第4章正弦波振荡器2

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1、第第4 4章章 正弦波振荡器正弦波振荡器 4.2.6 压控振荡器压控振荡器 压控振荡器的主要性能指标为压控灵敏度和线性度。 压控灵敏度定义为单位控制电压引起的振荡频率的变化量, 用S表示, 即(4 42) 图 4 13 压控振荡器线路 图 4 14 压控振荡器的 频率与控制电压关系 第第4 4章章 正弦波振荡器正弦波振荡器4.3 频率稳定度频率稳定度 4.3.1 频率稳定度的意义和表征频率稳定度的意义和表征 振荡器的频率稳定度是指由于外界条件的变化, 引起振荡器的实际工作频率偏离标称频率的程度, 它是振荡器的一个很重要的指标。 (4 44) (4 43) 长期稳定度短期稳定度瞬时稳定度第第4

2、4章章 正弦波振荡器正弦波振荡器第第4 4章章 正弦波振荡器正弦波振荡器4.3 频率稳定度频率稳定度第第4 4章章 正弦波振荡器正弦波振荡器 放大器放大器LC选频选频 反馈网络反馈网络uiic1ZLuouf休息2休息1第第4 4章章 正弦波振荡器正弦波振荡器 Q第第4 4章章 正弦波振荡器正弦波振荡器第第4 4章章 正弦波振荡器正弦波振荡器4.4 LC振荡器的设计考虑振荡器的设计考虑 1振荡器电路选择 LC振荡器一般工作在几百千赫兹至几百兆赫兹范围。振荡器线路主要根据工作的频率范围及波段宽度来选择。在短波范围,电感反馈振荡器、电容反馈振荡器都可以采用。在中、短波收音机中,为简化电路常用变压器反

3、馈振荡器做本地振荡器。 第第4 4章章 正弦波振荡器正弦波振荡器 2晶体管选择 从稳频的角度出发,应选择fT较高的晶体管,这样晶体管内部相移较小。通常选择fT (310)f1max。同时希望电流放大系数大些,这既容易振荡,也便于减小晶体管和回路之间的耦合。 第第4 4章章 正弦波振荡器正弦波振荡器 3直流馈电线路的选择 为保证振荡器起振的振幅条件,起始工作点应设置在线性放大区;从稳频出发,稳定状态应在截止区,而不应在饱和区,否则回路的有载品质因数QL将降低。所以,通常应将晶体管的静态偏置点设置在小电流区,电路应采用自偏压。 第第4 4章章 正弦波振荡器正弦波振荡器 4振荡回路元件选择 从稳频出

4、发,振荡回路中电容C应尽可能大,但C过大,不利于波段工作;电感L也应尽可能大,但L大后,体积大,分布电容大,L过小,回路的品质因数过小,因此应合理地选择回路的C、L。在短波范围,C一般取几十至几百皮法,L一般取0.1至几十微亨。 第第4 4章章 正弦波振荡器正弦波振荡器 5反馈回路元件选择 由前述可知,为了保证振荡器有一定的稳定振幅以及容易起振,在静态工作点通常应选择(451) 当静态工作点确定后,Yf的值就一定,对于小功率晶体管可以近似为(451)反馈系数的大小应在下列范围选择第第4 4章章 正弦波振荡器正弦波振荡器4.5 石英晶体振荡器石英晶体振荡器 4.5.1 石英晶体振荡器频率稳定度

5、石英晶体振荡器之所以能获得很高的频率稳定度,由第2章可知,是由于石英晶体谐振器与一般的谐振回路相比具有优良的特性,具体表现为: (1)石英晶体谐振器具有很高的标准性。 (2)石英晶体谐振器与有源器件的接入系数p很小,一般为10-310-4。 (3) 石英晶体谐振器具有非常高的Q值。第第4 4章章 正弦波振荡器正弦波振荡器4.5.2 晶体振荡器电路 晶体振荡器的电路类型很多,但根据晶体在电路中的作用,可以将晶体振荡器归为两大类:并联型晶体振荡器(等效电感）和串联型晶体振荡器（短路线）。 1并联型晶体振荡器。 皮尔斯(Pierce)振荡器第第4 4章章 正弦波振荡器正弦波振荡器图419 并联型晶体

6、振荡器的实用线路 第第4 4章章 正弦波振荡器正弦波振荡器图420 密勒振荡器图421 泛音晶体皮尔斯振荡器 第第4 4章章 正弦波振荡器正弦波振荡器 2串联型晶体振荡器 在串联型晶体振荡器中,晶体接在振荡器要求低阻抗的两点之间,通常接在反馈电路中。图423示出了一串联型晶体振荡器的实际线路和等效电路。 图423一种串联型晶体振荡器 (a)实际线路;(b)等效电路第第4 4章章 正弦波振荡器正弦波振荡器 4.5.3 高稳定晶体振荡器 影响晶体振荡器频率稳定度的因素仍然是温度、电源电压和负载变化,其中最主要的还是温度的影响。 图424 AT切片的频率温度特性第第4 4章章 正弦波振荡器正弦波振荡

7、器 图425是一种恒温晶体振荡器的组成框图。它由两大部分组成:晶体振荡器和恒温控制电路。 图425 恒温晶体振荡器的组成 第第4 4章章 正弦波振荡器正弦波振荡器 1) 1) 画出振荡器的高频等效电路，并指出电路的振荡形式；画出振荡器的高频等效电路，并指出电路的振荡形式； 2) 2) 若把晶体换为若把晶体换为1MHz1MHz，该电路能否起振，为什么？，该电路能否起振，为什么？ 3) 3) 求振荡器的振荡频率；求振荡器的振荡频率； 4) 4) 指出该电路采用的稳频措施。指出该电路采用的稳频措施。例例已知石英晶体振荡电路如图所示，试求：已知石英晶体振荡电路如图所示，试求：第第4 4章章 正弦波振荡

8、器正弦波振荡器3）因为石英晶体的标称频率为）因为石英晶体的标称频率为7MHz所以该振荡器的工作所以该振荡器的工作频率即为频率即为7MHz。4）该电路采用的稳频措施有：）该电路采用的稳频措施有：(a)采用晶体振荡的克拉波电路；采用晶体振荡的克拉波电路；(b) 振荡与射级跟随器是松耦合；振荡与射级跟随器是松耦合；(c) 用射级跟随器进行隔离；用射级跟随器进行隔离；(d) 电源进行稳压，以保晶体管参数的稳定性电源进行稳压，以保晶体管参数的稳定性 第第4 4章章 正弦波振荡器正弦波振荡器要想电路起振，要想电路起振，ce间必须呈现容性，间必须呈现容性，4.7 H和和330pF并联回路并联回路的谐振频率为

9、，的谐振频率为，4MHz=f01MHz，回路对于，回路对于1MHz呈现感性，不满足三点法呈现感性，不满足三点法则，所以把晶体换为则，所以把晶体换为1MHz，该电路不能起振。，该电路不能起振。第第4 4章章 正弦波振荡器正弦波振荡器Rb1Rb2RcReCeCoC1C2LCbEC振荡器中的几种现象振荡器中的几种现象IE休息1休息2UB+UBE _+UE _第第4 4章章 正弦波振荡器正弦波振荡器Rb1Rb2RcReCeCoC1C2LCbEC 2 2 当起振后当起振后ubieUE休息1休息2+UBE _第第4 4章章 正弦波振荡器正弦波振荡器Rb1Rb2CbRcReCeC1C2C3R2EC二二, ,

10、频率拖曳现象频率拖曳现象第第4 4章章 正弦波振荡器正弦波振荡器4.64.6 振荡器中的几种现象振荡器中的几种现象0101 01010202 0101 01010202第第4 4章章 正弦波振荡器正弦波振荡器4.64.6 振荡器中的几种现象振荡器中的几种现象abdc010101010202第第4 4章章 正弦波振荡器正弦波振荡器反馈型寄生振荡反馈型寄生振荡4. 寄生振荡及产生原因寄生振荡及产生原因 由放大器的输出与输入间各种寄生反馈引起的。由放大器的输出与输入间各种寄生反馈引起的。由放大器的输出与输入间各种寄生反馈引起的。由放大器的输出与输入间各种寄生反馈引起的。A. A. 外部反馈外部反馈外

11、部反馈外部反馈: : 主要是通过多级放大器的公共电源内阻、馈线主要是通过多级放大器的公共电源内阻、馈线主要是通过多级放大器的公共电源内阻、馈线主要是通过多级放大器的公共电源内阻、馈线或元件的寄生耦合以及输入端与输出端的空间电磁场的耦合或元件的寄生耦合以及输入端与输出端的空间电磁场的耦合或元件的寄生耦合以及输入端与输出端的空间电磁场的耦合或元件的寄生耦合以及输入端与输出端的空间电磁场的耦合引起的。引起的。引起的。引起的。B. B. 内部反馈内部反馈内部反馈内部反馈: : 晶体管的极间电容产生的。晶体管的极间电容产生的。晶体管的极间电容产生的。晶体管的极间电容产生的。第第4 4章章 正弦波振荡器正

12、弦波振荡器图图图图 晶体管高频功率放大器由内反馈产生寄生振晶体管高频功率放大器由内反馈产生寄生振晶体管高频功率放大器由内反馈产生寄生振晶体管高频功率放大器由内反馈产生寄生振荡的等效电路荡的等效电路荡的等效电路荡的等效电路第第4 4章章 正弦波振荡器正弦波振荡器3. 寄生振荡寄生振荡的排除和防止措施的排除和防止措施图图图图 晶体管高频功率放大器的各种稳定措施晶体管高频功率放大器的各种稳定措施晶体管高频功率放大器的各种稳定措施晶体管高频功率放大器的各种稳定措施第第4 4章章 正弦波振荡器正弦波振荡器4.7* RC振荡器振荡器 移相振荡器移相振荡器移相振荡器的最大特点是没有性能比较好的选频移相振荡器

13、的最大特点是没有性能比较好的选频反馈网络，它的反馈网主要用于完成环路信号的反馈网络，它的反馈网主要用于完成环路信号的正反馈需求。正反馈需求。第第4 4章章 正弦波振荡器正弦波振荡器4.7* 反馈型反馈型RC振荡电路分析振荡电路分析第第4 4章章 正弦波振荡器正弦波振荡器第第4 4章章 正弦波振荡器正弦波振荡器第第4 4章章 正弦波振荡器正弦波振荡器4.8* 振荡器的负阻特性及其负阻振荡器的负阻特性及其负阻振荡器振荡器1. 负阻元件的特性负阻元件的特性之所以将具有这样特性的器件叫负阻器件，是因为它之所以将具有这样特性的器件叫负阻器件，是因为它的交流特性在特定的区域内具有交流负阻的功能的交流特性在

14、特定的区域内具有交流负阻的功能总之，所谓负阻只是以工作点为中心的交流电阻所具有的特性，如以瞬时电压和电流来看，它的电阻仍是正的。 负阻器件分为两大类：电压控制型（如隧道二极管）和电流控制型（如单结晶体管）。 第第4 4章章 正弦波振荡器正弦波振荡器4.8* 振荡器的负阻特性及其负阻振荡器的负阻特性及其负阻振荡器振荡器第第4 4章章 正弦波振荡器正弦波振荡器4.8* 振荡器的负阻特性及其负阻振荡器振荡器的负阻特性及其负阻振荡器负阻振荡电路负阻振荡电路串联型负阻振荡器要求负阻器件的串联型负阻振荡器要求负阻器件的r rn n具有随着振荡幅度具有随着振荡幅度I Im m的增大而减小的非线性特性，因此它只能采用电流控制型的的增大而减小的非线性特性，因此它只能采用电流控制型的负阻器件负阻器件 并联型负阻振荡器要求负阻器件的并联型负阻振荡器要求负阻器件的r rn n具有随着振荡幅度具有随着振荡幅度U Um m的增大而增大的非线性特性，因此它只能采用电压控制型的的增大而增大的非线性特性，因此它只能采用电压控制型的负阻器件。负阻器件。