折折合合到到LCLC谐谐振振回回路路的的等等效效损损耗耗电电阻阻，包包括括电电感感L L的的直直流流电电阻阻等等；M M为为绕绕组组L
34、L和和L L1 1之之间间的的互互感感。由由上上式式可可以以看看出出，选选择择高高的的晶晶体体管管，减减小小互感互感M M等有助于满足起振条件。等有助于满足起振条件。16.3 LC16.3 LC正弦波振荡电路识读正弦波振荡电路识读 总结：总结：16.2.1 16.2.1 变压器反馈式正弦波振荡电路变压器反馈式正弦波振荡电路1 1、LCLC正正弦弦波波振振荡荡电电路路结结构构如如右右图图所示；所示；2 2、起振条件为：、起振条件为：3 3、振振荡荡频频率率等等于于LCLC回回路路的的谐谐振频率，等于：振频率，等于：16.3 LC16.3 LC正弦波振荡电路识读正弦波振荡电路识读 总结：总结：16
35、.2.1 16.2.1 变压器反馈式正弦波振荡电路变压器反馈式正弦波振荡电路变压器反馈式振荡电路的优缺点变压器反馈式振荡电路的优缺点优点：优点：容容易易满满足足起起振振条条件件；振振荡荡频频率率较较高高；输输出出波波形形失失真真不不大大，因因此此应应用用范范围围广。广。缺点：缺点：使使用用变变压压器器，体体积积和和重重量量都都比比较较大大；输输出出电电压压和和反反馈馈电电压压靠靠磁磁路路耦耦合合，因因耦耦合合不不紧紧密密而而损损耗耗较较大大；变变压压器器铁铁芯芯容容易易产产生生电电磁磁干干扰扰；振振荡荡频频率率稳定性不高。稳定性不高。16.3 LC16.3 LC正弦波振荡电路识读正弦波振荡电路
36、识读 1 1、电路结构、电路结构16.2.2 16.2.2 电感反馈式正弦波振荡电路电感反馈式正弦波振荡电路电电感感反反馈馈式式振振荡荡电电路路如如图图所所示示。与与变变压压器器反反馈馈电电路路相相比比较较，变变压压器器初初级级加加了了一一个个抽抽头头，次次级级只只有有一一个个绕绕组组，用用来来向向负负载载输输出出。变变压压器器初初级级绕绕组组三三个个端端点点分分别别接接到到晶晶体体管管的的三三个个极极，上上方方的的端端点点经经电电容容C C1 1接接VTVT1 1的的基基极极；下下方方的的端端点点接接VTVT1 1的的集集电电极极；中中间间的的端端点点经经电电源源、电电容容C Ce e接接V
37、TVT1 1的的发发射射极极。由由于于结结构构上上的的这这一一特特点点，电电感感反反馈馈式式振振荡荡电电路也称电感三点式振荡电路。路也称电感三点式振荡电路。16.3 LC16.3 LC正弦波振荡电路识读正弦波振荡电路识读 2 2、放大电路、放大电路16.2.2 16.2.2 电感反馈式正弦波振荡电路电感反馈式正弦波振荡电路 放放大大电电路路和和变变压压器器反反馈馈振振荡荡电电路路中中的的相相同同，也也是是共共射射极极选选频放大电路。频放大电路。3 3、反馈、选频网络特性、反馈、选频网络特性 反反馈馈电电压压从从电电感感L L1 1获获得得，可可用用瞬瞬时时极极性性判判别别法法判判断断所所构构成
38、成的为正反馈。的为正反馈。4 4、振荡频率、振荡频率 即即为为（L L1 1+L+L2 2）和和C C组组成成的的并并联联谐振电路的谐振频率谐振电路的谐振频率f f0 0，它等于：，它等于：16.3 LC16.3 LC正弦波振荡电路识读正弦波振荡电路识读 2 2、放大电路、放大电路16.2.2 16.2.2 电感反馈式正弦波振荡电路电感反馈式正弦波振荡电路 放放大大电电路路和和变变压压器器反反馈馈振振荡荡电电路路中中的的相相同同，也也是是共共射射极极选选频放大电路。频放大电路。3 3、反馈、选频网络特性、反馈、选频网络特性 反反馈馈电电压压从从电电感感L L1 1获获得得，可可用用瞬瞬时时极极
39、性性判判别别法法判判断断所所构构成成的为正反馈。的为正反馈。4 4、振荡频率、振荡频率 即即为为（L L1 1+L+L2 2）和和C C组组成成的的并并联联谐振电路的谐振频率谐振电路的谐振频率f f0 0，它等于：，它等于：16.3 LC16.3 LC正弦波振荡电路识读正弦波振荡电路识读 5 5、起振条件为：、起振条件为：16.2.2 16.2.2 电感反馈式正弦波振荡电路电感反馈式正弦波振荡电路式式中中为为晶晶体体管管VTVT的的电电流流放放大大倍倍数数，r rbebe为为VTVT的的发发射射结结电电阻阻，R RL L为为（包包括括负负载载电电阻阻R RL L等等）折折合合到到VTVT管管集
40、集电电极极与与发发射射极极之之间的等效并联总损耗电阻。间的等效并联总损耗电阻。6 6、优缺点：、优缺点：电电感感反反馈馈式式电电路路的的优优点点是是：L L1 1和和L L2 2之之间间的的耦耦合合紧紧密密，输输出出信信号号振振幅幅大大；当当C C采采用用可可变变电电容容时时，输输出出信信号号频频率率可可调调，且且调调节节范范围围较较大大，最最高高频频率率可可以以达达到到几几十十兆兆赫赫。缺缺点点是是：输输出出电电压压中中唱唱含含有有高高次次谐谐波波，因因此此，常常用用于于对对波波形形要要求求不不高高的的场合，例如高频加热器、接收机的本机振荡等。场合，例如高频加热器、接收机的本机振荡等。16.
41、3 LC16.3 LC正弦波振荡电路识读正弦波振荡电路识读 1 1、电路结构、电路结构16.2.3 16.2.3 电容反馈式正弦波振荡电路电容反馈式正弦波振荡电路 电电容容反反馈馈式式振振荡荡电电路路如如图图所所示示，与与电电感感反反馈馈式式电电路路相相比比较较，图图中中LCLC谐谐振振电电路路中中两两个个电电感感L L1 1和和L L2 2被被换换成成电电容容C C1 1和和C C2 2，电电容容C C被被换换成成电电感感L L。这这样样改改变变的的目目的的是是为为了了改改善善输输出出电电压压的的波波形形。谐谐振振电电路路中中两两个个电电容容C C1 1、C C2 2的的三三个个端端点点分分
42、别别接接到到晶晶体体管管VTVT的的三三个个极极，由由于于这这种种结结构构上上的的特特点点，电电感感反反馈馈式式振振荡荡电电路路也也称称电电容容三点式振荡电路。三点式振荡电路。16.3 LC16.3 LC正弦波振荡电路识读正弦波振荡电路识读16.2.3 16.2.3 电容反馈式正弦波振荡电路电容反馈式正弦波振荡电路 2 2、放大电路、放大电路晶晶体体管管VTVT组组成成共共射射极极放放大大电电路路，电电阻阻R Rb1b1、R Rb2b2为为基基极极偏偏置置电电阻阻，R RC C为为集集电电极极电电阻阻，R Re e为为发发射射极极电电阻阻，形形成成直直流流负负反反馈馈，用用以以稳稳定定静静态态
43、工工作作点点。C Ce e为为旁旁路路电电容容，避避免免R Re e对对交交流流信信号号形形成成负负反馈。反馈。16.3 LC16.3 LC正弦波振荡电路识读正弦波振荡电路识读 3 3、反馈、选频网络特性、反馈、选频网络特性16.2.3 16.2.3 电容反馈式正弦波振荡电路电容反馈式正弦波振荡电路 反反馈馈电电压压由由电电容容C C2 2经经耦耦合合电电容容C C3 3耦合至晶体管耦合至晶体管VTVT的基极。的基极。设设基基极极瞬瞬时时极极性性为为“+”“+”，因因共共发发射射极极放放大大电电路路的的倒倒相相作作用用，集集电电极极极极性性为为“”，C C1 1上上方方端端极极性性为为“”，下
44、下方方端端极极性性为为“+”“+”，C C2 2上上方方端端极极性性为为“”，下下方方端端极极性性为为“+”“+”，经经电电容容C C3 3耦耦合合，加加到到基基极极的的电电压压极极性性为为“+”“+”，与与原原极极性性相相同同，因因此构成正反馈。此构成正反馈。16.3 LC16.3 LC正弦波振荡电路识读正弦波振荡电路识读 4 4、振荡频率、振荡频率16.2.3 16.2.3 电容反馈式正弦波振荡电路电容反馈式正弦波振荡电路 振振荡荡频频率率f f0 0即即为为（C C1 1+C C2 2）、L L并并联联谐谐振振电电路路的的谐谐振振频频率率，它它等于：等于：5、起振条件为：、起振条件为：式
45、式中中为为晶晶体体管管VTVT的的电电流流放放大大倍倍数数，r rbebe为为VTVT的的发发射射结结电电阻阻，R RL L为为集集电电极极电电阻阻R RC C等等折折合合到到VTVT管管集集电电极极与与发发射射极极之之间间的的等等效电阻。效电阻。16.3 LC16.3 LC正弦波振荡电路识读正弦波振荡电路识读6 6、优缺点：、优缺点：电电容容反反馈馈式式电电路路的的优优点点是是输输出出电电压压波波形形好好，缺缺点点是是输输出出信信号号频频率率调调节节不不方方便便。如如通通过过C C1 1或或C C2 2电电容容量量调调节节的的办办法法调调节节频频率率，调调节节时时会会影影响响起起振振条条件件
46、，因因此此常常用用于于固固定定频频率率或或频频率率调调节节范范围围不不大大的的场场合。合。16.2.3 16.2.3 电容反馈式正弦波振荡电路电容反馈式正弦波振荡电路 16.4 16.4 石英晶体振荡电路识读石英晶体振荡电路识读1 1、石英晶体的结构、石英晶体的结构石石英英晶晶体体的的全全称称是是石石英英晶晶体体谐谐振振器器，简简称称石石英英晶晶体体。将将二二氧氧化化硅硅晶晶体体按按照照一一定定的的方方向向切切割割成成晶晶片片，表表面面抛抛光光并并涂涂敷敷银银层层，封封装装，即即为为石石英英晶晶体体，其其结结构构示示意意图图和和电电路路符符号号如如图图所所示示。其中其中(a)(a)为结构示意图
47、，为结构示意图，(b)(b)电路符号。电路符号。16.4.1 16.4.1 石英晶体的等效电路和频率特性石英晶体的等效电路和频率特性16.4 16.4 石英晶体振荡电路识读石英晶体振荡电路识读2 2、石英晶体的等效电路和频率特性、石英晶体的等效电路和频率特性石英晶体的复杂性石英晶体的复杂性石石英英晶晶体体是是绝绝缘缘体体，因因此此不不通通直直流流电电，但但可可以以通通过过交交流流电电。将将交交流流电电压压加加到到石石英英晶晶体体两两端端，一一方方面面，晶晶片片及及两两面面涂涂银银层层构构成成一一只只电电容容，显显然然会会起起导导电电作作用用，其其导导电电特特性性和和普普通通电电容容器器相相同同
48、；另另一一方方面面，石石英英晶晶体体有有压压电电效效应应，施施加加交交变变电电压压后后，会会引引起起晶晶片片的的振振动动，这这种种振振动动反反过过来来又又会会产产生生交交变变的的电电场场，这这种种交交变变电电场场又又影影响响晶晶体体的的导导电电，因因此此石石英英晶晶体体的的导导电电特特性性就变得十分复杂。就变得十分复杂。为为了了说说明明石石英英晶晶体体的的导导电电特特性性，通通常常采采用用等等效效电电路路和和频频率率特特性曲线。性曲线。16.4.1 16.4.1 石英晶体的等效电路和频率特性石英晶体的等效电路和频率特性16.4 16.4 石英晶体振荡电路识读石英晶体振荡电路识读2 2、石英晶体
49、的等效电路和频率特性、石英晶体的等效电路和频率特性石英晶体的等效电路石英晶体的等效电路石英晶体的等效电路如右图石英晶体的等效电路如右图1 1所示。所示。图图中中C C0 0为为石石英英晶晶体体不不振振动动时时的的平平板板电电容容器器的的电电容容，一一般般几几个个pFpF到到几几十十pFpF大大小小；电电感感L L等等效效于于机机械械振振动动的的惯惯性性，大大约约几几毫毫亨亨到到几几十十毫毫亨亨；电电容容C C等等效效于于晶晶片片的的弹弹性性，大大约约0.10.10.01pF0.01pF；R R为为晶晶片片振振动动时时的的等等效效摩摩檫檫损损耗耗电电阻阻，约约100100。16.4.1 16.4
50、.1 石英晶体的等效电路和频率特性石英晶体的等效电路和频率特性16.4 16.4 石英晶体振荡电路识读石英晶体振荡电路识读石英晶体的频率特性石英晶体的频率特性频频率率特特性性如如右右图图所所示示。其其中中纵纵坐坐标标是是晶晶体体的的电电抗抗X X，横横坐坐标标是是频频率率f f。上上半半平平面面X0X0，晶晶体体表表现现为为感感性性元元件件，下下半半平平面面X0X0，晶晶体体表表现现为为容容性性元元件件。图图中中f fS S是是等等效效电电路路中中R R、L L、C C串串联联支支路的谐振频率：路的谐振频率：16.4.1 16.4.1 石英晶体的等效电路和频率特性石英晶体的等效电路和频率特性f