第六章正弦波振荡电路

• 石英晶体的基本特性与等效电路 极板间加电场 极板间加机械力 交变电压 晶体机械变形 晶体产生电场 交变电压 压电效应
机械振动
机械振动的固有频 率与晶片尺寸有关，稳 定性高。
当交变电压频率 = 固有频率时，振幅最大。 压电谐振
如图（a）所示为 石英晶体振荡器的等效 电路，有两个谐振频率 如图（b）。
（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
fs 1 2 LC
（2）当外加信号频率高于时，增大，减小，R、L、C 支路
呈感性，可与 C0 所在电容发生并联谐振，其并联谐振频率为
fp
1 CC 0 2 L C C0
fs
2．振荡电路 实际应用中石英晶体分为两大类。
4. 电路组成
放大电路（包括负反馈放大电路） 反馈网络（构成正反馈的）
选频网络（经常与正反馈 网络合二为一。）
稳幅环节
X d
X
放大电路 反馈与 选频网络
X o
f
5. 产生正弦波自激振荡的条件 （1）振荡条件
• Uo Uf Au • ; Fu • ; Ui Uo • • •
AF A F 2nπ n = 0, 1, 2,
相位平衡条件：说明反馈信号与输入信号同相 （2）起振条件
Au Fu 1
•
•
— 振幅平衡条件
— 相位平衡条件
振幅平衡条件：说明反馈信号与输入信号幅值要相等 Ui 放大器 Uo Au
起振条件
AF 1
• •
AF 2nπ
② 特点： a. 容易起振，可方便地改变电感抽头的位置。
b. 改变 C 的大小可以使 f0 在较宽范围内可调。
c. f0 可达几十兆赫，但波形失真较大。
2．电容反馈式 LC 振荡 ① 图示为电容反馈式 LC 振荡。 可通过改变 C1、C2 的比之调节反馈 强度。 ② 振荡频率为
1 f0 2 LC
uf Fu uo
Uf 反馈网络 Fu
uo Au ui
uf
起振时反馈信号比输入信号幅值要大
起振
稳幅
二、LC 振荡器
1 ．组成：由放大器、 LC 选频回路和反馈电路组成。 2．分类：
变压器耦合式振荡器 电容三点式 三点式振荡器电感三点式
三点式振荡器的共同点示从 LC 振荡回路中引出三个端点 和晶体管的三个电极相连。
3．自激振荡：振荡器的一种，通过提供直流电源，以本身 电路常数所决定的频率持续发生振荡的电路。
自激振荡现象
当扩音器的音量开得太大时，会引起一阵刺耳的哨叫声。
扩音系统中的电声振荡
这种现象是由于当扬声器靠近话筒时，来自扬声器的声波 激励话筒，话筒感应电压，输入放大器，然后扬声器又把放大 了的声音再送回话筒，形成正反馈。如此反复循环，就形成了 声电和电声的自激振荡哨叫声。 放大电路在没有输入信号的情况下有输出信号，即产生了自 激振荡。
1．电感反馈式 LC 振荡电路 ① 分析： LC 保证频率为 f0 的信号得到足够 放大，反馈是由 L 上的一个抽头和 Cb 组成。L1L2 的瞬时极性完全一致，保证 正反馈，反馈强度通过改变中间抽头位 置来调节，振荡频率为 1 1 f0 2 π LC 2 π ( L1 L2 2 M )C 式中 M 是 L1 和 L2 之间的互感系数。 振荡回路中的三个端点与晶体管的三个电极相连，又名电感 三点式。
1 C0 C 2 L C0 C
③ 特点： a．f0 可以很高，可达 100 MHz 以上。 b．C2 对高次谐波的阻抗很小，输出波形好。 c．振荡频率调节困难，于广播发射机和电视机中广泛应用。
三、石英晶体振荡器
1．石英晶体的压电特性和等效电路 如图所示为石英振荡元件。
若在其表面上加上交流电压，晶体就会产生机械振动。
并联型：工作在 fs 与 fp 之间，起电感作用，如图所示。
串连型：工作在 fs 处，阻抗最小，使其组成反馈网络形成 选频振荡器，如图所示。
第六章
正弦波振荡电路
一、振荡与自激振荡
二、LC 振荡器
三、石英晶体振荡器
一、振荡与自激振荡
1．振荡器：连续的、振幅和频率一定的振荡现象，发生振 荡的电路称为振荡器。又称信号发生器。 2．正弦波振荡器：能产生正弦波规律振荡的装置称为正弦 波振荡器。振荡器是一种将直流电源能量转换成振荡能量的装 置，它属于自激振荡器的一种，如图所示。
Ui
Uf
•
•
放大器
Au
反馈网络
•RL Uo•源自Fu•Au Fu 1

•
•
合闸瞬间电流突变
U0 不 在电路处在稳定工作状态，没有输入情况下，维持 变，就必须： Ui U f
微弱的电扰动中，某一频 • • — 振幅平衡条件 A uF u 1 率成分通过正反馈逐渐放 大，则产生正弦振荡。 AF A F 2nπ n = 0, 1, 2, — 相位平衡条件