在振荡频率点课件

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1、高高频频电电子子线线路路3-1 3-1 概述概述学习项目三学习项目三 正弦波振荡器正弦波振荡器3-2 3-2 反馈振荡器的工作原理反馈振荡器的工作原理3-4 3-4 晶体振荡器晶体振荡器3-3 3-3 LC LC 正弦波振荡器正弦波振荡器3-5 3-5 RC RC 正弦波振荡器正弦波振荡器高高频频电电子子线线路路3-1 3-1 概述概述一、一、 振荡器的功能振荡器的功能二、二、 振荡器分类振荡器分类三、反馈振荡器的含义与用途三、反馈振荡器的含义与用途高高频频电电子子线线路路3-1 3-1 概述概述一、一、 振荡器的功能振荡器的功能 无输入信号情况无输入信号情况下，将直流电源的下，将直流电源的能

2、量转换成按特定能量转换成按特定频率变化的交流信频率变化的交流信号的能量号的能量二、二、 振荡器分类振荡器分类项目三项目三 正弦波振荡器正弦波振荡器高高频频电电子子线线路路1 . 含义：含义：2 . 用途：用途：凡是从输出信号中取出一部分反馈到输入端作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为输入信号，无需外部提供激励信号, ,能产生等能产生等幅正弦幅正弦波波输出称为正反馈振荡器输出称为正反馈振荡器电子设备电子设备高频加热设备高频加热设备医疗仪器医疗仪器发射机发射机(载波频率载波频率fC）接收机（本地振荡频率接收机（本地振荡频率fL）仪器仪表振荡源仪器仪表振荡源数

3、字系统时钟信号数字系统时钟信号三、反馈振荡器的含义与用途三、反馈振荡器的含义与用途高高频频电电子子线线路路3-2 3-2 反馈振荡器的工作原理反馈振荡器的工作原理一、构成框图一、构成框图二、工作原理二、工作原理 : 包括包括 平衡条件平衡条件 起振条件起振条件 高高频频电电子子线线路路负反馈放大电路自激：电路中由于信号频率达到了通频带负反馈放大电路自激：电路中由于信号频率达到了通频带的两端产生了足够的附加相移，使放大电路在中频时人为接成的两端产生了足够的附加相移，使放大电路在中频时人为接成的负反馈，在低频或高频时转化成正反馈，当满足一定条件时的负反馈，在低频或高频时转化成正反馈，当满足一定条件

4、时就产生了自激振荡。就产生了自激振荡。3-2 3-2 反馈振荡器的工作原理反馈振荡器的工作原理一、构成框图一、构成框图负反馈时放大器的闭环增益负反馈时放大器的闭环增益(a) 负反馈放大电路负反馈放大电路 (b) 正反馈振荡电路正反馈振荡电路 输出信号输出信号净输入信号净输入信号输入信号输入信号反馈信号反馈信号 比较比较(a)(a)和和(b)(b)两图两图, ,很容易看出负反馈放大电很容易看出负反馈放大电路与正反馈振荡电路的区别。路与正反馈振荡电路的区别。正反馈时放大器的闭环增益正反馈时放大器的闭环增益显然，当显然，当时，时，正反馈产生振荡正反馈产生振荡此后振荡电路的输入信号此后振荡电路的输入信

5、号所以所以高高频频电电子子线线路路 振荡条件 幅度平衡条件 相位平衡条件 AF = A+ F= 2n小结 为了产生正弦波为了产生正弦波，必须在放大电路里加入正反馈，因此放大电路，必须在放大电路里加入正反馈，因此放大电路和正反馈网络是振荡电路的最主要部分。但是，这样两部分构成的和正反馈网络是振荡电路的最主要部分。但是，这样两部分构成的振荡器一般得不到正弦波，这是由于很难控制正反馈的量。振荡器一般得不到正弦波，这是由于很难控制正反馈的量。 如果正反馈量大，则增幅，输出幅度越来越大，最后由三极管的如果正反馈量大，则增幅，输出幅度越来越大，最后由三极管的非线性限幅，这必然产生非线性失真。非线性限幅，这

6、必然产生非线性失真。 反之，如果正反馈量不足，则减幅，可能停振，为此振荡电路要反之，如果正反馈量不足，则减幅，可能停振，为此振荡电路要有一个稳幅电路。有一个稳幅电路。高高频频电电子子线线路路 为了获得单一频率的正弦波输出，应该有选频网络，为了获得单一频率的正弦波输出，应该有选频网络，选频网络往往和正反馈网络或放大电路合而为一。选频选频网络往往和正反馈网络或放大电路合而为一。选频网络由网络由R、C和和L、C等电抗性元件组成。正弦波振荡器等电抗性元件组成。正弦波振荡器的名称一般由选频网络来命名。正弦波发生电路的组成的名称一般由选频网络来命名。正弦波发生电路的组成 放大电路放大电路 正反馈网络正反馈

7、网络 选频网络选频网络 稳幅电路稳幅电路高高频频电电子子线线路路二、工作原理二、工作原理 : 包括平衡条件、起振条件包括平衡条件、起振条件1 1 . 平衡条件平衡条件 （是指振荡已经建立，为维持等幅振荡所要满足的条件）（是指振荡已经建立，为维持等幅振荡所要满足的条件） 1Au Fu Av说明起振时说明起振时Avo最大，永远大于平衡时最大，永远大于平衡时Av；高高频频电电子子线线路路振荡器的静态工作点应设计在软激励状态振荡器的静态工作点应设计在软激励状态（即放大（即放大 区略偏向截止方向）；区略偏向截止方向）； 若从起振到稳幅是由晶体管伏安特性的非线性和自给反偏若从起振到稳幅是由晶体管伏安特性的

8、非线性和自给反偏 压电路共同作用的结果，则称为压电路共同作用的结果，则称为内稳幅；内稳幅；判断振荡器判断振荡器是否可能振荡是否可能振荡首先看电路供电是否正确；首先看电路供电是否正确； 二是看是否满足相位平衡条件。二是看是否满足相位平衡条件。 判断振荡器判断振荡器是否能起振是否能起振在满足相位平衡的条件下，还在满足相位平衡的条件下，还 得判断是否满足振幅起振条件得判断是否满足振幅起振条件判断判断若是外电路作用达到稳幅，则称为若是外电路作用达到稳幅，则称为外稳幅外稳幅高高频频电电子子线线路路3-2 LC3-2 LC正弦波振荡器正弦波振荡器一、一、 变压器反馈式振荡器变压器反馈式振荡器二、二、 三点

9、式振荡器三点式振荡器三、差动对管振荡器三、差动对管振荡器四、改进型电容三点式振荡器四、改进型电容三点式振荡器五、频率稳定五、频率稳定高高频频电电子子线线路路一、变压器反馈式振荡器一、变压器反馈式振荡器变压器反馈式振荡电路变压器反馈式振荡电路,又称互感耦合振荡电路又称互感耦合振荡电路,它是它是利用变压器耦合获得适量的正反馈来实现自激振荡的。利用变压器耦合获得适量的正反馈来实现自激振荡的。高高频频电电子子线线路路 图图Z0802Z0802（a a）为共射调集型变压器耦合振荡电路）为共射调集型变压器耦合振荡电路, ,（b b）是交流通道。图中当不考虑反馈时）是交流通道。图中当不考虑反馈时, ,由于由

10、于L1、C 组组成的并联谐振回路作为三极管的集电极负载成的并联谐振回路作为三极管的集电极负载, ,因此因此, ,这种这种放大电路具有选频特性放大电路具有选频特性, ,常称为选频放大电路。常称为选频放大电路。L2 为反为反馈网络馈网络, ,它通过电感耦合取得反馈信号它通过电感耦合取得反馈信号, ,并将信号的一部并将信号的一部分反馈到输入端分反馈到输入端, ,显然显然, ,该电路具备了振荡电路的组成环节。该电路具备了振荡电路的组成环节。 高高频频电电子子线线路路11、 相位平衡条相位平衡条件件 断开图（断开图（a a）中的）中的a a点。设在放大电路的输入端加点。设在放大电路的输入端加信号令其频率

11、为信号令其频率为L1C回路的谐振频率回路的谐振频率 f0 , ,这时三极管集这时三极管集电极负载可等效为一纯电阻电极负载可等效为一纯电阻, ,若忽略其它电容和分布参若忽略其它电容和分布参数的影响数的影响, ,则则U0与与Ui反相反相; ;在如图所示的变压器同名端的在如图所示的变压器同名端的情况下情况下, ,又引入又引入180180o o相移，即相移，即Uf与与U0反相，因此反相，因此Uf 与与Ui同相，电路满足振荡的相位平衡条件。同相，电路满足振荡的相位平衡条件。 对对 f0 以外的其它频率以外的其它频率, ,L1C 回路处于失谐状态，不再回路处于失谐状态，不再呈纯电阻性，因而呈纯电阻性，因而

12、U0 与与 Ui 不再是反相关系，自然不再是反相关系，自然Uf 与与Ui 也不再是同相关系，也就是说也不再是同相关系，也就是说对对f0 以外的电信号，电路不以外的电信号，电路不能满足振荡的相位平衡条件。这样，就保证了振荡电路只能满足振荡的相位平衡条件。这样，就保证了振荡电路只能够输出频率为能够输出频率为f0 的单一频率的正弦波。的单一频率的正弦波。高高频频电电子子线线路路22、振荡频率、振荡频率 在在Q值足够高（回路的损耗很小）和忽略分布参数影值足够高（回路的损耗很小）和忽略分布参数影响的条件下响的条件下, ,振荡电路的振荡频率就是振荡电路的振荡频率就是L1C 回路的谐振频回路的谐振频率率,

13、,即即33、起振条件、起振条件 根据自激振荡的振幅条件根据自激振荡的振幅条件, ,对于图对于图Z0802Z0802所示电路，所示电路，可以可以证明其起振条件为：证明其起振条件为： 式中式中M为绕组为绕组L1与与L2之间的互感系数之间的互感系数, ,rbe为三极为三极b、e的的等效电阻等效电阻, ,r为绕组为绕组L1的串联损耗电阻。的串联损耗电阻。 选用选用大的三极管和增大管子的静态电流，电路容易大的三极管和增大管子的静态电流，电路容易起振。起振。高高频频电电子子线线路路44、电路特点、电路特点（1 1）由上式可知）由上式可知, ,对三极管对三极管值要求并不太高值要求并不太高, ,只要只要变压器

14、同名端接线正确变压器同名端接线正确, ,则不难起振。即则不难起振。即只要同名端，只要同名端，就可满足相位条件。就可满足相位条件。采用变压器耦合采用变压器耦合, ,容易满足阻抗容易满足阻抗匹配要求匹配要求; ;（4 4）由于变压器分布参数的限制）由于变压器分布参数的限制, ,振荡频率不能太高振荡频率不能太高, ,一般小于几十一般小于几十MHzMHz, ,且输出波形不太好。且输出波形不太好。 （2 2）C C 可以采用可变电容器可以采用可变电容器, ,因而调节频率方便因而调节频率方便; ;（3 3） LC LC选频网络可放在三极管任意极。选频网络可放在三极管任意极。 调集电路调集电路放在放在C C

15、极极 调基电路调基电路放于放于B B极极 调发电路调发电路 放在放在E E极极高高频频电电子子线线路路二、三点式振荡器二、三点式振荡器什么是三点式振荡器？什么是三点式振荡器？cebX1X2X3晶体管有三个电极（B、E、C）分别与三个电抗性元件相连接形成三个接点故称为三点式振荡器高高频频电电子子线线路路三点式振三点式振荡荡器要器要实现实现振振荡荡，必，必须满须满足相位平衡条件与振幅平衡条件足相位平衡条件与振幅平衡条件. .为为此此电电路路组组成成结结构必构必须须遵循两个原遵循两个原则则. .cebX3X1X2与晶体管发射极相联结的电抗X1、X2性质必须相同。即be、ce间电抗性质相同不与晶体管发

16、射极相联结的另一电抗X3的性质必须与其相反。即与 Bc间性质相反遵循以上两个原则才能遵循以上两个原则才能满足：满足： 相位条件相位条件适当选择适当选择X1与与X2的比值就的比值就能满足：能满足：振幅条件振幅条件原则一原则一原则二原则二高高频频电电子子线线路路ceb2 2、1 1 三点式振荡器的基本电路构成三点式振荡器的基本电路构成电容反馈三点振荡器电容反馈三点振荡器C1C2L 由由图图可可见见: :与与晶晶体体管管发发射射极极相相连连接接的的电电抗抗性性元元件件C C1 1和和C C2 2为为容容性性, , 不不与与发发射射极极相相连连接接段段另另一一电电抗抗性性元元件件X X3 3为为感感性

17、性, 满满足足三三端端式式振振荡荡器器的的组组成成原原则则。因因反反馈馈网网络络是是由由电电容容元元件件完完成成的的, ,适适当当选选择择C1C1与与C2C2的的比比 值值, ,则则可可满满足足振振幅幅条条件件, ,故故称为电容反馈三点振荡器称为电容反馈三点振荡器. .三端式振荡器有二种基本电路三端式振荡器有二种基本电路: :其一为电容三点式振荡器也称为考必兹振荡器其一为电容三点式振荡器也称为考必兹振荡器, ,电路组成特点是电路组成特点是: : 高高频频电电子子线线路路2 2、1 1 三点式振荡器的基本电路构成三点式振荡器的基本电路构成ceb电感反馈三点振荡器电感反馈三点振荡器L1L2C 其二

18、为其二为 电感反馈三点振荡器也称为哈特莱振荡器电感反馈三点振荡器也称为哈特莱振荡器, ,电路组成电路组成特点是特点是: : 由由图图可可见见: :与与晶晶体体管管发发射射极极相相连连接接的的电电抗抗性性元元件件L1L1和和L2L2为为感感性性, , 不不与与发发射射极极相相连连接接的的另另一一电电抗抗性性元元件件C C为为容容性性, 满满足足三三端端式式振振荡荡器器的的组组成成原原则则。因因反反馈馈网网络络是是由由电电感感元元件件完完成成的的, ,适适当当选选择择L1L1与与L2L2的的比比 值值, ,则则可可满满足足振振幅幅条条件件, ,故故称称为为电电感感反反馈馈三三点点振振荡荡器器. .

19、高高频频电电子子线线路路2.2 2.2 电感三点式振荡器电感三点式振荡器 如图是电感三点式振荡电路如图是电感三点式振荡电路, ,又称哈特莱振荡电路。图中又称哈特莱振荡电路。图中L1、L2、C组成谐振回路组成谐振回路, ,L2兼作反馈网络兼作反馈网络, ,通过耦合电容通过耦合电容Cb将将L2上反馈上反馈电压送到三极管的基极。电压送到三极管的基极。 由电感三点式振荡器交流通路看出由电感三点式振荡器交流通路看出, ,谐振回路有三个端点与三极谐振回路有三个端点与三极管的三个电极相连管的三个电极相连, ,而且与发射极相接的是而且与发射极相接的是L L1 1、L L2,2,与基极相接的是与基极相接的是L

20、L2 2、C C 即满足即满足 射同基反射同基反 的原则。因此电路必然满足相位平衡条件。的原则。因此电路必然满足相位平衡条件。11、 相位平衡条件相位平衡条件高高频频电电子子线线路路当回路的当回路的Q值较高时值较高时,该电路的振荡频率基本上等于该电路的振荡频率基本上等于LC回路回路的的谐振频率谐振频率,即即22、振荡频率、振荡频率式中式中L = L1L22M为回路总电感。为回路总电感。33、起振条件、起振条件该电路的特点与变压器反馈式振荡电路极为相似。须指出：该电路的特点与变压器反馈式振荡电路极为相似。须指出：它的输出波形较差它的输出波形较差,这是由于反馈电压取自电感的两端这是由于反馈电压取自

21、电感的两端,而电感而电感对高次谐波的阻抗较大对高次谐波的阻抗较大,不能将它短路不能将它短路,从而使从而使Uf中含有较多的中含有较多的谐波分量谐波分量,因此因此,输出波形中也就含有较多的高次谐波。输出波形中也就含有较多的高次谐波。该振荡器的起振条件看书上该振荡器的起振条件看书上59页页44、电路特点、电路特点高高频频电电子子线线路路哈特莱电路的优点：哈特莱电路的优点： 1 1、L1L1、L2L2之间有互感，反馈较强，容易起振；之间有互感，反馈较强，容易起振； 2 2、振荡频率调节方便，只要调整电容、振荡频率调节方便，只要调整电容C C的大小即可。的大小即可。 3 3、而且、而且C C的改变基本上

22、不影响电路的反馈系数。的改变基本上不影响电路的反馈系数。电路的缺点：电路的缺点： 1 1、振荡波形不好，因为反馈电压是在电感上获得，而、振荡波形不好，因为反馈电压是在电感上获得，而电感对高次谐波呈高阻抗，因此对高次谐波的反馈较强，使电感对高次谐波呈高阻抗，因此对高次谐波的反馈较强，使波形失真大；波形失真大； 2 2、电感反馈三端电路的振荡频率不能做得太高，这是、电感反馈三端电路的振荡频率不能做得太高，这是因为频率太高，因为频率太高，L L太小且分布参数的影响太大。太小且分布参数的影响太大。高高频频电电子子线线路路2.3 2.3 电容三点式振荡器电容三点式振荡器 电容三点式振荡电路又称考毕兹振荡

23、电路电容三点式振荡电路又称考毕兹振荡电路, ,如上图所示如上图所示, ,其结其结构与电感三点式振荡电路相似构与电感三点式振荡电路相似, ,只是将电感、电容互换了位置。只是将电感、电容互换了位置。为了形成集电极回路的直流通路为了形成集电极回路的直流通路, ,增设了电阻增设了电阻R RC C。该电路的交流。该电路的交流通路如右图所示。可以看出通路如右图所示。可以看出, ,它符合三点式振荡电路它符合三点式振荡电路 射同基反射同基反 的构成原则的构成原则, ,满足自激振荡的相位平衡条件。满足自激振荡的相位平衡条件。11、 相位平衡条件相位平衡条件高高频频电电子子线线路路在在L LC C谐振回路谐振回路

24、Q Q值足够高的条件下值足够高的条件下, ,电路的振荡频率为电路的振荡频率为22、振荡频率、振荡频率其中考毕兹电路的优点：考毕兹电路的优点：1 1）电容反馈三端电路的振荡波形好。）电容反馈三端电路的振荡波形好。2 2）电路的频率稳定度较高，适当加大回路的电容量，就可以减小）电路的频率稳定度较高，适当加大回路的电容量，就可以减小不稳定因素对振荡频率的影响。不稳定因素对振荡频率的影响。3 3）电容三端电路的工作频率可以做得较高，可直接利用振荡管的）电容三端电路的工作频率可以做得较高，可直接利用振荡管的输出、输入电容作为回路的振荡电容。它的工作输出、输入电容作为回路的振荡电容。它的工作 频率可做到几

25、十频率可做到几十MHzMHz到几百到几百MHzMHz的甚高频波段范围。的甚高频波段范围。 电路的缺点：电路的缺点： 调调C1C1或或C2C2来改变振荡频率时，反馈系数也将改变。但只要在来改变振荡频率时，反馈系数也将改变。但只要在L L两端并上一个可变电容器，并令两端并上一个可变电容器，并令C1C1与与C2C2为固定电容，则在调整频为固定电容，则在调整频率时，基本上不会影响反馈系数。率时，基本上不会影响反馈系数。高高频频电电子子线线路路三、差动对管振荡器三、差动对管振荡器 在集成电路振荡器里在集成电路振荡器里, ,广泛采用如上图所示的差分对管振荡电路，广泛采用如上图所示的差分对管振荡电路，其中其

26、中 T2 管集电极外接的管集电极外接的 LC 回路调谐在振荡频率上（回路调谐在振荡频率上（b b）图为其交流）图为其交流等效电路。等效电路。(b) (b) 图中图中Ree 为恒流源为恒流源I0的交流等效电阻。可见，这是一个的交流等效电阻。可见，这是一个共集共集共基反馈电路。共基反馈电路。T2管的集电极接管的集电极接LC并联回路，它谐振在振荡并联回路，它谐振在振荡频率上，并将其上的输出电压直接加到频率上，并将其上的输出电压直接加到T1管的基级上，形成正反馈。管的基级上，形成正反馈。在振荡频率点，并联在振荡频率点，并联LC回路阻抗最大，正反馈电压回路阻抗最大，正反馈电压VF(V0)最强，且满最强，

27、且满足相位稳定条件。综上所述，此振荡器电路能正常工作。足相位稳定条件。综上所述，此振荡器电路能正常工作。 高高频频电电子子线线路路E1648单片集成振荡器单片集成振荡器 现以常用电路现以常用电路 E1648 E1648 为例介绍集成电路振荡器的组成。单片为例介绍集成电路振荡器的组成。单片集成振荡器集成振荡器 E1648 E1648 是是 ECL ECL 中规模集成电路中规模集成电路 ，它为双列直插式，它为双列直插式，振荡频率可达振荡频率可达200MHZ200MHZ，大致由偏置电路、差动对管振荡器和放大电，大致由偏置电路、差动对管振荡器和放大电路三部分组成。路三部分组成。 振荡频率振荡频率其中其

28、中 是是1010、12 12 脚之脚之间的的输入入电容。容。 E1648 有有1脚与脚与3脚两个脚两个输出出端。由于端。由于1脚和脚和3脚分脚分别是片内是片内T1 管的集电极和发射极管的集电极和发射极, ,所以所以1脚输出脚输出电压的幅度可大于电压的幅度可大于3脚的输出。当脚的输出。当然然 , ,L2C2回路应调谐在振荡频回路应调谐在振荡频率率fOSC 上。上。 如果如果1010脚与脚与1212脚外接包括变容二极管在内的脚外接包括变容二极管在内的 LC 元件元件, ,可以构成可以构成压控振荡器。显然压控振荡器。显然, ,利用利用 E1648 也可以构成晶体振荡器。也可以构成晶体振荡器。 高高频

29、频电电子子线线路路四、改进型电容三点式振荡器四、改进型电容三点式振荡器电容三点式振荡器缺点：调节频率会改变反馈系数，管子的输电容三点式振荡器缺点：调节频率会改变反馈系数，管子的输入电容入电容Ci和输出电容和输出电容C0对振荡频率的影响限制了振荡频率的提高。对振荡频率的影响限制了振荡频率的提高。1 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 下下图图是克拉是克拉泼泼振振荡荡器的器的实际电实际电路和交流等效路和交流等效电电路。路。特点特点是用一电容是用一电容C3C3与原电路中的电感与原电路中的电感L L相串联后代替相串联后代替L L，功用主要是以增加回路总电容和，功用主要是以增加回

30、路总电容和减小管子与回路间的耦合来提高振荡回路的标准性。使振荡频率的稳定减小管子与回路间的耦合来提高振荡回路的标准性。使振荡频率的稳定度得以提高。度得以提高。高高频频电电子子线线路路 由上式可见由上式可见, ,振荡频率基本上与振荡频率基本上与C C1 1、C C2 2 、C C0 0 、C Ci i无关无关, ,因此因此, ,可选可选C C1 1、C C2 2的值远大于极间电容的值远大于极间电容, ,这就减小了极间电容变化对振荡频率的影响这就减小了极间电容变化对振荡频率的影响, ,提高了振荡频率的稳定性。提高了振荡频率的稳定性。 由图可知由图可知, ,这种电路是在电容三点式振荡电路的电感支路上

31、串进这种电路是在电容三点式振荡电路的电感支路上串进了一个小电容了一个小电容C C 而构成的（而构成的（C C3 3对交流短路对交流短路, ,属共基组态）属共基组态）C C1 1、C C2 2、C C及及L L组成谐振回路组成谐振回路. .因为因为C C远远小于远远小于C C1 1或或C C2 2，所以三电容串联后的等效电容，所以三电容串联后的等效电容振荡频率振荡频率克拉泼振荡器的反馈系数克拉泼振荡器的反馈系数 调节调节C C3 3改变振荡频率时改变振荡频率时, ,不影响反馈系数即克拉泼振荡器的振荡不影响反馈系数即克拉泼振荡器的振荡频率与反馈系数可分别独立调节。频率与反馈系数可分别独立调节。高高

32、频频电电子子线线路路 电路的振荡频率主要由电路的振荡频率主要由C来决定，基本不受其它的电容来决定，基本不受其它的电容（C1、C2）的影响。这对提高振荡频率的稳定性是有利的。但也有缺点：的影响。这对提高振荡频率的稳定性是有利的。但也有缺点：1 1、如、如C1、C2 过大，振荡幅度就太低；过大，振荡幅度就太低；2 2、若减小、若减小C ，以提高振荡频率，但可能停振，因此也就限制了振荡频率，以提高振荡频率，但可能停振，因此也就限制了振荡频率的提高。的提高。3 3、频率覆盖系数不高。一般在、频率覆盖系数不高。一般在1.21.3。LC回路谐振电阻回路谐振电阻R0反射到三极管集、射极的等效负载电阻为：反射

33、到三极管集、射极的等效负载电阻为：其中 由上式可知：若由上式可知：若C C调至较小时调至较小时, ,将使等效负载电阻变小将使等效负载电阻变小, ,导致电导致电路增益下降路增益下降, ,因此因此, ,这一电路的振荡频率只能在小范围内调节这一电路的振荡频率只能在小范围内调节, ,否则否则将出现输出幅度明显下降的现象。将出现输出幅度明显下降的现象。 高高频频电电子子线线路路2 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 如下图是并联型三点式振荡电路如下图是并联型三点式振荡电路, ,又称西勒振荡电又称西勒振荡电路路, ,它是在串联型电容三点式振荡电路的电感它是在串联型电容三点式振荡电路

34、的电感L L旁并接了旁并接了一个电容一个电容C而构成的。而而构成的。而C3为远小于为远小于 C1C2的固定电容。的固定电容。高高频频电电子子线线路路回路总电容及振荡频率分别为回路总电容及振荡频率分别为西勒振荡器的反馈系数西勒振荡器的反馈系数FU和接入系数和接入系数p与克拉泼振荡与克拉泼振荡器相同，因此它也具有频率稳定度高和振荡频率、反馈系器相同，因此它也具有频率稳定度高和振荡频率、反馈系数可分别独立调节的优点。数可分别独立调节的优点。 由于由于LC LC 回路的谐振电阻回路的谐振电阻R R0 0反射到三极管集、射极间的反射到三极管集、射极间的等效负载电阻等效负载电阻 而而C3 C,当当C变小时

35、变小时, , 变化程度不如式克拉泼电路中变化程度不如式克拉泼电路中那样显著那样显著, ,从而削弱了振荡幅度受频率改变的影响。因此从而削弱了振荡幅度受频率改变的影响。因此, ,席勒振荡电路的频率调节范围较克拉泼电路要宽。席勒振荡电路的频率调节范围较克拉泼电路要宽。 高高频频电电子子线线路路西勒振荡器的优点西勒振荡器的优点：1、振荡幅度比较稳定；、振荡幅度比较稳定；2、振荡频率可以比较高，如可达千兆赫；频率覆盖率、振荡频率可以比较高，如可达千兆赫；频率覆盖率比较大，可达；比较大，可达；所以在一些短波、超短波通信机，电视接收机中用的所以在一些短波、超短波通信机，电视接收机中用的比较多。比较多。高高频

36、频电电子子线线路路五、频率稳定五、频率稳定1 1、振荡频率变化的原因、振荡频率变化的原因温度、湿度、电源电压、负载、周围磁场的变化以及机械振动、温度、湿度、电源电压、负载、周围磁场的变化以及机械振动、元器件的老化等，这些外界因素的变化都会使振荡频率发生变化，而元器件的老化等，这些外界因素的变化都会使振荡频率发生变化，而温度是其中最重要的因素。温度是其中最重要的因素。 LC LC振荡器的振荡频率振荡器的振荡频率f f0 0主要取决于振荡回路参数主要取决于振荡回路参数L L和和C,C,同时还与同时还与其品质因数其品质因数Q Qe e、管子的参数和其他寄生参数有关，因为它们之中任何、管子的参数和其他

37、寄生参数有关，因为它们之中任何一个的变化，都会引起一个的变化，都会引起LCLC并联回路相频特性或并联回路相频特性或 的变化，从而导致的变化，从而导致振荡频率振荡频率f f0 0的改变。的改变。引起频率变化的外界原因有：引起频率变化的外界原因有：高高频频电电子子线线路路主要稳频措施主要稳频措施1. 提高谐振回路的标准性提高谐振回路的标准性 回路的标准性回路的标准性是指在外界因素如温度、湿度、大气压力等是指在外界因素如温度、湿度、大气压力等变化时，谐振回路保持其谐振频率固定不变的能力。标准性变化时，谐振回路保持其谐振频率固定不变的能力。标准性越高，回路自然谐振频率随环境条件变化的可能性就越小。越高

38、，回路自然谐振频率随环境条件变化的可能性就越小。 提高回路标准性的主要措施是选用高品质因数、高稳定提高回路标准性的主要措施是选用高品质因数、高稳定性和低温度系数、低吸水性的电容器与电感器。性和低温度系数、低吸水性的电容器与电感器。 等号右边的负号表示频率变化的方向与电抗变化的方向等号右边的负号表示频率变化的方向与电抗变化的方向刚好相反。如电感量加大，振荡频率将降低。刚好相反。如电感量加大，振荡频率将降低。高高频频电电子子线线路路主要稳频措施主要稳频措施 温度补偿法和温度隔离法温度补偿法和温度隔离法：引起电抗元件电感量和电容量变化最明显的环境因素是温度的变化。 温度补偿法温度补偿法：用具有负温度

39、系数的瓷介电容器，接入由普通的具有正温度系数的电感和电容组成的谐振回路。 温度隔离法温度隔离法：将电抗元件置于特制的恒温槽恒温槽内，使槽内的温度基本上不随外界环境温度的变化。 利用石英谐振器利用石英谐振器等固体谐振系统代替由电感、电容构成的电磁谐振系统，它是高稳频率源的一个重要形式。由于这种谐振系统构成的振荡器，不但频率稳定性、频率准确度高，而且体积、耗电均很小，因此，在许多领域已被广泛地采用。高高频频电电子子线线路路主要稳频措施主要稳频措施2. 削弱不稳定因素对谐振特性的影响削弱不稳定因素对谐振特性的影响 晶体管的参数稳定：晶体管的参数稳定：晶体管的参数（输入输出阻抗等）受工作点的影响较大，

40、因此注意选择工作点稳定电路与良好的稳压电路。 选择回路与器件间的接入系数：选择回路与器件间的接入系数：晶体管的输入输出阻抗、外接负载阻抗、各种分布电容和引线电感都是影响回路标准性的重要因素。因此选择回路与器件间的接入系数，选择合适的回路与负载间的耦合系数，尽可能减小不稳定的分布电容和引线电感的影响，对于提高频率稳定性是十分重要的。 外接负载阻抗：外接负载阻抗：为了阻止负载对振荡器的影响，振荡器一般都是通过具有高输入阻抗的跟随器（发射极输出器）。如必须直接连接时，也应采用变比较大的降压变压器，或分压比很小的电容分压网络再与其它负载相联接。高高频频电电子子线线路路主要稳频措施主要稳频措施 改进型的

41、电路：改进型的电路：减小振荡管自身的输入、输出阻抗对回路性能即振荡频率的影响，是提高振荡频率稳定性的一个非常重要的课题。特别是在三点式振荡电路中，器件三个端口的等效阻抗 、 、 直接与回路三个电抗元件相连接，由于器件端口等效阻抗的稳定性很差，且随工作状态改变而改变，可以想象由它构成的振荡器其频率稳定度的提高也必然会受到严重的影响。为了改善普通三点振荡电路的频率稳定性而提出的两种改进型的电路。 谐振回路的选择：谐振回路的选择：选择高品质因数的谐振回路（石英谐振石英谐振器器）。高高频频电电子子线线路路五、石英晶体振荡器五、石英晶体振荡器晶体振荡器晶体振荡器 压电和反压电效应：压电和反压电效应：石英

42、是一种具有晶体结构、外形呈角椎形六棱体的矿物质。当按某种方式将其切割成一定厚度的薄片时，可以发现它具有一种特殊的物理现象。 石英晶体的物理性能和化学性能十分稳定物理性能和化学性能十分稳定，对周围环境条件（如温度、湿度、大气压力）的变化不敏感。 晶体振荡器突出的优点是可以产生频率稳定度和准确度很高频率稳定度和准确度很高的正弦波振荡。晶体振荡器则可以比较容易地实现10-410-6。对晶体施加恒温控制，还可提高到10-710-8数量级。目前晶体振荡器频率稳定度的极限是10-1210-13。 利用基音振动实现对频率控制的晶体称为基音晶体基音晶体，其余称为泛音晶体泛音晶体。采用AT切割石英片的基频频率一

43、般都限制切割石英片的基频频率一般都限制在在20MHz以下以下。因为此时石英片的厚度仅有0041mm，频率再高，石英片的厚度太薄，不足以提供必要的强度。高高频频电电子子线线路路石英谐振器的基本特性石英谐振器的基本特性1. 石英谐振器的等效电路石英谐振器的等效电路晶体晶体其中： 大体反映石英片的质量； 几十几百亨；反映其材料的刚性； ；等效石英片产生机械形变时材料的能耗；几百欧；称为石英谐振器的并联电容，它相当于以石英片为介质、以两电极为极板的平板电容器的电容量和支架电容、引线电容的总和。几几十 。 高高频频电电子子线线路路石英谐振器的基本特性石英谐振器的基本特性2. 石英谐振器的谐振频率石英谐振

44、器的谐振频率0如令 为不考虑晶体内部损耗（即 = 0）时石英谐振器的串联谐振频率；Q为石英谐振器的等效品质因数；p为接入系数，其数值分别为：高高频频电电子子线线路路石英谐振器的基本特性石英谐振器的基本特性3. 石英谐振器的基本特性石英谐振器的基本特性 很高的等效品质因数很高的等效品质因数 Q ：石英谐振器最大的特点是具有很大的等效电感量和很小的损耗电阻。或者说石英谐振是具有很高的等效品质因数。（ ） 很小的接入系数很小的接入系数 P：当外界电抗元件与之相连接时，对石英谐振器的固有谐振特性的影响是十分微弱的。（ ） 具有两个谐振频率具有两个谐振频率 和和 ： 两个谐振频率十分接近：两个谐振频率十

45、分接近：举例：举例： 2.5MHz石英谐振器的接入系数 p=4.210-5故串并联谐振频率绝对频差为： 石英谐振器的两种工作方式：高石英谐振器的两种工作方式：高 Q 短路线短路线 ( ) ;等效等效 L 。等效等效 L：两个谐振频率：两个谐振频率 和和 之间。之间。 高高频频电电子子线线路路晶体振荡电路晶体振荡电路 三种反馈振荡器：三种反馈振荡器： 电路中当等效电感元件用，为并联型晶体振荡电路。晶体电路中当等效电感元件用，为并联型晶体振荡电路。晶体在振荡环路中起着高在振荡环路中起着高 Q 电感器的作用。电感器的作用。 电路中当串联谐振元件用，为串联型晶体振荡电路。晶体电路中当串联谐振元件用，为

46、串联型晶体振荡电路。晶体则起着具有高则起着具有高 Q 短路器作用。短路器作用。 泛音晶体振荡器：泛音晶体振荡器：利用石英谐振器的泛音振动特性对频率实行控制的振荡器称为泛音晶体振荡器。这种振荡器可以将振荡频率扩展到甚高频以至超高频频段。高高频频电电子子线线路路1.并联型晶体振荡电路并联型晶体振荡电路（1）皮尔斯（）皮尔斯（C-B）电路）电路RFCCEBCBE如令 ， 是 和（ + ）的串联。高高频频电电子子线线路路2.串联型晶体振荡器：晶体起着高串联型晶体振荡器：晶体起着高Q 短路器作用。短路器作用。串联谐振，高串联谐振，高 Q 短路器作用。短路器作用。并联谐振，去除并联谐振，去除 的不良影响。

47、的不良影响。高高频频电电子子线线路路3.4RC振荡器振荡器1、RC串并联网络的频率特串并联网络的频率特性性分析可得：分析可得：图中电压传输系数为：图中电压传输系数为：幅频特性：幅频特性：相频特性：相频特性：高高频频电电子子线线路路2、基本、基本RC桥式振荡器桥式振荡器3.4RC振荡器振荡器对于运放来说对于运放来说Au远大于远大于3，为保证，为保证能够进入平衡，能够进入平衡，引入文氏电桥振引入文氏电桥振荡器荡器(1) 相位条件相位条件(2) 振幅条件振幅条件(3) 振荡频率振荡频率根据根据AuFu1，而谐振时，而谐振时Fu=1/3，则，则与与反相反相同相，同相，处）。处）。 则则与与满足相位条件

48、。满足相位条件。（在（在与与同相，同相，振幅起振条件：振幅起振条件：Au 3振幅平衡条件：振幅平衡条件：Au =3高高频频电电子子线线路路外稳幅原理：通过非线性器件外稳幅原理：通过非线性器件Rf2自动调整反馈自动调整反馈强弱。强弱。3.4RC振荡器振荡器3、文氏电桥振荡器、文氏电桥振荡器由图根据起振条件有：由图根据起振条件有：因而可得：因而可得：振幅起振条件：振幅起振条件：振幅平衡条件：振幅平衡条件：可见，要求可见，要求Rf2在起振过程中要由在起振过程中要由2Rf1= 2Rf1即要求即要求Rf2具有负温度系数。随着时间进行，电路温具有负温度系数。随着时间进行，电路温度上升，则度上升，则Rf2将

49、减小，并最终达到平衡状态。将减小，并最终达到平衡状态。高高频频电电子子线线路路反馈式正弦波振荡器主要由放大器、反馈网络、选反馈式正弦波振荡器主要由放大器、反馈网络、选频网络和稳幅环节组成。有频网络和稳幅环节组成。有LCLC、RCRC和晶体振荡器。和晶体振荡器。振荡器必须满足振荡的平衡条件和起振条件及平衡振荡器必须满足振荡的平衡条件和起振条件及平衡稳定条件。稳定条件。LCLC振荡器分为变压器反馈式、电容三点式和电感三振荡器分为变压器反馈式、电容三点式和电感三点式。常见的有克拉泼振荡器和西勒振荡器等。点式。常见的有克拉泼振荡器和西勒振荡器等。石英晶体振荡器频率稳定性高。石英晶体振荡器有石英晶体振荡器频率稳定性高。石英晶体振荡器有串联型和并联型两种。串联型和并联型两种。 RCRC振荡器的振荡频率较低。常用的振荡器的振荡频率较低。常用的RCRC振荡器是文氏振荡器是文氏电桥振荡器，其振荡频率电桥振荡器，其振荡频率f f0 01/1/（22RCRC），只取决），只取决于于R R、C C的数值。的数值。学习小结：学习小结：