第3章 正弦波振荡器_第三、四节
LC三点式振荡电路
(a) Cb c
(b)
(c)
(d)
(e)
(f)
几种常见振荡器的高频电路
第九讲 LC三点式振荡器 1/22/2019 9:20 AM 4
第3章 正弦波振荡器
电容反馈三点式振荡器(Colpitts
1. 电路结构
(1)直流等效电路 (2)交流等效电路
EC Rb1 Lc
Oscillators)
C1 Rb2 Re Ce C2 L + ube C2 L
1 g ie jC 2 1 jL g ie jC 2
1 g ie jC 2 1 jL g ie jC 2
L i + C1 uce C2 + u'be
-
ube ube
gm g oe g L 1 jC 1 1 j L 1 g ie jC 2
第九讲 LC三点式振荡器 1/22/2019 9:20 AM 22
第3章 正弦波振荡器
Z
0
o
( A F )
1•
0'
• •
1'
•
Q'
1
故可看出提高频率稳定度的方法:
减 少 0 减 少 ( A F ) 增 大Q值
Q
1' 1 1
Z ( A F )
u i : 为反馈系数 u o 的相角
Z
1
•
1/22/2019 9:20 AM
19
第3章 正弦波振荡器
定性分析 1,外界因素仅使谐振回路固
有频率 0 变化,
§4.3 振荡器的频率稳定性
Z
o
第3章 正弦波振荡器答案
第3章 正弦波振荡器3.1 为什么振荡电路必须满足起振条件、平衡条件和稳定条件？试从振荡的物理过程来说明这三个条件的含义。
答：（1）在刚接通电源时，电路中会存在各种电扰动，这些扰动在接通电源瞬间会引起电路电流的突变（如晶体管b i 或c i 突变），这些突变扰动的电流均具有很宽的频谱，由于集电极LC 并联谐振回路的选频作用，其中只有角频率为谐振角频率o ω的分量才能在谐振回路两端产生较大的电压()o o u j ω。
通过反馈后，加到放大器输入端的反馈电压()f o u j ω与原输入电压()i o u j ω同相，并且有更大的振幅，则经过线性放大和正反馈的不断循环，振荡电压振幅会不断增大。
故要使振荡器在接通电源后振荡幅度能从小到大增长的条件是：()()()()f o o i o i o u j T j u j u j ωωωω=>即： ()1o T j ω> ……起振条件 （2）振荡幅度的增长过程不可能无休止地延续下去。
随着振幅的增大，放大器逐渐由放大区进入饱和区截止区，其增益逐渐下降。
当因放大器增益下降而导致环路增益下降至1时，振幅的增长过程将停止，振荡器达到平衡状态，即进入等幅状态。
振荡器进入平衡状态后，直流电源补充的能量刚好抵消整个环路消耗的能量。
故平衡条件为：()1o T j ω=（3）振荡器在工作过程中，不可避免地要受到各种外界因素变化的影响，如电源电压波动、噪声干扰等。
这些会破坏原来的平衡条件。
如果通过放大和反馈的不断循环，振荡器能产生回到原平衡点的趋势，并且在原平衡点附近建立新的平衡状态，则表明原平衡状态是稳定的。
振荡器在其平衡点须具有阻止振幅变化、相位变化的能力，因此：振幅平衡状态的稳定条件是：()0i iAo iU U T U ω=∂<∂;相位平衡状态的稳定条件是：()0oT o ωωϕωω=∂<∂3.2 图题3.2所示的电容反馈振荡电路中，1100pF C =，2300pF C =，50μH L =。
正弦波振荡器原理
正弦波振荡器原理
正弦波振荡器是一种产生正弦波信号的电路或设备，它的工作原理基于反馈回路和谐振现象。
首先，正弦波振荡器通常由放大器和反馈网络组成。
放大器负责提供信号的放大，而反馈网络则将一部分输出信号返回输入端，从而使电路产生振荡。
具体来说，当正弦波振荡器开始工作时，放大器会放大输入信号。
将一部分放大后的信号通过反馈网络返回到放大器的输入端，与输入信号相叠加。
这就形成了一个反馈回路。
在反馈回路中，存在向前传输的放大路径和反馈传输的路径。
放大路径将输入信号进行放大，而反馈路径则将一部分输出信号返回输入端。
在理想情况下，放大路径和反馈路径的增益相等，从而使得回路保持稳定。
当反馈回路的增益满足特定的条件时，回路会产生谐振现象。
也就是说，输入信号和反馈信号在回路中互相加强，形成一个持续不衰减的振荡。
为了保持回路稳定，正弦波振荡器会引入一些稳定元件，如电容和电感。
这些元件能够提供适当的频率选择和谐振调节，以确保输出信号的频率稳定和准确。
总之，正弦波振荡器通过反馈回路和谐振现象来产生稳定的正弦波信号。
合适的放大器、反馈网络和稳定元件的组合能够实
现不同频率范围内的正弦波振荡器。
这在电子通信、信号处理、声音合成等许多应用领域中都有着广泛的应用。
第3章正弦波振荡电路.
.
.
F ()
V
.
f
V0
jM
r jL1
A( )
.
F
( )
1
jMgm 2L1C jrC
rC
Mg m j(1
2 L1C)
00:56
21
.
根据相位平衡条件，A() F() 的模值应该为实数，则可以得到：
1
1 2 L1C 0 振荡角频率o为： o = L1C
9
振荡平衡条件: A( j )F( j ) 1
它是维持振荡的基本条件，通常也称为振荡的平衡条件。
A ( j ) Ae j A
又由于
F
(
j
)
Fe
j F
所以振荡平衡条件的约束方程可以分为两个方程:
AF 1
A F 2n (n 0，1，2)
一、开环法
开环法是先假定将振荡环路在某一点处断开，计算它的开环传递函数
.
A() F()
，然后用巴克豪森准则确定平衡条件，从而确定电路的
振荡频率和起振条件。
00:56
18
开环法步骤
1．画出振荡电路的交流通路，判别其是否能构成正反馈电路，即 是否有可能满足振荡的相位平衡条件。
2．画出微变等效电路，并在某一点（一般取晶体管输入端）开环。
3．计算开环传递函数
.
A() F ()
4．利用相位平衡条件确定振荡角频率0。
5．利用o角频率下的幅度平衡条件，确定维持振荡幅度所需要的gm值gmo。
6．选择晶体管的gm使gm ＞gmo 。此时电路就能够满足起振条件。
00:56
第3章正弦波振荡电路3.3
A = 1+
R2 =3 R1
R 2 = 2R 1 R 2 > 2R 1
3. 稳幅措施
R2 A = 1+ >3 R1
若靠放大器的非线性 → 稳幅，波形失真大。 所以使放大器工作在线性放大区，外接非线性元件 （如热敏电阻，场效应管等），使A可调
RC滤波效果差，要求放大部分不能出现非线 性，而且，就算以弱非线性稳幅，A的调节范 围有限，且普通电阻精度有限，无法内稳幅。 由此考虑以热敏电阻进行外稳幅：
o 360 ,
1 1 v1 (t ) = − vo (t )dt = − 2 2 ∫∫ v1 (t )dtdt ∫ RC RC
d 2 v1 (t ) 1 + 2 2 v1 (t ) = 0 2 dt RC d 2 v1 (t ) 1 2 设ω 0 ω = + = , 0 0 v1 (t ) 2 RC dt 解为：v1 (t ) = A sin ω0t vo (t ) = − A cos ω0t 正交正弦振荡器
①当
ω=ω=0
(ω) = F F max
1 1 f = f = 或 0 2πRC RC 1 ϕ F = 0 V ,V 同相 = f o 3
ω ω0 ωω ϕ F = −tg -1 0 3
②当f<<f0 Vf超前Vo
③当f>>f0 Vf滞后Vo
R2 (2) 讨论同相放大器：A = 1 + ,ϕ A = 0 R1
3.3 RC正弦波振荡电路
RC正弦振荡电路
f 较低时，对于LC OSC，大电感、电容较难制作，且体 积大，一般选用RC OSC RC OSC是指用RC移相网络替代LC选频网络构成的OSC 选用RC电路作移相选频网络，Q值不高，选频能力差， 所以放大器多工作在线性放大区 需要外接非线性器件来稳幅
3.5-RC正弦波振荡器
相位条件：当 osc = 0 时，RC F = 0，环路满足相位平衡条件。 图 3-5-3(a) 集成运放构成的电路
起振条件：谐振时，环路增益为
取
值使
Rt
>
T
(0
)
1 3
2R1，即 T(0)
Rt R1 > 1，R1就可满足起振条件。
平衡条件：Rt 为具有负温度系数 的热敏电阻。
刚起振时，Rt 的温度最低，相应 的电阻最大，因而运放增益最大，使
一节 RC 电路提供最大相移小于 90(相位趋近 90 时， 增益已趋于 0)，故需三节 RC 电路才能提供 180 相移。
(a)
(b)
图 3-5-2 RC 相移振荡电路
将其在×处断开，断开点的右端加 Vi ，左端接运放的
输入电阻(其值等于 R)，得图 3-5-2(b)。可得出环路增益
T(j )
相移振荡器。
(3) 构 成 的 振 荡器称为串、并 联 RC 振荡器。
3．RC 相移振荡电路 图 3-5-2(a)为导前相移电路构成的 RC 相移振荡器电路。
(a)
(b)
图 3-5-2 RC 相移振荡电路
集成运放：反相放大，相移 180，当 RC 导前相移电 路提供 180 相移时，环路满足相位平衡条件。
T(0) > 1。
振幅过大，Rt 上消耗的功率增加，
致使温度上升，阻值减小，直到 T(0)
1 ，进入平衡状态。
RC 串并、联正弦波振荡器
Rf R
3R3C 3
3R3C 3 5RC j(6 2C 2 R2
1)
由此可以得到振荡频率和振幅起振条件分别为
osc
1 6 RC
正弦波振荡器
1．并联型石英晶体振荡器
该振荡器的实物接线如图（a）所示，图（b）为交流等效电路。选频回路由 Cl、 C2和石英晶振组成，石英晶振在回路中相当于一个电感，显然这相当于一个 石英晶振 电容三点式电路。
并联型石英晶体振荡器原理电路
并联型石英晶体振荡器交流等效电路
15
2．串联型石英晶体振荡器
串联型石英晶体振荡器如图所示。石英晶振接在三极管V1、V2组成的两级放 大器的正反馈网络中，起到了选频和正反馈的作用。
串联型石英晶体振荡器
当振荡频率等于石英晶振的串联谐振频率fs时，石英晶振阻抗最小，因此 正反馈最强，且相移为零，电路满足自激振荡条件而振荡。
对于频率不等于fs的信号来说，石英晶振的阻抗较大，相移不为零，电路 不满足自激振荡条件。
16
工
程
应
用
为了提高振荡器的频率稳定度，除了在电路结构上采取措施，还可从以下几 方面采取措施。 尽量减少温度的影响，将振荡放大电路与谐振元件置于恒温环境中，采用 空调使其工作温度基本保持不变，该方法一般用于要求较高的控制设备。另外， 谐振元件应选用温度系数很小的元器件。 安装工艺上要注意消除分布电容和分布电感的影响。 减小负载对振荡电路的影响，一般采用方法是在振荡电路与负载之间加一 缓冲放大电路，这样负载变化对振荡回路的影响便可大为降低。 稳定电源电压，采用稳压电源供电。 谐振元件应密封和屏蔽，使之不受外界电磁场的影响，不受湿度变化的影 响。
石英晶体谐振器频率特性
(1)当 R、L、C支路发生串联谐振时，等效于纯电阻 R，阻抗最小，其串联谐振 频率为： 1
fs
2 LC
1
(2)当外加信号频率高于fs时，R、L、C支路与Co支路发生并联谐振，谐振频率为：
正弦波振荡器的原理
正弦波振荡器的原理
正弦波振荡器是一种电路，用于产生稳定的正弦波信号。
它由几个基本组件构成，包括放大器、反馈电路和频率控制元件。
首先，放大器是振荡器的核心部分。
它负责放大输入信号的幅度，并提供足够的反馈信号以维持振荡器的振荡。
接下来是反馈电路。
它将一部分输出信号反馈到放大器的输入端，形成正反馈回路。
这样，输出信号经过放大后再次进入放大器，形成持续的振荡。
最后是频率控制元件，通常是由电容或电感构成的电路。
它的作用是控制振荡器的频率。
通过调整电容或电感的值，可以改变振荡器输出信号的频率。
当振荡器开始工作时，初始信号经过放大器放大后进入反馈电路。
由于正反馈的存在，输出信号不断增大，直到达到稳定的振荡状态。
振荡器的稳定性取决于正反馈回路的增益和频率控制元件的精确性。
需要注意的是，正弦波振荡器的工作受到许多因素的影响，例如温度、噪声和元件的非线性等。
因此，设计和优化正弦波振荡器需要考虑这些因素，并采取适当的措施来提高其性能和稳定性。
(完整版)高频电子线路杨霓清答案第三章-正弦波振荡器
思考题与习题3.3 若反馈振荡器满足起振和平衡条件，则必然满足稳定条件，这种说法是否正确？为什么？ 解：不正确。
因为满足起振条件和平衡条件后，振荡由小到大并达到平衡。
但当外界因素（温度、电源电压等）变化时，平衡条件受到破坏。
若不满足稳定条件，振荡起就不会回到平衡状态，最终导致停振。
3.4 分析图3.2.1(a)电路振荡频率不稳定的具体原因？解：电路振荡频率不稳定的具体原因是晶体管的极间电容与输入、输出阻抗的影响，电路的工作状态以及负载的变化，再加上互感耦合元件分布电容的存在，以及选频回路接在基极回路中，不利于及时滤除晶体管集电极输出的谐波电流成分，使电路的电磁干扰大，造成频率不稳定。
3.7 什么是振荡器的起振条件、平衡条件和稳定条件？各有什么物理意义？振荡器输出信号的振幅和频率分别是由什么条件决定的？ 解：（1） 起振条件： 振幅起振条件 01A F >相位起振条件 2A F n ϕϕπ+=（n=0,1,…）(2)平衡条件：振幅平衡条件AF=1相位平衡条件 2A F n ϕϕπ+=（n=0,1,…）（3） 平衡的稳定条件：振幅平衡的稳定条件0AU ∂<∂ 相位平衡的稳定条件0Zϕω∂<∂振幅起振条件01A F >是表明振荡是增幅振荡，振幅由小增大，振荡能够建立起来。
振幅平衡条件AF=1是表明振荡是等幅振荡，振幅保持不变，处于平衡状态。
相位起振条件和相位平衡条件都是2A F n ϕϕπ+=（n=0,1,…），它表明反馈是正反馈，是构成反馈型振荡器的必要条件。
振幅平衡的稳定条件A ∂/0U ∂<0表示放大器的电压增益随振幅增大而减小，它能保证电路参数发生变化引起A 、F 变化时，电路能在新的条件下建立新的平衡，即振幅产生变化来保证AF=1。
相位平衡的稳定条件Z ϕ∂/ω∂<0表示振荡回路的相移Z ϕ随频率增大而减小是负斜率。
它能保证在振荡电路的参数发生变化时，能自动通过频率的变化来调整A F ϕϕ+=YF Z ϕϕ+=0，保证振荡电路处于正反馈。
第3章 正弦波振荡器
)
AF = 1 = n = 0,1,2, L ϕ A + ϕ F = 2 nπ
分别称为振幅平衡条件和相位平衡条件。
1. 振幅平衡条件
Uo
U0 U f U f AF = . = =1 Ui U0 Ui U f = Ui
Uf
0
Uo
θ＞90° θ＜90°
放大特性
A B
Ui
① ②
F 0 Uo
0
C Ui＝Uf
ω02 < ω g < ω01
图3.9 多回路三点式振荡器组成
ωg < M min (ω01 , ω02 )
实际上电抗元件总有电阻损耗；管子各极间存在极间 阻抗，这些都影响振荡器的工作状态。工程中，振荡器工 作频率ωg近似等于回路谐振角频率ω0。
例3.1 在右图所示振 荡器交流等效电路中, 三 个ＬＣ并联回路的谐振频 率分别是f01, f02, f03， 试问 ｆ01、 ｆ02、ｆ03满足什么 条件时该振荡器能正常工 作？ 解: 只要满足三点式组成 法则, 该振荡器就能正常 工作。
（6）利用自偏置保证振荡器能自行起振，并使放大器由甲 类工作状态转换成丙类工作状态。 根据振荡条件，振荡器应包括放大器、选频网络、反馈 网络。 放大器采用有源器件，如晶体三极管、场效应管、差分 放大器、运算放大器等。 选频网络可用LC并联谐振回路、RC选频网络、晶体滤波 LC RC 器等。 反馈网络可以是RC移相网络、电容分压网络、电感分压 网络、变压器耦合反馈网络或电阻分压网络等。
V X1 C2 X3 L (a) X2 C1 L2 X1 X3
V L1 X2 C (b)
反馈网络是由电容元件完成的, 称为电容反馈振荡器, 也称 为考必兹(Colpitts)振荡器。图(b)称为电感反馈振荡器，也 称哈特莱(Hartley)振荡器。
第三章正弦波振荡器ppt课件
相位平衡的稳定条件为：
Байду номын сангаас
T (osc )
T ()
0SC
0
' osc
osc
()arctanQ0 2 0
——当相位平衡条件遭到破坏时，线路本身 重新建立起相位平衡点的条件。
在整堂课的教学中，刘教师总是让学 生带着 问题来 学习， 而问题 的设置 具有一 定的梯 度，由 浅入深 ，所提 出的问 题也很 明确
A
1
V iA
Vi
图3-1-2 满足起振和平衡条件时的环路增益
在整堂课的教学中，刘教师总是让学 生带着 问题来 学习， 而问题 的设置 具有一 定的梯 度，由 浅入深 ，所提 出的问 题也很 明确
3.1.2 稳定条件
平衡状态有稳定平衡和不稳定平衡，振荡器工作 时要处于稳定平衡状态。
如果振荡器在各种不稳定因素作用下，能在原平 衡点附近达到新的平衡，而一旦排除了不稳定因素 ，振荡器又能自动回到原平衡状态，则称这种平衡 状态是稳定的。
在整堂课的教学中，刘教师总是让学 生带着 问题来 学习， 而问题 的设置 具有一 定的梯 度，由 浅入深 ，所提 出的问 题也很 明确
互感耦合振荡器
根据振荡回路（相移网络）与三极管不同电极的连 接点分为集电极调谐型、发射极调谐型和基极调谐型。
+（+） - -
三种互感耦合振荡器
在整堂课的教学中，刘教师总是让学 生带着 问题来 学习， 而问题 的设置 具有一 定的梯 度，由 浅入深 ，所提 出的问 题也很 明确
X3异性
在整堂课的教学中，刘教师总是让学 生带着 问题来 学习， 而问题 的设置 具有一 定的梯 度，由 浅入深 ，所提 出的问 题也很 明确
大学_《高频电子电路》(王卫东版)课后答案下载
《高频电子电路》(王卫东版)课后答案下载《高频电子电路》(王卫东版)内容简介绪论0.1通信系统的组成0.2发射机和接收机的组成0.3本书的研究对象和任务第1章高频小信号谐振放大器1.1LC选频网络1.1.1选频网络的基本特性1.1.2LC选频回路1.1.3LC阻抗变换网络__1.1.4双耦合谐振回路及其选频特性1.2高频小信号调谐放大器1.2.1晶体管的高频小信号等效模型1.2.2高频小信号调谐放大器1.2.3多级单调谐放大器__1.2.4双调谐回路谐振放大器__1.2.5参差调谐放大器1.2.6谐振放大器的稳定性1.3集中选频放大器1.3.1集中选频滤波器1.3.2集成宽带放大器1.3.3集成选频放大器的应用1.4电噪声1.4.1电阻热噪声1.4.2晶体三极管噪声1.4.3场效应管噪声1.4.4噪声系数__小结习题1第2章高频功率放大器2.1概述2.2高频功率放大器的工作原理 2.2.1工作原理分析2.2.2功率和效率分析2.2.3D类和E类功率放大器简介 2.2.4丙类倍频器2.3高频功率放大器的动态分析----------DL2.FBD2.3.1高频功率放大器的动态特性 2.3.2高频功率放大器的负载特性2.3.3高频功率放大器的调制特性2.3.4高频功率放大器的放大特性2.3.5高频功率放大器的调谐特性2.3.6高频功放的高频效应2.4高频功率放大器的实用电路2.4.1直流馈电电路2.4.2滤波匹配网络2.4.3高频谐振功率放大器设计举例2.5集成高频功率放大电路简介2.6宽带高频功率放大器与功率合成电路2.6.1宽带高频功率放大器2.6.2功率合成电路__小结习题2第3章正弦波振荡器3.1概述3.2反馈型自激振荡器的工作原理 3.2.1产生振荡的基本原理3.2.2反馈振荡器的振荡条件3.2.3反馈振荡电路的判断3.3LC正弦波振荡电路3.3.1互感耦合LC振荡电路3.3.2三点式LC振荡电路3.4振荡器的频率稳定度3.4.1频率稳定度的定义3.4.2振荡器的稳频原理3.4.3振荡器的稳频措施3.5晶体振荡器3.5.1石英晶体谐振器概述3.5.2晶体振荡器电路3.6集成电路振荡器3.6.1差分对管振荡电路3.6.2单片集成振荡电路E16483.6.3运放振荡器3.6.4集成宽带高频正弦波振荡电路3.7压控振荡器3.7.1变容二极管3.7.2变容二极管压控振荡器3.7.3晶体压控振荡器__3.8RC振荡器3.8.1RC移相振荡器3.8.2文氏电桥振荡器__3.9负阻振荡器3.9.1负阻器件的基本特性----------DL3.FBD3.9.2负阻振荡电路 3.10振荡器中的几种现象3.10.1间歇振荡3.10.2频率拖曳现象3.10.3振荡器的频率占据现象3.10.4寄生振荡__小结习题3第4章频率变换电路基础4.1概述4.2非线性元器件的特性描述4.2.1非线性元器件的基本特性4.2.2非线性电路的工程分析方法4.3模拟相乘器及基本单元电路4.3.1模拟相乘器的基本概念4.3.2模拟相乘器的基本单元电路4.4单片集成模拟乘法器及其典型应用 4.4.1MC1496/MC1596及其应用4.4.2BG314(MC1495/MC1595)及其应用 4.4.3第二代、第三代集成模拟乘法器 __小结习题4第5章振幅调制、解调及混频5.1概述5.2振幅调制原理及特性5.2.1标准振幅调制信号分析5.2.2双边带调幅信号5.2.3单边带信号5.2.4AM残留边带调幅5.3振幅调制电路5.3.1低电平调幅电路5.3.2高电平调幅电路5.4调幅信号的解调5.4.1调幅波解调的方法5.4.2二极管大信号包络检波器5.4.3同步检波----------DL4.FBD5.5混频器原理及电路 5.5.1混频器原理5.5.2混频器主要性能指标5.5.3实用混频电路5.5.4混频器的干扰5.6AM发射机与接收机5.6.1AM发射机5.6.2AM接收机5.6.3TA7641BP单片AM收音机集成电路 __小结习题5第6章角度调制与解调6.1概述6.2调角信号的分析6.2.1瞬时频率和瞬时相位6.2.2调角信号的分析与特点6.2.3调角信号的频谱与带宽6.3调频电路6.3.1实现调频、调相的方法6.3.2压控振荡器直接调频电路6.3.3变容二极管直接调频电路6.3.4晶体振荡器直接调频电路6.3.5间接调频电路6.4调频波的解调原理及电路6.4.1鉴频方法及其实现模型6.4.2振幅鉴频器6.4.3相位鉴频器6.4.4比例鉴频器6.4.5移相乘积鉴频器6.4.6脉冲计数式鉴频器6.5调频制的`抗干扰性及特殊电路6.5.1调频制中的干扰及噪声6.5.2调频信号解调的门限效应6.5.3预加重电路与去加重电路6.5.4静噪声电路6.6FM发射机与接收机6.6.1调频发射机的组成6.6.2集成调频发射机6.6.3调频接收机的组成6.6.4集成调频接收机__小结习题6----------DL5.FBD第7章反馈控制电路 7.1概述7.2反馈控制电路的基本原理与分析方法 7.2.1基本工作原理7.2.2数学模型7.2.3基本特性分析7.3自动增益控制电路7.3.1AGC电路的工作原理7.3.2可控增益放大器7.3.3实用AGC电路7.4自动频率控制电路7.4.1AFC电路的组成和基本特性7.4.2AFC电路的应用举例7.5锁相环路7.5.1锁相环路的基本工作原理7.5.2锁相环路的基本应用7.6单片集成锁相环电路简介与应用 7.6.1NE5627.6.2NE562的应用实例__小结习题7第8章数字调制与解调8.1概述8.2二进制振幅键控8.2.12ASK调制原理8.2.22ASK信号的解调原理8.3二进制频率键控8.3.12FSK调制原理8.3.22FSK解调原理8.4二进制相移键控8.4.12PSK调制原理8.4.22PSK解调原理8.5二进制差分相移键控8.5.12DPSK调制原理8.5.22DPSK解调原理__小结习题8第9章软件无线电基础9.1概述9.2软件无线电的关键技术 9.3软件无线电的体系结构 9.4软件无线电的应用__小结习题9附录A余弦脉冲分解系数表部分习题答案参考文献《高频电子电路》(王卫东版)图书目录本书为普通高等教育“十二五”、“十一五”国家级规划教材。
正弦波振荡器工作原理
正弦波振荡器工作原理
正弦波振荡器是一种电路，用于产生稳定的正弦波信号。
其工作原理基于反馈系统和激励信号的相互作用。
最简单的正弦波振荡器是RC相移网络，也称为Wien桥振荡器。
它的电路结构包括一个放大器和一个RC网络，其中RC 网络由几个电阻和电容组成。
放大器的增益会放大输入信号，并通过RC网络将信号返回到输入端，形成一个反馈回路。
当开始时，放大器获得一个微小的激励信号，此时输出信号也很小。
然后，该信号通过RC网络反馈到放大器的输入端，经过放大后再返回到RC网络。
在多次反馈的过程中，信号逐渐增强，直到放大器的输出达到最大值。
然而，由于RC网络引入了相移，所以输出信号可能会与输入信号不完全同相。
为了抵消相移并使反馈信号与激励信号保持同相，需要在RC网络中添加一个相移网络，通常是由一个电容和一个电阻组成。
相移网络可以在一定频率范围内引入额外的相移，使反馈信号与激励信号达到同相。
通过不断调整放大器的增益和RC网络的参数，可以使输出信号的幅度和相位保持稳定，并在特定频率范围内产生一个稳定的正弦波信号。
总的来说，正弦波振荡器的工作原理是利用反馈系统和相位补偿来产生和稳定正弦波信号。
不同类型的正弦波振荡器可能采用不同的电路结构和参数设置，但其基本原理都是相似的。
正弦波振荡器
或者写成：
A F 1
A0F 1
A F 2n
课后思考题：在LC振荡器中，谐振回路是否等效成一个 电阻？振荡频率是否严格等于谐振回路的谐振频率？
三. 稳定条件
振荡器在工作过程中, 不可避免地要受到各种外界因素变化
的定影因响素,将如引电起源放电大压器波和动回、路温的度参变数化发、生变噪化声,干结扰果等使A。F这些变不化稳,
Uf
是反馈电压、 Ui 是输入电压、
A
是开环电压增益，
F 是反馈系数,
反馈型振荡器 正常工作的 三个条件：
一：起振条件
在接通电源瞬间, 电路中存在各种电扰动, 这些扰动均具
有很宽的频谱。 如果选频网络是由ＬＣ并联谐振回路组成,
则其中只有角频率为 谐振角频率ω0的分量才能通 过反馈产生
较大的 反馈电压 U f 。 如果在谐振频率处, U f 与原输入电
U f
j(
X
jX be be X
bc
)
U
c
X be X ce
U c
由电于路必中须U i满与足U正 c反反馈相：，所所以以UUi与f
U f
与
同相，而在共射 U c 反相
即：
X be 0 X ce
V
X1
X2
C2
C1
X3 L
(a)
V
L2
L1
X1
X2
X3 C
(b)
(a) 电容反馈振荡器; (b) 电感反馈振荡器
A 0
U c UC UCQ
Z
0
0
1)振幅平衡的稳定条件
2)相位平衡的稳定条件
第三节 反馈型LC振荡器
一 ，互感耦合振荡电路 二，电容反馈振荡电路 三，电感反馈振荡电路 电感三点式和电容三点式振荡电路的比较
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第三章正弦波振荡器
高频电子线路
对振荡器电路性能的要求可以归纳为以下三 点：
起振——保证振荡器接通电源后能够从无到有建立起具 保证振荡器接通电源后能够从无到有建立起具 起振 有某一固定频率的正弦波输出。 有某一固定频率的正弦波输出。 平衡——振荡器在进入稳态后能维持一个等幅连续的振 振荡器在进入稳态后能维持一个等幅连续的振 平衡 荡。 稳定——当外界因素发生变化时，电路的稳定状态不受 当外界因素发生变化时， 稳定 当外界因素发生变化时 到破坏。 到破坏。
绝对频率偏差： 绝对频率偏差： 相对频率偏差： 相对频率偏差：
∆f = f − f c
f − fc ∆f = fc fc
频率稳定度:在一定时间间隔内，振荡器相对频率偏差的最大值。 频率稳定度 在一定时间间隔内，振荡器相对频率偏差的最大值。
表示为： 表示为：
∆f max fc
时间间隔
23
FP
第三章正弦波振荡器
5 FP
第三章正弦波振荡器
高频电子线路
+ ⊕ + + “共射”电路输 共射” 入阻抗较低， 入阻抗较低，晶 体管与回路采用 部分接入
②共射调基型
6 FP
第三章正弦波振荡器
高频电子线路
+ +⊕ + + -
③共基调射型
7 FP
第三章正弦波振荡器
高频电子线路
电路的振荡频率
1 f0 ≈ 2π L1C
起振条件 互感耦合振荡电路的特点 优点：结构简单、易起振、输出幅度较大、 优点：结构简单、易起振、输出幅度较大、调节频率方 调节时输出幅度变化不大、调整反馈（改变M） 便、调节时输出幅度变化不大、调整反馈（改变 ）时， 基本不影响振荡频率。 基本不影响振荡频率。 缺点：工作频率不易过高， 缺点：工作频率不易过高，应用于中短波段
－Ｘce＝Ｘbe＋Ｘbc
⋅
由于 所以
jX be U C X be ⋅ Uf = =− UC j ( X be + X bc ) X ce
.
X be >0 X ce
Ｘbe ＋Ｘce＝-Ｘbc
必须是同性质电抗, 因而X 必须是异性质电抗。 即Χbe与Χce必须是同性质电抗 因而 bc必须是异性质电抗。
11
4 FP
第三章正弦波振荡器
高频电子线路
一、变压器反馈式振荡器又称互感合振荡器 电路形式+ 放大器为共基调谐放大。 ①放大器为共基调谐放大。 ②通过L1 与L2的互感M 通过 的互感 实现反馈。 实现反馈。 ③正反馈由耦合线圈的 同名端决定 。 + ⊕ + +
①共基调集型
判断振荡的方法
判断相位平衡条件，通常可以采用瞬时极性法判断是否是正反馈。 判断相位平衡条件，通常可以采用瞬时极性法判断是否是正反馈。 瞬时极性法判断是否是正反馈
25 振荡器的相位平衡条件
FP
第三章正弦波振荡器
高频电子线路
∆ω 0、 ∆ϕYF 、∆ Q 对振荡频率影响的定性描述
ϕ YF
ω0
26
变化
ϕYF 变化
Q 变化
FP
第三章正弦波振荡器
高频电子线路
三、引起频率不稳的原因
温度变化会引起L 和晶体管y参数变化 温度变化会引起 、C和晶体管 参数变化。 和晶体管 参数变化。 湿度变化会引起L、Q变化。 湿度变化会引起 变化。 变化 电源电压变化会引起晶体管参数变化。 电源电压变化会引起晶体管参数变化。 机械振动会引起L的变化 的变化。 机械振动会引起 的变化。
9
FP
第三章正弦波振荡器
高频电子线路
三点式振荡器 二、三点式振荡器
电路组成法则 电路组成法则 三点式振荡器是指ＬＣ回 三点式振荡器是指ＬＣ回 ＬＣ 路的三个端点与晶体管的三个 电极分别连接而组成的一种振 荡器。 荡器。 三点式振荡器电路用 电容耦合或自耦变压器耦合代 替互感耦合, 替互感耦合 可以克服互感耦 合振荡器振荡频率低的缺点, 合振荡器振荡频率低的缺点 是一种广泛应用的振荡电路, 是一种广泛应用的振荡电路 其工作频率可达到几百兆赫。 其工作频率可达到几百兆赫。
反馈型LC振荡器是由调谐放大器和正反馈网络构成 反馈型 振荡器是由调谐放大器和正反馈网络构成 振荡器是由调谐放大器
按反馈耦合元件可以分为： 按反馈耦合元件可以分为：
变压器反馈式振荡器（互感耦合振荡器） 变压器反馈式振荡器（互感耦合振荡器）
——通过电感线圈 与 L2 的互感M实现反馈。 通过电感线圈L1 的互感 实现反馈。 通过电感线圈 实现反馈
10
三点式振荡器的原理图
FP
第三章正弦波振荡器
高频电子线路
先分析在满足正反馈相位条件时, ＬＣ回路中三个电抗元件应具有的性质 回路中三个电抗元件应具有的性质。 先分析在满足正反馈相位条件时 ＬＣ回路中三个电抗元件应具有的性质。 假定ＬＣ回路由纯电抗元件组成, 假定ＬＣ回路由纯电抗元件组成 其电抗 ＬＣ回路由纯电抗元件组成 值分别为Ｘce, Ｘbe和Ｘbc, 同时不考虑晶体 管的电抗效应, 则当回路谐振时, 管的电抗效应 则当回路谐振时 回路呈纯 阻性, 阻性 有：
电容三点式振荡器
——依靠电容产生反馈电压构成的振荡器 称为电容三点式振荡器又 依靠电容产生反馈电压构成的振荡器 称考毕兹振荡器
电感三点式振荡器
依靠电感产生反馈电压构成的振荡器， ——依靠电感产生反馈电压构成的振荡器，称为电感三点式振荡器， 依靠电感产生反馈电压构成的振荡器 称为电感三点式振荡器， 又称哈特莱振荡器 又称哈特莱振荡器
FP
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三、LC三点式振荡器相位平衡条件的判断准则 三点式振荡器相位平衡条件的判断准则
由上面的分析可知, 在三点式电路中, ＬＣ回路中与发射极相连接的两 由上面的分析可知 在三点式电路中 ＬＣ回路中与发射极相连接的两 个电抗元件必须为同性质, 另外一个电抗元件必须为异性质。 个电抗元件必须为同性质 另外一个电抗元件必须为异性质。这就是 三点式电路组成的相位判据, 或称为三点式电路的组成法则： 三点式电路组成的相位判据 或称为三点式电路的组成法则：
Xce与Xbe的电抗性质相同 Xcb与Xce、Xbe的电抗性质相反 对于振荡频率，满足 对于振荡频率，满足Xce+Xbe+Xcb=0
与发射极相连接的两个电抗元件同为电容时的三点式电路, 与发射极相连接的两个电抗元件同为电容时的三点式电路, 称为电容 三点式电路, 也称为考毕兹电路 考毕兹电路。 三点式电路, 也称为考毕兹电路。 与发射极相连接的两个电抗元件同为电感时的三点式电路, 称为电感 与发射极相连接的两个电抗元件同为电感时的三点式电路, 三点式电路, 也称为哈特莱电路 哈特莱电路。 三点式电路, 也称为哈特莱电路。
Hartley）振荡器。 Hartley）振荡器。
19 FP
第三章正弦波振荡器
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相位平衡条件（正反馈） 相位平衡条件（正反馈）
20
FP
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起振条件
①振荡的建立必须满足 A0 F > 1 。 反馈系数在不考虑晶体管参数的影响时可得： ②反馈系数在不考虑晶体管参数的影响时可得：
′ C2 = C2 + Cie
16
C1' = C1 + Coe
FP
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起振条件
& 电压增益 A0
A0 F > 1
' g Σ = g oe + g L + g 0 + p 2 gie
' p = C1' / C2
y fe Uc Ao = = Ui gΣ
.
其中: 其中:
电路的反馈系数 F（忽略各个 的影响） 的影响） （忽略各个g的影响
一、频率稳定度的定义
频率稳定度在数量上通常用频率偏差来表示。 频率稳定度在数量上通常用频率偏差来表示。 频率偏差是指振荡器的实际工作频率和标称频率之间的偏差。 频率偏差是指振荡器的实际工作频率和标称频率之间的偏差。它可 分为绝对偏差 相对偏差。 绝对偏差和 分为绝对偏差和相对偏差。 为实际振荡频率， 为指定标称频率， 设 f 为实际振荡频率，fc 为指定标称频率，则
F= L2 + M L1 + M
当线圈绕在磁环上时，线圈两部分为紧耦合， 当线圈绕在磁环上时，线圈两部分为紧耦合，则： F ≈
C 的影响， ③由 A0 F > 1 ，忽略 C ie 、 oe 的影响，可得
N2 N1
y fe
1 ' > ( g oe + g L + g 0 ) + Fgie F
振荡频率的估算
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FP
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二、振荡器频率稳定度的表示式
振荡频率
ω 的表示式 c
1 ωc = ω0 (1 + tan ϕYF ) 2Q
频率稳定度的表示式
∆ωc
ωc
≈
∆ωc
ω0
tan ϕYF 1 = + ∆ϕYF − ∆Q 2 2 ω0 2Q cos ϕYF 2Q
∆ω0
总结： 总结：
的变化、 谐振频率 ϕ YF 的变化、相角 ω0 的变化和有载 品质因数 Q 的变化都会引起频率稳定度的变 化。
2
FP
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总结: 总结
起振条件
A0 F > 1
ϕ A + ϕ F = 2nπ (n = 0,1,2L)
平衡条件
AF = 1
ϕ A + ϕ F = 2nπ (n = 0,1,2L)