1、第第 4 章章 正弦波振蕩器正弦波振蕩器 4.1 反饋振蕩器的工作原理反饋振蕩器的工作原理 4.2 LC正弦波振蕩器正弦波振蕩器 4.3 石英晶體振蕩器石英晶體振蕩器 4.4 RC正弦波振蕩器正弦波振蕩器 4.5 負阻正弦波振蕩器負阻正弦波振蕩器 本章小結本章小結第第 4 章章 正弦波振蕩器正弦波振蕩器作用：作用：產生產生一定頻率和幅度的信號一定頻率和幅度的信號利用負阻器件的負阻效應利用負阻器件的負阻效應產生振蕩產生振蕩利用利用正反饋原理正反饋原理構成構成本質上也是負阻振蕩器本質上也是負阻振蕩器振蕩器的作用、分類與要求振蕩器的作用、分類與要求正弦波振蕩器的要求：具有正弦波振蕩器的要求：具有較高

2、的較高的振蕩頻率和幅度的準確性振蕩頻率和幅度的準確性 和穩定度。和穩定度。按振蕩波形不同分按振蕩波形不同分正弦波振蕩器正弦波振蕩器非正弦波振蕩器非正弦波振蕩器按組成原理不同分按組成原理不同分負阻振蕩器負阻振蕩器反饋振蕩器反饋振蕩器第第 4 章章 正弦波振蕩器正弦波振蕩器4.1 反饋振蕩器的工作原理反饋振蕩器的工作原理主要要求：主要要求： 掌握反饋振蕩器的組成和基本工作原理。掌握反饋振蕩器的組成和基本工作原理。掌握反饋振蕩器的起振條件和平衡條件。掌握反饋振蕩器的起振條件和平衡條件。掌握反饋振蕩器能否振蕩的判斷方法。掌握反饋振蕩器能否振蕩的判斷方法。第第 4 章章 正弦波振蕩器正弦波振蕩器iUoU

3、fU4.1.1 反饋振蕩器產生振蕩的基本原理反饋振蕩器產生振蕩的基本原理正弦波振蕩器由放大器、正弦波振蕩器由放大器、反饋網絡和選頻網絡組成。反饋網絡和選頻網絡組成。無外加輸入信號無外加輸入信號第第 4 章章 正弦波振蕩器正弦波振蕩器開關在位置時：開關在位置時：iUoUfU開關轉開關轉2 2位置時：位置時： 經放大器放大后輸出經放大器放大后輸出 ，經過反饋網絡，經過反饋網絡后在反饋網絡輸出端得到反饋信號后在反饋網絡輸出端得到反饋信號 , 與與 大小相等相位相同。大小相等相位相同。iUoUfUfUiU放大器和反饋網絡構成閉合環路，此時在放大器和反饋網絡構成閉合環路，此時在沒有外加輸入信號沒有外加輸

4、入信號的情況下，輸出端仍維的情況下，輸出端仍維持一定幅度的電壓持一定幅度的電壓 ，產生自激振蕩。，產生自激振蕩。oU第第 4 章章 正弦波振蕩器正弦波振蕩器iUoUfU起振時要滿足起振時要滿足 ifUU起始信號來起始信號來自電擾動自電擾動輸出信號大小滿足要求時，要能自動穩定輸出電壓，實輸出信號大小滿足要求時，要能自動穩定輸出電壓，實現現 使電路進入穩定狀態，輸出幅度和頻率都穩使電路進入穩定狀態，輸出幅度和頻率都穩定的信號。故要有穩幅環節。定的信號。故要有穩幅環節。正弦波還要有選頻網絡。正弦波還要有選頻網絡。ifUU第第 4 章章 正弦波振蕩器正弦波振蕩器4.1.2 振蕩的平衡條件和起振條件振蕩

5、的平衡條件和起振條件ifUU ofi UUFUUAFAo；系系數數是是反反饋饋網網絡絡的的電電壓壓傳傳輸輸大大倍倍數數，是是放放大大器器的的開開環環電電壓壓放放一、一、 振蕩的平衡條件振蕩的平衡條件兩者大小相等、相位相同。兩者大小相等、相位相同。 iOfUAFUFU由由 ifUU可得可得1 FA第第 4 章章 正弦波振蕩器正弦波振蕩器1 FA2FAn n=0,1,21 FA振幅平衡條件振幅平衡條件相位平衡條件相位平衡條件即正反饋即正反饋振幅條件和相位條件必須同時滿足。振幅條件和相位條件必須同時滿足。 相位平衡條件確定振蕩頻率；相位平衡條件確定振蕩頻率；振幅平衡條件確定振蕩輸出信號的幅值。振幅平

6、衡條件確定振蕩輸出信號的幅值。第第 4 章章 正弦波振蕩器正弦波振蕩器二、二、 振蕩的起振條件振蕩的起振條件1FA2FAnn=0,1,21.FA振幅起振條件振幅起振條件相位起振條件相位起振條件相位條件是構成振蕩電路的關鍵相位條件是構成振蕩電路的關鍵,振蕩閉合環路必須是正反振蕩閉合環路必須是正反饋。相位起振條件和相位平衡條件是一致的（正反饋）。饋。相位起振條件和相位平衡條件是一致的（正反饋）。進進入入平平衡衡狀狀態態，振振動動幅幅度度不不再再增增大大而而直直到到大大倍倍數數跟跟隨隨減減小小，著著振振蕩蕩幅幅度度的的增增大大，放放振振蕩蕩幅幅度度迅迅速速增增大大，隨隨，大大，滿滿足足起起振振時時，

7、放放大大倍倍數數比比較較11 FAFA放大環節必須具有非線性放大特性。放大環節必須具有非線性放大特性。為獲得正弦波，振蕩電路中要有選頻環節。振蕩頻率通常為獲得正弦波，振蕩電路中要有選頻環節。振蕩頻率通常就由選頻環節確定。就由選頻環節確定。第第 4 章章 正弦波振蕩器正弦波振蕩器變壓器反饋變壓器反饋LC 振蕩器振蕩器fuiuou例例4.1.1 分析下圖振蕩電路的工作原理分析下圖振蕩電路的工作原理放大部分放大部分選頻部分選頻部分正反饋部分正反饋部分LCf210 振蕩頻率振蕩頻率 放大器在小信號時工放大器在小信號時工作于甲類，以保證起振時作于甲類，以保證起振時有較大的環路增益。有較大的環路增益。12

8、ofNNUUF 第第 4 章章 正弦波振蕩器正弦波振蕩器工作原理工作原理LC+ iUo U+變壓器反饋式振蕩器交流通路變壓器反饋式振蕩器交流通路 fU+ 在回路諧振頻率上構在回路諧振頻率上構成正反饋，滿足了振蕩的成正反饋，滿足了振蕩的相位條件。相位條件。 表示瞬時極性表示瞬時極性 起振時放大器工作于起振時放大器工作于甲類，甲類， 。隨著振蕩。隨著振蕩幅度的增大，放大器進入幅度的增大，放大器進入非線性工作區，且由于自非線性工作區，且由于自給偏置效應進入乙類或丙給偏置效應進入乙類或丙類非線性工作狀態，使類非線性工作狀態，使 減小，直至減小，直至 ，進入，進入平衡狀態平衡狀態1FAFA1FA第第 4

9、 章章 正弦波振蕩器正弦波振蕩器起始時小信起始時小信號線性放大號線性放大大信號工大信號工作，丙類作，丙類作業：作業：直到直到 ，進，進入平衡狀態。入平衡狀態。1 FA第第 4 章章 正弦波振蕩器正弦波振蕩器4.2 LC正弦波振蕩器正弦波振蕩器掌握三點式振蕩器的組成原則、工作原理、典型掌握三點式振蕩器的組成原則、工作原理、典型電路。電路。掌握掌握 LC LC 振蕩器實用電路的分析方法。振蕩器實用電路的分析方法。了解頻率穩定度的概念，了解影響頻率穩定度的主了解頻率穩定度的概念，了解影響頻率穩定度的主要因數及提高頻率穩定度的措施。要因數及提高頻率穩定度的措施。主要要求：主要要求： 第第 4 章章 正

10、弦波振蕩器正弦波振蕩器4.2.1 三點式振蕩器的基本工作原理三點式振蕩器的基本工作原理 三個電抗元件三個電抗元件X1、X2、X3組成組成LC諧振回路，回路三個引諧振回路，回路三個引出端分別與晶體管三個電極相連，諧振回路既是晶體管的集出端分別與晶體管三個電極相連，諧振回路既是晶體管的集電極負載，又是正反饋選頻網絡。電極負載，又是正反饋選頻網絡。X1、X2的電抗性質必的電抗性質必須相同，須相同，X3與與X1、X2的電抗性質必須相異。的電抗性質必須相異。與與E相連的為同性質電相連的為同性質電抗，不與抗，不與E端相連的為端相連的為異性質電抗。異性質電抗。第第 4 章章 正弦波振蕩器正弦波振蕩器？ 為什

11、么只有為什么只有這樣，才能構這樣，才能構成正反饋！成正反饋！ 為便于說明，忽略電抗元件的損耗及管子輸入、輸出阻 抗的影響。12OfXXUUF 反饋系數反饋系數時，當X1 + X2 + X3 = 0回路等效為純電阻，因此 必須.oU.iU與 反相，才能構成正反饋。.oU.fU回路諧振，得到 與 反相。因此：因此：與與E相連的必須為同相連的必須為同性質電抗，不與性質電抗，不與E端相連的端相連的為異性質電抗。為異性質電抗。第第 4 章章 正弦波振蕩器正弦波振蕩器電感三點式電感三點式電容三點式電容三點式與與E相連相連是電感是電感與與E相連相連是電容是電容第第 4 章章 正弦波振蕩器正弦波振蕩器試分析下

12、圖電路是否可能產生振蕩？試分析下圖電路是否可能產生振蕩？解：解：該電路由共基放大電路和該電路由共基放大電路和LC反饋選頻網絡構成，反饋選頻網絡構成，在在LC回路的諧振頻率上構成正反饋，滿足相位平衡條件。回路的諧振頻率上構成正反饋，滿足相位平衡條件。而共基放大電路具有較大增益，又具有內穩幅作用，而共基放大電路具有較大增益，又具有內穩幅作用，因此合理選擇電路參數可滿足振幅起振和平衡調節。因此合理選擇電路參數可滿足振幅起振和平衡調節。故此電路可能產生振蕩故此電路可能產生振蕩。第第 4 章章 正弦波振蕩器正弦波振蕩器4.2.2 電感三點式振蕩器（哈脫萊電感三點式振蕩器（哈脫萊Hartley）CMLLf

13、)2(21210原理電路原理電路交流通路交流通路振蕩頻率振蕩頻率反饋系數反饋系數MLMLF12優點：優點：易起振，易起振， 頻率易調（調頻率易調（調C）。）。缺點：缺點：高次諧波成分較大，高次諧波成分較大，輸出波形差。輸出波形差。第第 4 章章 正弦波振蕩器正弦波振蕩器4.2.3 電容三點式振蕩器（考畢茲電容三點式振蕩器（考畢茲Colpitts）LCf210原理電路原理電路交流通路交流通路振蕩頻率振蕩頻率反饋系數反饋系數21CCF優點優點：高次諧波成分小，高次諧波成分小，輸出波形好。輸出波形好。缺點缺點： 頻率不易調頻率不易調（調（調L，調節范圍小），調節范圍小）第第 4 章章 正弦波振蕩器正

14、弦波振蕩器 增大增大 C1/ C2 ，可增大反饋系數，提高輸出幅值，但會使，可增大反饋系數，提高輸出幅值，但會使三極管輸入阻抗的影響增大，使三極管輸入阻抗的影響增大，使Q值下降，不利于起振，且值下降，不利于起振，且波形變差，故波形變差，故C1/ C2不宜過大，一般取不宜過大，一般取0.10.5 。4.2.3 電容三點式振蕩器（考畢茲電容三點式振蕩器（考畢茲Colpitts）原理電路原理電路交流通路交流通路第第 4 章章 正弦波振蕩器正弦波振蕩器4.2.4 改進型電容三點式振蕩器（克拉潑改進型電容三點式振蕩器（克拉潑Clapp）考畢茲電路中，晶體管極間電容與回路電容并聯，考畢茲電路中，晶體管極間

15、電容與回路電容并聯，會使振蕩頻率偏移，且極間電容隨晶體管工作狀態而變，會使振蕩頻率偏移，且極間電容隨晶體管工作狀態而變，會使振蕩頻率不穩定。會使振蕩頻率不穩定。改進改進: 在諧振回路電感支路中串接一個電容在諧振回路電感支路中串接一個電容第第 4 章章 正弦波振蕩器正弦波振蕩器原理電路原理電路交流通路交流通路C3 C1 ， C3 C2 33211111CCCCC 212130LCLCf 極間電容影響很小，且調節反饋系數時基本不影響頻率極間電容影響很小，且調節反饋系數時基本不影響頻率第第 4 章章 正弦波振蕩器正弦波振蕩器實際振蕩頻率必定略高于實際振蕩頻率必定略高于 f0，因為要使，因為要使L、C

16、3支路呈感性。支路呈感性。接入接入C3使使 三極管輸出三極管輸出 端（端（C、E）與回路的耦合減弱，三）與回路的耦合減弱，三極管等效負載阻抗減小，放大器放大倍數下降，振蕩器輸極管等效負載阻抗減小，放大器放大倍數下降，振蕩器輸出幅度減小。出幅度減小。 C3越小，放大倍數越小，如越小，放大倍數越小，如C3過小則振蕩器過小則振蕩器不滿足振幅起振條件而停振。不滿足振幅起振條件而停振。原理電路原理電路交流通路交流通路C3 C1 ， C3 C2 第第 4 章章 正弦波振蕩器正弦波振蕩器4.2.5 振蕩器的頻率穩定和振幅穩定振蕩器的頻率穩定和振幅穩定一、頻率穩定一、頻率穩定1. 頻率穩定度頻率穩定度 指在規

17、定時間內，規定的溫度、濕度、電源電壓等變化指在規定時間內，規定的溫度、濕度、電源電壓等變化范圍內，振蕩頻率的相對變化量。范圍內，振蕩頻率的相對變化量。頻率的絕對偏差，又稱絕對頻率準確度為頻率的絕對偏差，又稱絕對頻率準確度為0fff 頻率穩定度表示為頻率穩定度表示為0ff f 指實際頻率，指實際頻率，f0 指標稱頻率指標稱頻率測量時，測量時，f 要取多次測量結果的最大值。要取多次測量結果的最大值。第第 4 章章 正弦波振蕩器正弦波振蕩器按照所規定時間的不同，頻率穩定度分為按照所規定時間的不同，頻率穩定度分為長期頻率穩定度長期頻率穩定度短期頻率穩定度短期頻率穩定度瞬時頻率穩定度瞬時頻率穩定度一天以

18、上乃至幾個月內振蕩頻率相對變化量。一天以上乃至幾個月內振蕩頻率相對變化量。主要取決于器件老化。主要取決于器件老化。一天之內振蕩頻率的相對變化量。一天之內振蕩頻率的相對變化量。主要取決于溫度、電源電壓等外界因素變化。主要取決于溫度、電源電壓等外界因素變化。秒或毫秒內振蕩頻率的相對變化量。秒或毫秒內振蕩頻率的相對變化量。由電路內部噪聲或突發性干擾引起。由電路內部噪聲或突發性干擾引起。第第 4 章章 正弦波振蕩器正弦波振蕩器中波廣播電臺發射機中波廣播電臺發射機的頻率穩定度為的頻率穩定度為510 電視發射機電視發射機的頻率穩定度為的頻率穩定度為710 普通信號發生器普通信號發生器的頻率穩定度為的頻率穩

19、定度為 510 310 標準信號發生器標準信號發生器的頻率穩定度為的頻率穩定度為 910 810 通常，頻率穩定度一般指短期頻率穩定度，根據用通常，頻率穩定度一般指短期頻率穩定度，根據用途不同，對振蕩器的要求不同：途不同，對振蕩器的要求不同：第第 4 章章 正弦波振蕩器正弦波振蕩器2.導致振蕩頻率不穩定的原因導致振蕩頻率不穩定的原因溫度、電源電壓和負載等外界因素的影響。溫度、電源電壓和負載等外界因素的影響。外因：外因：內因：內因：影響回路電感線圈的電感量和電容器的電容量；改變晶體影響回路電感線圈的電感量和電容器的電容量；改變晶體管結電容、結電阻；影響晶體管工作點和工作狀態，使晶管結電容、結電阻

20、；影響晶體管工作點和工作狀態，使晶體管等效參數發生變化。體管等效參數發生變化。影響晶體管工作點和工作狀態，使晶體管等影響晶體管工作點和工作狀態，使晶體管等效參數發生變化。效參數發生變化。影響回路影響回路Q值和振蕩頻率值和振蕩頻率第第 4 章章 正弦波振蕩器正弦波振蕩器2.導致振蕩頻率不穩定的原因導致振蕩頻率不穩定的原因溫度、電源電壓和負載等外界因素的影響。溫度、電源電壓和負載等外界因素的影響。外因：外因：內因：內因：振蕩電路的穩頻能力。振蕩電路的穩頻能力。主要利用諧振回路的相頻特性實現。主要利用諧振回路的相頻特性實現。振蕩頻振蕩頻率處相頻特性曲線越陡，穩頻效果越好。率處相頻特性曲線越陡，穩頻效

21、果越好。 (1). 提高回路提高回路Q值；值；(2). 使振蕩頻率接近回路諧振頻率。使振蕩頻率接近回路諧振頻率。第第 4 章章 正弦波振蕩器正弦波振蕩器3.提高頻率穩定度的主要措施提高頻率穩定度的主要措施（1）減小外界因素的變化）減小外界因素的變化將決定振蕩頻率的主要元件或整個振蕩器置于恒溫槽中，將決定振蕩頻率的主要元件或整個振蕩器置于恒溫槽中，減小溫度的變化。減小溫度的變化。采用高穩定度直流穩壓電源來減小電源電壓的變化。采用高穩定度直流穩壓電源來減小電源電壓的變化。采用金屬屏蔽罩減小外界電磁場的影響。采用金屬屏蔽罩減小外界電磁場的影響。采用減震器。采用減震器。 采用密封工藝減小大氣壓力和濕度

22、的影響。采用密封工藝減小大氣壓力和濕度的影響。在振蕩器和負載之間加緩沖器。在振蕩器和負載之間加緩沖器。第第 4 章章 正弦波振蕩器正弦波振蕩器（2）提高諧振回路的標準性）提高諧振回路的標準性采用參數穩定的電感器和電容器。采用參數穩定的電感器和電容器。改進安裝工藝縮短引線，加強引線機械強度。改進安裝工藝縮短引線，加強引線機械強度。采用溫度補償法，在諧振回路中選用合適的具有不同溫度采用溫度補償法，在諧振回路中選用合適的具有不同溫度系數的電感和電容，使由于溫度變化引起電感和電容值的系數的電感和電容，使由于溫度變化引起電感和電容值的變化相互抵消，減小諧振回路頻率的變化。變化相互抵消，減小諧振回路頻率的

23、變化。增加回路總電容值，減小晶體管與諧振回路之間的耦合，增加回路總電容值，減小晶體管與諧振回路之間的耦合，能有效減小晶體管極間電容在總電容中的比重，有效減小能有效減小晶體管極間電容在總電容中的比重，有效減小管子輸入和輸出電阻及其變化量對諧振回路的影響。管子輸入和輸出電阻及其變化量對諧振回路的影響。 諧振回路在外界因素變化時，保持其諧振頻率不變的諧振回路在外界因素變化時，保持其諧振頻率不變的能力稱為諧振回路的標準性。能力稱為諧振回路的標準性。第第 4 章章 正弦波振蕩器正弦波振蕩器二、振幅穩定二、振幅穩定指在規定條件下，輸出信號幅度的相對變化量。指在規定條件下，輸出信號幅度的相對變化量。振幅穩定

24、度表示為振幅穩定度表示為oUU Uo 為輸出電壓的標稱值，為輸出電壓的標稱值， U為實際輸出電壓與標稱值之差。為實際輸出電壓與標稱值之差。穩幅措施穩幅措施內穩幅內穩幅外穩幅外穩幅采用高穩定的直流穩壓電源采用高穩定的直流穩壓電源減小負載與振蕩器的耦合減小負載與振蕩器的耦合第第 4 章章 正弦波振蕩器正弦波振蕩器4.3 石英晶體振蕩器石英晶體振蕩器主要要求：主要要求： 了解石英諧振器的結構和特性了解石英諧振器的結構和特性掌握典型石英晶體振蕩器的組成、工作原理掌握典型石英晶體振蕩器的組成、工作原理和性能特點。和性能特點。第第 4 章章 正弦波振蕩器正弦波振蕩器4.3.1 石英諧振器及其特性石英諧振器

25、及其特性 石英是一種各向異性的結晶體，其化學成分是石英是一種各向異性的結晶體，其化學成分是SiO2 。從從一塊晶體上按一定的方位角切割成的薄片稱為晶片。一塊晶體上按一定的方位角切割成的薄片稱為晶片。在晶片在晶片的兩面涂上銀層作為電極的兩面涂上銀層作為電極，電極上焊出兩根引線固定在管腳，電極上焊出兩根引線固定在管腳上，就構成了石英晶體諧振器。上，就構成了石英晶體諧振器。 晶體的特性與其切割的方位角有關。晶體的特性與其切割的方位角有關。第第 4 章章 正弦波振蕩器正弦波振蕩器電極間加電場電極間加電場電極間加機械力電極間加機械力晶體機械變形晶體機械變形晶體產生電場晶體產生電場壓電效應壓電效應交變電壓

26、交變電壓機械振動機械振動交變電流交變電流當交變電壓頻率當交變電壓頻率 = 固有頻率時，共振，振幅最大，產生的固有頻率時，共振，振幅最大，產生的交變電流最大。類似串聯諧振。交變電流最大。類似串聯諧振。壓電諧振壓電諧振第第 4 章章 正弦波振蕩器正弦波振蕩器 C0是晶片的靜態電容，相當于平板電容，即由晶片作介是晶片的靜態電容，相當于平板電容，即由晶片作介質，鍍銀電極和支架引線作極板構成。質，鍍銀電極和支架引線作極板構成。幾十幾皮法。幾十幾皮法。 Lq、Cq、rq為晶片振動時的等效動態電感、電容和摩擦為晶片振動時的等效動態電感、電容和摩擦損耗。損耗。 Lq很大，幾十幾百很大，幾十幾百mH； Cq很小

27、，百分之幾很小，百分之幾pF； rq 為幾幾百歐。為幾幾百歐。石英諧振器石英諧振器Q值很高，值很高，且性能很穩且性能很穩定，因此有定，因此有很高的回路很高的回路標準性。標準性。基頻等效電路基頻等效電路含泛音頻率的等效電路含泛音頻率的等效電路第第 4 章章 正弦波振蕩器正弦波振蕩器fs 串聯諧振頻率串聯諧振頻率fp 并聯諧振頻率并聯諧振頻率qqs21CLf 21 q0q0qPCCCCLf 1 0qSCCf 串聯諧振頻率串聯諧振頻率并聯諧振頻率并聯諧振頻率通常通常0qCC 所以所以很很接接近近與與 psff 石英諧振器只在石英諧振器只在 之間的很窄頻率范圍內呈感性，之間的很窄頻率范圍內呈感性，且感

28、抗曲線很陡，故當工作于該區域時，具有很強的穩頻作用。且感抗曲線很陡，故當工作于該區域時，具有很強的穩頻作用。一般不用電容區。一般不用電容區。 psff 和和第第 4 章章 正弦波振蕩器正弦波振蕩器石英諧振器的使用注意事項石英諧振器的使用注意事項:（2）要有合適的激勵電平。過大會影響頻率穩定度、）要有合適的激勵電平。過大會影響頻率穩定度、 振壞晶片；過小會使噪聲影響大，輸出減小，振壞晶片；過小會使噪聲影響大，輸出減小， 甚至停振。甚至停振。（1）要接一定的負載電容）要接一定的負載電容CL (微調微調)，以達標稱頻率。，以達標稱頻率。 高頻晶體通常高頻晶體通常CL為為30pF或標為或標為。第第 4

29、 章章 正弦波振蕩器正弦波振蕩器4.3.2 石英晶體振蕩器石英晶體振蕩器并聯型晶體振蕩器并聯型晶體振蕩器串聯型晶體振蕩器串聯型晶體振蕩器fs f 2R1時，振蕩幅度增加，但輸出波形失真度增大。時，振蕩幅度增加，但輸出波形失真度增大。第第 4 章章 正弦波振蕩器正弦波振蕩器思考討論題思考討論題右圖的右圖的RC橋式振蕩器中，已知橋式振蕩器中，已知R1=10k。若發生下列情況，。若發生下列情況，試說明輸出電壓的變化。試說明輸出電壓的變化。（1）R1與與R2位置互換位置互換解解：圖中的：圖中的R2是負溫度系數的熱敏電阻，是負溫度系數的熱敏電阻，R1是固定電阻。為是固定電阻。為了滿足起振條件，了滿足起振

30、條件，R2的冷態電阻取值必須大于的冷態電阻取值必須大于2 R1 ，即大于，即大于20k，現兩者位置互換后，即，現兩者位置互換后，即R1變為負溫度系數的熱敏性，變為負溫度系數的熱敏性，且且冷態電阻大于冷態電阻大于20k，而，而R2變為固定電阻變為固定電阻10k，這樣起振時，這樣起振時放大器的放大倍數小于放大器的放大倍數小于3，振蕩器不能振蕩，故輸出電壓為零。，振蕩器不能振蕩，故輸出電壓為零。第第 4 章章 正弦波振蕩器正弦波振蕩器思考討論題思考討論題右圖的右圖的RC橋式振蕩器中，已知橋式振蕩器中，已知R1=10k。若發生下列情況，。若發生下列情況，試說明輸出電壓的變化。試說明輸出電壓的變化。（2

31、）R2改為改為43k固定電阻固定電阻解解：當：當R2改用改用43k固定電阻后，放大器的放大倍數固定電阻后，放大器的放大倍數A=1+ R2 /R1=1+43/10=5.33，因此振蕩振幅不斷增大，最終使放大器，因此振蕩振幅不斷增大，最終使放大器進入非線性限幅區，輸出電壓變成一方波信號。進入非線性限幅區，輸出電壓變成一方波信號。第第 4 章章 正弦波振蕩器正弦波振蕩器思考討論題思考討論題右圖的右圖的RC橋式振蕩器中，已知橋式振蕩器中，已知R1=10k。若發生下列情況，。若發生下列情況，試說明輸出電壓的變化。試說明輸出電壓的變化。（3）R2改為改為15k固定電阻固定電阻解解：當：當R2改用改用15k

32、固定電阻，此時放大器的放大倍數固定電阻，此時放大器的放大倍數A=1+ R2 /R1=1+15/10=2.53，振蕩器不能振蕩，所以輸出電壓為零。，振蕩器不能振蕩，所以輸出電壓為零。第第 4 章章 正弦波振蕩器正弦波振蕩器4.4.2 RC移相振蕩器移相振蕩器反相放大器已有反相放大器已有180180O O相移。需幾節相移。需幾節RCRC電路才能滿足電路才能滿足相位平衡條件？相位平衡條件？一節一節 RC 環節環節移相移相 90 二節二節 RC 環節環節移相移相 180 三節三節 RC 環節環節移相移相 270 第第 4 章章 正弦波振蕩器正弦波振蕩器RCf6210 對于對于的信號的信號，180f 1

33、80a 0fa 滿足相位平衡條件滿足相位平衡條件優點：優點： 結構簡單，經濟方便結構簡單，經濟方便缺點：缺點： 輸出頻率和幅度均不夠穩定，輸出波形差，調頻不便輸出頻率和幅度均不夠穩定，輸出波形差，調頻不便當當 Rf /R 大于大于29時，滿足振幅起振條件時，滿足振幅起振條件作業：作業：第第 4 章章 正弦波振蕩器正弦波振蕩器主要要求：主要要求： 了解負阻器件的伏安特性了解負阻器件的伏安特性了解了解負阻正弦波負阻正弦波振蕩器的組成與工作原理振蕩器的組成與工作原理4.5 負阻正弦波振蕩器負阻正弦波振蕩器第第 4 章章 正弦波振蕩器正弦波振蕩器由負阻器件和由負阻器件和LC諧振回路構成諧振回路構成多用

34、于多用于100MHz以上，可用至幾十以上，可用至幾十GHz。4.5 負阻正弦波振蕩器負阻正弦波振蕩器第第 4 章章 正弦波振蕩器正弦波振蕩器4.5.1 負阻器件的伏安特性負阻器件的伏安特性電壓控制型電壓控制型電流控制型電流控制型具有具有負增量電阻負增量電阻特性的電子器件特性的電子器件用用 rn 表示增量電阻，表示增量電阻， gn 表示增量電導，則表示增量電導，則nDDn1giur第第 4 章章 正弦波振蕩器正弦波振蕩器UQ上疊加一個幅度上疊加一個幅度很小的正弦電壓很小的正弦電壓流過負阻器件的流過負阻器件的交流電流，與電交流電流，與電壓相位相反。壓相位相反。tiuTtpTPTTd1d1D0D0

35、mmQQ21IUIUP 說明負阻器件能在交流電壓作用下，把從直流電源獲得說明負阻器件能在交流電壓作用下，把從直流電源獲得直流能量的一部分轉換為交流功率，傳送給外電路。直流能量的一部分轉換為交流功率，傳送給外電路。)sin(nmntrUrui)sin(mtIuUuQD)sin(QtUUmiIiQD)sin(QtIIm第第 4 章章 正弦波振蕩器正弦波振蕩器4.5.2 負阻振蕩電路負阻振蕩電路具有電壓控制型負阻具有電壓控制型負阻特性的隧道二極管特性的隧道二極管直流偏置電路直流偏置電路高頻旁路電容高頻旁路電容電路電路交流通路交流通路當當 Ge=gn 時，負阻器件提供的能量正好補償回路的能量損耗，時，

36、負阻器件提供的能量正好補償回路的能量損耗，因而能產生正弦波振蕩。因而能產生正弦波振蕩。起振條件起振條件enGg 平衡條件平衡條件enGg 內穩幅：內穩幅：大信號時，電流為非正弦波，其基波大信號時，電流為非正弦波，其基波 分量增長減小，分量增長減小， gn減小。減小。等效負阻和等效負阻和極間電容極間電容)(21d0CCLf振蕩頻率振蕩頻率第第 4 章章 正弦波振蕩器正弦波振蕩器本章小結本章小結正弦波振蕩器用于產生一定頻率和幅度的正弦波信號。按正弦波振蕩器用于產生一定頻率和幅度的正弦波信號。按組成選頻網絡元件的不同，可分為組成選頻網絡元件的不同，可分為LC、晶體和、晶體和RC振蕩器三振蕩器三類；類；按組成原理不同，可分為反饋和負阻振蕩器，不過反按組成原理不同，可分為反饋和負阻振蕩器，不過反饋振蕩器本質上也是負阻振蕩器。饋振蕩器本質上也是負阻振蕩器。反饋式正弦波振蕩器是利用選頻網絡，通過正反饋產生自反饋式正弦波振蕩器是利用選頻網絡，通過正反饋產生自激振蕩的，它的振蕩相位平衡條件為：激振蕩的，它的振蕩相位平衡條件為：振幅平衡條件為：振幅平衡條件為： 。利用相位條件可確定振蕩頻。利用相位條件可確定振蕩頻率，利用振幅平衡條件可確定振蕩幅度。振蕩的起振條件率，利用振