高频第4章LC正弦波振荡器.ppt
正弦波振荡器,第4章,2,本章知识点及结构,正弦波振荡器,工作原理（功能？如何实现功能？）,性能指标（有哪些？如何计算或评价）4.5，及穿插在4.3，4.4，4.6，4.7,电路构成（有哪几部分？不同形式电路的优缺点 比较？）4.3，4.4，4.6，4.7,3,第4章 正弦波振荡器,4.1 概述4.2 振荡器基本原理4.3 三端式LC振荡器（重点）4.4 改进型电容三端式电路（重点）4.5 振荡器的频率稳定问题4.6 石英晶体谐振器4.7 石英晶体振荡器电路（重点）,4,本节问题：,1、正弦波振荡器在无线收发系统中的位置?,2.振荡器的实质？与放大器实质有何不同？,3、评价振荡器性能的主要技术指标？,5、LC正弦波振荡器的典型电路？,4.1 概 述,4、振荡器的种类？,5,4.1 概 述,6,2、振荡器的实质(能量转换器件),在没有外加信号的情况下，自动地将直流电源的能量转换为交流振荡能量的装置。自激振荡,放大器的实质(能量转换器件)在外加信号的激励下,将直流电源的能量转换为交流能量。,比 较,7,3、评价振荡器性能的主要技术指标？,（1）振荡频率（2）频率稳定度,8,不同类型的正弦波振荡器所适宜的工作频段,4、振荡器的种类,正弦波振荡器、非正弦波振荡器（从振荡波形分）反馈式振荡器、负阻式振荡器（从振荡器特性分）,9,5、LC正弦波振荡器的典型电路,10,一、从调谐放大电路到自激振荡电路 二、维持自激振荡的两个条件（即振荡的平衡条件）三、振荡的起振条件（即通电之初，振荡是如何建立起来的？）四、振荡的稳定条件,4.2 反馈型正弦波自激振荡器原理,11,正弦波反馈振荡器主要由三个部分构成,一、从调谐放大电路到自激振荡电路,12,二、产生自激振荡的两个条件 振荡的平衡条件,13,三、振荡的起振条件（即通电之初，振荡是如何建立起来的？）,14,如果环路增益特性存在着两个平衡点A和B，其中，A点是稳定的，而B是不稳定点。,四、振荡器的稳定条件,通过上述讨论可见，要使平衡点稳定，|T(o)|必须在UiA附近具有负斜率变化,15,小结,16,一、电容反馈三点式振荡器（考毕兹振荡器）,二、电感反馈三点式振荡器（哈特莱振荡器）,三、三点式LC 振荡器相位平衡条件的判断准则（重点）,4.3 三点式LC振荡器（重点）,17,一、电容反馈三点式振荡器（考毕兹振荡器）,二、电感反馈三点式振荡器（哈特莱振荡器）,1、电路结构,2、验证相位平衡条件,1、电路结构,2、验证相位平衡条件,三、总结出：三点式LC 振荡器相位平衡条件的判断准则,分析思路：,18,2、相位平衡条件,3、起振条件,4、振荡频率,一、电容反馈三点式振荡器（考毕兹振荡器）,1、电路结构（对应电路名称的来历）,19,(1)反馈系数：,KF1,3、起振条件,注：若考虑管子的输入、输出电容Co,Ci，则,(2)电压放大倍数：,20,4、振荡频率(即谐振回路的谐振频率),注：若考虑管子的输入、输出电容Co,Ci，则,21,2、相位平衡条件,1、电路结构（对应电路名称的来历）,二、电感反馈三点式振荡器（哈特莱振荡器）,3、起振条件,4、振荡频率,22,三、LC 振荡器相位平衡条件的判断准则,X1+X2+X3=0,|X1+X2|=|X3|,1、晶体管发射极所接的两个电抗元件性质相同,而不与发射极相接的回路元件,其电抗性质与前者相反.2、谐振频率满足:|X1+X2|=|X3|,23,24,4.4 改进型电容三端式振荡器电路,一、串联改进型电容三点式振荡器 克拉泼振荡器,二、并联改进型电容三点式振荡器 西勒振荡器,25,一、串联改进型电容三点式振荡器 克拉泼振荡器,若选C3C1,C3C2，则,反馈系数：,1、如果C1、C2过大，则振荡幅度就太低。,2、当减小C3来提高振荡频率f0 时，振荡幅度显著下降；当C3减小到一定程度时，可能停振。因此，限制了f0 的提高。,3、用作频率可调的振荡器时，振荡幅度随频率增加而下降，在频段范围内幅度不平稳，频率覆盖系数不大，约为。,26,二、并联改进型电容三点式振荡器 西勒振荡器,1.振荡频率：,若选C3C1,C3C2，则,当改变C，以改变频率时，不影响n，以及输出波形幅度。既保持了频率稳定的优点，还解决了幅度平稳和提高频率的问题。,频率覆盖系数：1.6 1.8,2.,27,28,例：对于下图所示的振荡器线路。已知，,（1）画出交流等效电路，说明振荡器类型。（2）计算反馈系数和振荡频率。,29,4.5 振荡器的频率稳定问题,一、振荡器的频率稳定度,二、造成频率不稳定的因素,三、稳频措施,30,1.绝对频率稳定度,2.相对频率稳定度,一、振荡器的频率稳定度,31,二、造成频率不稳定的因素,1.客观原因：外界温度变化，使LC参数、晶体管参数 不稳定；电源不稳定，引起振荡器工作点变化、晶体管参数变化。2.主观原因：电路结构本身的不稳定（如：哈特莱振荡器的频率稳定性不如考毕兹振荡器）,32,1.振荡器置于恒温箱内；或屏蔽振荡器；或使之远离干扰源。2.采用良好的稳压电源供电3.提高振荡回路的品质因数4.减小负载（或下一级电路）对振荡器的影响 方法：振荡器后加缓冲级5.采用稳定性好的振荡电路,三、稳频措施,33,缓冲级,1.作用：隔离（或减弱）其后一级电路对 其前一级电路的影响。,2.构成电路：一般为射级跟随器（即共集电极 放大器）。因为该电路输入电阻高，可减小放大器从前级所取的信号电流；而，它的输出电阻低，可减小负载变动对前级的影响。,34,4.6 石英晶体谐振器,一、石英晶体谐振器的等效电路,二、石英晶体的阻抗特性,三、石英谐振器的频率温度特性（P111）,四、石英谐振器频稳度高的原因,35,一、石英晶体谐振器的等效电路,石英晶体的压电效应：当机械力作用于晶体片时，片的两面将产生电荷。反之，晶体片两面加不同极性的电压时，晶体的几何尺寸被压缩或伸张。则：当高频交流电压加于晶体片两端时，晶体片将随交变信号的变化而产生机械振动。当f外加=f固有，则产生谐振现象,36,2.石英晶体的在电路中的表示符号,3.等效电路：,特点：等效电感Lq非常大；等效电容Cq和等效电阻rq非常小,非常高,37,1.串谐频率2.并谐频率3.两者的关系,二、石英晶体的阻抗特性,两者相差很小,38,4.电抗特性（rq=0),39,三、石英谐振器的频率温度特性（P111）,四、石英谐振器频稳度高的原因,温度系数小，即频率随温度变化小,2.Q值非常高，在fs，fp附近电抗曲线斜率很高，有利于稳频。,3.当石英晶体与外部电路相连构成振荡器时，外电路参数变化对振荡频率的影响小。（CqC0),若分布电容Cn并在C0上,若外界电阻R并在C0上,R对Q值影响小,40,4.7 石英晶体振荡器电路,一、并联晶振电路,二、串联晶振电路,三、泛音晶振电路,晶体工作在并联谐振频率fp与串联谐振频率fs之间，在fp附近，晶体等效为电感。,晶体工作在串联谐振频率fs，晶体等效为短路。,晶体工作在谐波频率上.,41,一、并联晶振电路,c-b型电路（皮尔斯电路）,晶体工作在并联谐振频率fp与串联谐振频率fs之间，在fp附近，晶体等效为电感。,42,1.振荡频率,43,讨论：调节C可使f0产生微小的变动。*若C很大，取C，得：*若C很小，取C0，得：,2.频率微调问题,44,可见，无论如何调节C，f0总是在fp与fs之间。一般，C取得较小，使f0工作在稍低于fp的数值。通过外加电容C，使晶体达到标称频率fN。,fsfNfp fN:标称频率,45,46,二、串联晶振电路,晶体工作在串联谐振频率fs，晶体等效为短路。,47,三、泛音晶振电路,泛音石英片振动的机械谐波,（自学）,48,本章总结:,理解:,振荡的平衡条件 稳定条件,计算:,振荡器的起振条件 振荡频率、频率稳定度,识图:,1.根据三端式振荡器相位平衡条件的判断准则，会判断已知振荡电路能否振荡。2.判断已知振荡器属于哪一种振荡电路 3.已知电路 交流等效图,49,f01,f,f02,f,jX1,jX3,jX2,f03,f,f0,感性,感性,容性,电感三点式,电容三点式（自己思考）,50,1、电容三点式振荡器的特点是振荡波形_(好不好),振荡频率_(高/不高),频率调节_(方便不方便).并简要说明理由.2、根据石英晶体的电抗特性,当f=fs时，石英晶体呈_性;当fsfp时，石英晶体呈_性.并作石英晶体的电抗特性曲线图3、电路图如下所示，试通过分析L1C1、L2C2、L3C3三者之间的相互关系，根据相位平衡的判断准则，说明有可能构成何种振荡电路,
