1、第七章 正弦波振蕩器 第三講 例題：7.6.1（板書講解1學時）1、由實際電路畫交流等效電路2、求振蕩頻率3、用相位平衡法則判斷是否可能振蕩4、求電壓反饋系數5、綜合（回路波阻抗、接入系數、諧振阻抗、等效阻抗、電壓放大倍數）2022/7/18qau.cxy7.7 振蕩器的頻率穩定問題1、振蕩器的頻率穩定度是指由于外界條件的變化, 引起振蕩器的實際工作頻率 f 偏離標稱頻率f0的程度, 它是振蕩器的一個很重要的指標。 2022/7/18qau.cxy一、評價振蕩器頻率的主要指標：準確度和穩定度2022/7/18qau.cxy表示： 絕對 相對長期：高精度頻率標準，取決于有源器件、電路元件，石英晶

2、體等老化特性，與頻率瞬間變化無關。2022/7/18qau.cxy2、頻率穩定度是指在一定時間間隔內，頻率準確度的變化。3、頻率穩定度分類：2022/7/18qau.cxy瞬間：相位抖動或相位噪聲，由于頻率源內部噪聲引起，與外界條件和長期頻率漂移無關。短期：頻率漂移，與溫度變化，電壓變化，電路參數不穩定等因素有關。 LC振蕩器的設計考慮2022/7/18qau.cxy 1振蕩器電路選擇LC振蕩器一般工作在幾百千赫茲至幾百兆赫茲范圍。振蕩器線路主要根據工作的頻率范圍及波段寬度來選擇。2022/7/18qau.cxy在中、短波收音機中,為簡化電路常用變壓器反饋振蕩器做本地振蕩器。 在短波范圍,電感

3、反饋振蕩器、電容反饋振蕩器都可以采用。（2）同時希望電流放大系數大些,這既容易振蕩,也便于減小晶體管和回路之間的耦合。2022/7/18qau.cxy 2晶體管選擇（1）從穩頻的角度出發,應選擇fT較高的晶體管,這樣晶體管內部相移較小。通常選擇fT (310)f1max。所以,通常應將晶體管的靜態偏置點設置在小電流區,電路應采用自偏壓。2022/7/18qau.cxy3直流饋電線路的選擇（1）為保證振蕩器起振的振幅條件,起始工作點應設置在線性放大區; （2）從穩頻出發,穩定狀態應在截止區,而不應在飽和區,否則回路的有載品質因數QL將降低。（2）電感L也應盡可能大,但L大后,體積大,分布電容大,

4、L過小,回路的品質因數過小,因此應合理地選擇回路的C、L。2022/7/18qau.cxy 4振蕩回路元件選擇（1）從穩頻出發,振蕩回路中電容C應盡可能大,但C過大,不利于波段工作; 在短波范圍,C一般取幾十至幾百皮法,L一般取0.1至幾十微亨。 由前述可知,為了保證振蕩器有一定的穩定振幅以及容易起振,在靜態工作點通常應選擇當靜態工作點確定后,Yf的值就一定,對于小功率晶體管可以近似為反饋系數的大小應在下列范圍選擇2022/7/18qau.cxy 5反饋回路元件選擇改進型電容反饋振蕩器克拉潑、西勒電路可根據進度安排在7.6節后講解。2022/7/18qau.cxy改進型電容反饋振蕩器克拉潑 圖

5、7.6.5-1克拉潑振蕩器電路(a) 實際電路; (b) 交流等效電路 2022/7/18qau.cxy給L串接上校電容C3，并且滿足條件C3C1，C3 C22022/7/18qau.cxy(a) 實際電路; 2022/7/18qau.cxy(b) 交流等效電路 2022/7/18qau.cxy由圖可知, 回路的總電容為2022/7/18qau.cxy克拉潑電路主要應用：C3越小，頻率穩定度越好，但是起振困難。2022/7/18qau.cxy固定頻率振蕩器或波段復蓋系數較小的可變頻率振蕩器。改變C3調節f；克拉潑電路是用犧牲環路增益的方法來換取回路標準性的提高。 2022/7/18qau.cx

6、y波段振蕩器要求在一段區間內振蕩頻率可變, 且振蕩幅值保持不變。 克拉潑電路的缺陷是不適合于作波段振蕩器。由于克拉潑電路在改變振蕩頻率時需調節3, 當3改變以后, RL將發生變化, 使環路增益發生變化, 從而使振蕩幅值也發生變化。2022/7/18qau.cxy所以克拉潑電路只適宜于作固定頻率振蕩器或波段復蓋系數較小的可變頻率振蕩器。所謂波段復蓋系數是指可以在一定波段范圍內連續正常工作的振蕩器的最高工作頻率與最低工作頻率之比。一般克拉潑電路的波段復蓋系數為1.21.3。 在克拉潑電路基礎上與電感L并聯一可變電容C4。 西勒振蕩器電路(a) 實際電路; (b) 交流等效電路 2022/7/18q

7、au.cxy2. 西勒振蕩器 2022/7/18qau.cxy(a) 實際電路; 2022/7/18qau.cxy(b) 交流等效電路 回路的總電容為 振蕩器的振蕩頻率為 2022/7/18qau.cxy西勒振蕩器優點：用C4改變f0，接入系數不受影響，在整個波段中振蕩振幅比較平穩，使該電路能在較寬頻率范圍內調節頻率，應用較多。2022/7/18qau.cxy1、晶體管與回路耦合弱的特點；2、頻率穩定度高； 例題：圖是一些常見振蕩器的高頻電路, 判斷它們是由哪種基本線路演變而來的。 圖 幾種常見振蕩器的高頻電路 2022/7/18qau.cxy2022/7/18qau.cxy2022/7/18

8、qau.cxy2022/7/18qau.cxy 例:在所示振蕩器交流等效電路中, 三個并聯回路的諧振頻率分別是：f1=1( ), f2=1( ), f3=1( ), 試問1、2、3滿足什么條件時該振蕩器能正常工作？且相應的振蕩頻率是多少？2022/7/18qau.cxy2022/7/18qau.cxy 解: 由圖可知, 只要滿足三點式組成法則, 該振蕩器就能正常工作。 若組成電容三點式, 則在振蕩頻率01處, 11回路與22回路應呈現容性, 33回路應呈現感性。 所以應滿足12013或21013。 若組成電感三點式, 則在振蕩頻率02處, 11回路與22回路應呈現感性, 33回路應呈現容性,

9、所以應滿足12023或21023。 2022/7/18qau.cxy2022/7/18qau.cxy在兩種情況下, 振蕩頻率0的表達式均為:2022/7/18qau.cxy7.8石英晶體振蕩器石英晶體的壓電特性（1）正、反壓電效應：（2）諧振特性：iu+-JT石英晶體諧振特性C0Cq1Lq1Rq12022/7/18qau.cxy串聯諧振頻率：并聯諧振頻率：(CqC0)2022/7/18qau.cxyq0X0感性容性容性2022/7/18qau.cxy由石英晶體的參數可知：（1）石英晶體的Q值和特性阻抗 都非常高。Q可達幾萬到幾百萬。2022/7/18qau.cxy（2）由于石英晶體的接入系數

10、n1，所以外接元件參數對石英晶體的影響很小。2022/7/18qau.cxy綜合以上兩點可以看出石英晶體的穩定度非常高。晶振2022/7/18qau.cxy2022/7/18qau.cxy（a）c-b型電路（b）b-e型電路 并聯諧振型晶振的兩種形式并聯諧振型cb型（皮爾斯）2022/7/18qau.cxy含有石英晶體的電容三端式振蕩器，也稱為皮爾斯振蕩器振蕩器的振蕩頻率在晶體的串聯諧振與并聯諧振頻率之間，晶體等效為一個非線性電感。ReC1C2RLL(b) 等效交流通路2022/7/18qau.cxy電路特點：接入系數一般均小于 1， 所以外電路中的不穩定參數對振蕩回路影響很小，提高了回路的標

11、準性。2022/7/18qau.cxyA、 振蕩回路與晶體管、負載之間的耦合很弱。B、振蕩頻率幾乎由石英晶體的參數決定，而石英晶體本身的參數具有高度的穩定性。2022/7/18qau.cxyCL是和晶體兩端并聯的外電路各電容的等效值，即根據產品要求的負載電容。在實用時，一般需加入微調電容，用以微調回路的諧振頻率，保證電路工作在晶體外殼上所注明的標稱頻率上。C、由于振蕩頻率 一般調諧在標稱頻率 上，位于晶體的感性區內，電抗曲線陡峭，穩頻性能極好。2022/7/18qau.cxyD、石英晶體的Q值和特性阻抗 都很高，所以晶體的諧振電阻也很高，一般可達1010 歐以上。2022/7/18qau.cx

12、y這樣即使外電路接入系數很小， 此諧振電阻等效到晶體管輸出端的阻抗仍很大，使晶體管的電壓增益能滿足振幅起振條件的要求。 R1R2JTReCeL1C1UCC(a) 密勒振蕩器C2并聯諧振型be型（密勒）屬于電感三端式電路2022/7/18qau.cxyL1C1C2JT(b) 等效交流通路f1f0等效為L2022/7/18qau.cxy密勒電路特點：但有載Qe值低，與皮爾斯振蕩器相比，頻率穩定度較低2022/7/18qau.cxy輸出波形較好為了減少三極管輸入電阻對石英晶體的影響，可以采用場效應管代替三極管構成振蕩電路。串聯型晶體振蕩器晶體工作于fs附近，呈現低阻抗，這時反饋最強且不帶來附加相移，因此在這個頻率上產生振蕩。 2022/7/18qau.cxy電路通過晶體形成正反饋。振蕩器的振蕩頻率等于晶體的串聯諧振頻率，即os晶體等效為選頻開關（一