《四川信息职业技术学院电子工程系》由会员分享，可在线阅读，更多相关《四川信息职业技术学院电子工程系（42页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、单元五 正弦波振荡器,5.4 LC正弦波振荡器,5.1 概述,5.2 反馈型振荡器的基本工作原理,5.3 RC正弦波振荡器,5.5 石英晶体振荡器,5.6 寄生振荡和间歇振荡简介,单元五 正弦波振荡器,生活中常见的自激振荡现象 ： 扩音系统中的电声振荡,5.1 概述,单元五 正弦波振荡器,放大器：对外加的激励信号进行不失真的放大。振荡器：不需外加激励信号，靠电路本身产生具有一定频率、一定波形和一定幅度的交流信号。,二.振荡器与放大器的区别,无须外加输入信号的控制，将直流电能转换为具有特定的频率和一定的振幅的交流信号的能量，这一类电路称为振荡器。,一. 振荡器的功能,单元五 正弦波振荡器,三.振
2、荡器的分类,单元五 正弦波振荡器,1.反馈式振荡器的工作原理2.对基本振荡器电路以及几种典型振荡电路进行分析,四.本章主要内容,单元五 正弦波振荡器,1.含义： 凡是从输出信号中取出一部分反馈到输入端作为输入信号，无需外部提供激励信号，能产生等幅正弦波输出称为正反馈振荡器。2.用途：,5.2 反馈型振荡器的基本工作原理 一.反馈型振荡器的含义与用途,单元五 正弦波振荡器,取输入信号,，由图得自激振荡形成的条件就是：,，反馈信号,，净输入信号,二.反馈型振荡器工作原理（一）,单元五 正弦波振荡器,1相位平衡条件,2振幅平衡条件,（n=0,1,2,3）,3起振条件,二.反馈型振荡器工作原理 (二)
3、,单元五 正弦波振荡器,基本放大电路作用是对反馈信号进行放大；选频网络作用是获得单一确定的振荡频率；反馈网络作用是将输出回路中的能量取出一部分加到基本放大器的输入端；稳幅环节使振荡的输出稳定。,三.反馈型振荡器的组成,单元五 正弦波振荡器,振荡总是从无到有、从小到大地建立起来的。那么，振荡器刚接通电源时，原始的输入电压是从哪里来的呢？又如何能够从小到大建立起稳定的等幅振荡？,四. 振荡的建立过程,振荡的建立过程动画演示请点击。,一.RC串并联电路的选频特性,单元五 正弦波振荡器,RC正弦波振荡器分为RC串、并联电路式(桥式)、移相式和双T电路等类型。,RC串并联电路,RC串并联电路的频率特性,
4、5.3 RC 正弦波振荡器,单元五 正弦波振荡器,串联阻抗,并联阻抗,通常取R1=R2=R，C1=C2=C，于是,RC串并联电路的选频特性（一）,单元五 正弦波振荡器,幅频特性为,相频特性为,时,时，,达到最大，其值为,；而当,偏离,急剧下降。因此，RC串联电路具有选,频特性。,另外，当,时，,电路呈现纯阻性。,利用RC串并联电路的幅频特性和相频特性在,时的特点，既可把它作为选频网络，又可作为反馈网络。,RC串并联电路的选频特性（二）,单元五 正弦波振荡器,桥式电路,等效电路,要求在,时，放大电路的输出与输入同相，即,，这样才能满足相位平衡条件。同时，要求放大电路的放 大倍数略大于，以满足起振
5、条件,二. RC桥式振荡器,单元五 正弦波振荡器,RC串并联电路为集成运放引入一个正反馈。,1. 电路结构分析 即检查电路是否包括放大电路、反馈电路和选频网络三部分。 RC串并联电路既是反馈网络，又是选频网络。,2. 反馈网络,RC振荡器的分析步骤和方法（一）,单元五 正弦波振荡器,3. 基本放大电路分析 放大电路应为同相放大器。如果采用分立元件放大电路，应检查管子的静态是否合理。如果用集成运放，则应检查输入端是否有直流通路，运放有无放大作用。,4. 振荡条件分析 起振条件：,幅值平衡条件：,振荡角频率为,，即振荡频率为,RC振荡器的分析步骤和方法（二）,单元五 正弦波振荡器,RC正弦波振荡器
6、的振荡频率取决于R和C数值，由上页式得，要想得到较高的振荡频率，必须选择较小的R和C值。,RC振荡器只能用作低频振荡器（1Hz1MHz）。一般在要求振荡频率高于1 MHz时，都改用LC并联回路作为选频网络，组成LC正弦波振荡器。,RC振荡器的分析步骤和方法（三）,单元五 正弦波振荡器,选频网络采用LC谐振回路的反馈式正弦波振荡器，称为LC正弦波振荡器，简称LC振荡器。LC振荡器常用分立元件组成。,一. 变压器反馈式LC正弦波振荡器,变压器反馈式振荡器又称互感耦合振荡器。由谐振放大器和反馈网络两大部分组成。在这类振荡器中，LC并联回路中的电感元件L是变压器的一个绕组，变压器的另一个绕组则作为振荡
7、器的反馈网络。,1. 电路,5.4 LC正弦波振荡器,单元五 正弦波振荡器,电路,交流通路,（1）放大电路是共射极接法,单元五 正弦波振荡器,谐振放大器由晶体管、偏置电路、选频网络LC组成。Cb为隔直耦合电容，Ce为发射极旁路电容。通过L1L互感耦合，将L1上的反馈电压加到放大器输入端。通过L2L互感耦合，在负载RL上得到正弦波输出电压。,LC并联电路在谐振时是纯阻性的，A = 180o。 相位平衡条件，必须要求F = 180o。因此，与晶体管集电极相连的变压器绕组端和与基极相连的绕组端点必须互为异名端。,电路分析：,单元五 正弦波振荡器,共基接法中，A = 0o，因此，为了满足相位平衡条件，
8、必须有F = 0o。 这样，与集电极相连的绕组端点和与射极相连的绕组端点必须互为同名端。,（2）放大电路是共基极接法,单元五 正弦波振荡器,（1）相位条件正反馈的判断：根据放大电路的组态（是共射极还是共基极；如果是集成运放就要看反相输入还是同相输入），决定放大电路输出端（集电极）和输入端（基极或射极）所连接的变压器绕组的端点应为异名端还是同名端。,（2）振荡频率,2. 相位平衡条件的判断和振荡频率,（3） 变压器反馈式振荡器的工作频率不宜过低过高，一般应用于中、短波段（几十KHz到几十MHz）。,单元五 正弦波振荡器,（2）调频方便，调频范围较宽。,（1）变压器反馈式LC振荡电路利用变压器作为
9、正反馈耦合元件，它的优点是便于实现阻抗匹配，因此振荡电路效率高、起振容易。,3. 电路特点,单元五 正弦波振荡器,1. 三点式振荡电路的组成原则,三点式振荡电路的一般形式,二. 三点式振荡电路,三点式：振荡管的三个电极分别与振荡回路中的电容C或电感L的三个点相连接。,单元五 正弦波振荡器,Xbe与Xce既然是同类电抗(即同为容抗或感抗)，则Xcb与Xce、Xbe为异类电抗 。,观察到两个电容或电感的抽头接晶体管的发射极，则正反馈条件一定满足，也可以此作为判断满足相位条件的依据。,构成三点式振荡器的原则,单元五 正弦波振荡器,(1) 电路结构,电路,交流通路,2. 电感三点式振荡器(哈特莱振荡器
10、),单元五 正弦波振荡器,.相位平衡条件的判断,Xcb为C，Xbe为L2，Xce为L1，故Xbe与Xce是同类电抗(即同为感抗)，则Xcb与Xbe、Xce为异类电抗。满足三点式振荡器的组成原则，满足相位平衡条件。,.振荡频率,式中：LL1L22M（M为L1和L2间的互感，不考虑互感时M0）。,(2) 相位平衡条件的判断和振荡频率,单元五 正弦波振荡器,. 振荡波形较差。,. 振荡频率较低。,. 由于起振的相位条件和幅度条件很容易满足，所以容易起振。,. 调整方便。,(3)电感三点式振荡器的特点,单元五 正弦波振荡器,(1) 电路结构,电路,交流通路,3. 电容三点式振荡器(考毕兹振荡器),单元
11、五 正弦波振荡器,.相位平衡条件的判断,Xcb为L，Xbe为C2，Xce为C1，故Xbe与Xce是同类电抗(即同为容抗)，则Xcb与Xbe、Xce为异类电抗。满足三点式振荡器的组成原则，满足相位平衡条件。,.振荡频率,式中：C为C1、C2的串联等效电容，即,(2) 相位平衡条件的判断和振荡频率,单元五 正弦波振荡器,. 输出波形好。,.加大回路电容可提高振荡频率稳定度。,.振荡频率较高。,.调整频率不方便。,解决的办法是：在L两端并接可变电容C3，C3f2或ff1时，等效电路呈容性，晶体充当一个等效电容；当f1ff2时，等效电路呈电感性，这个区域很窄， 石英谐振器充当一个等效电感。不过此电感是
12、一个特殊的电感，它仅存在于f1与f2之间，且随频率f的变化而变化。,（4）.接入系数很小,3.石英谐振器的特点（二）,单元五 正弦波振荡器,石英晶体在电路中可以起三种作用：一是充当等效电感，晶体工作在接近于并联谐振频率f2的狭窄的感性区域内， 这类振荡器称为并联谐振型石英晶体振荡器；二是石英晶体充当短路元件，并将它串接在反馈支路内，用以控制反馈系数，它工作在石英晶体的串联谐振频率f1上，称为串联谐振型石英晶体振荡器；三是充当等效电容，使用较少。,二. 石英晶体振荡电路,单元五 正弦波振荡器,皮尔斯电路,等效电路,1.并联型晶体振荡电路,单元五 正弦波振荡器,电路结构,等效电路,2.串联型晶体振荡电路,单元五 正弦波振荡器,寄生振荡波形,5.6 寄生振荡和间歇振荡简介 一. 寄生振荡,防止和消除寄生振荡：,首先在安装时必须考虑合理的工艺结构，尽量减少寄生参量，保持参量的稳定；其次应采用退耦电路，在较大电容处并上一个较小的电容；有时在振荡管的基极或发射极串入个小电阻或在发射结之间接一个小电容就可能消除超高频寄生振荡。,单元五 正弦波振荡器,间歇振荡波形,二.间歇振荡,为了避免产生间歇振荡，RC的时间常数应小于振荡回路的时间常数2L/C，一 般可取RC2L/5C。,
