第5章 正弦波振荡器
正弦波振荡器-PPT
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导致振荡频率不稳定得原因(续2)
2、 影响环路 Q 值得因素
o
Q1 Q2
2
Q2
Q1
f01 f02
f0
f
▪ 器件输入、输出阻抗中得有功 部分。
▪ 负载电阻得变化。
▪ 回路损耗电阻尤其就是电抗元 件 得高频损耗,环路元器件得高频 响应等。
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导致振荡频率不稳定得原因(续3)
• 泛音晶体振荡器:利用石英谐振器得泛音振动特性对频率 实行控制得振荡器称为泛音晶体振荡器。这种振荡器可以将 振荡频率扩展到甚高频以至超高频频段。
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1、 并联型晶体振荡电路
(1)皮尔斯(C-B)电路
RFC
Rb1
C
B
VCC
Rb 2
E
C1
Cb Re C2
JT
C
C1
E
C2
B
Lq
• 温度隔离法:将关键电抗元件置于特制得恒温槽内,使槽内得 温度基本上不随外界环境温度得变化。
▪ 利用石英谐振器等固体谐振系统代替由电感、电容构成得电 磁谐振系统,她就是高稳频率源得一个重要形式。 由于这种谐振系统构成得振荡器,不但频率稳定性、频率准确 度高,而且体积、耗电均很小,因此,在许多领域已被广泛地 采用。
0
2 L C
▪ 等号右边得负号表示频率变化得方向与电抗变化得方向刚好 相反。如电感量加大,振荡频率将降低。
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主要稳频措施(续1)
▪ 温度补偿法和温度隔离法:引起电抗元件电感量和电容量 变化最明显得环境因素就是温度得变化。
5高频振荡器3-4
许多变形的三端式LC振荡电路，Xce和 Xbe、Xcb往往不都是单 一的电抗元件，而是可以由不同符号的电抗元件组成。但是， 多个不同符号的电抗元件构成的复杂电路，在频率一定时， 可以等效为一个电感或电容。根据等效电抗是否具备上述三 端式LC振荡器电路相位平衡判断准则的条件，便可判明该电 路是否起振。
（a）克拉泼电路的实用电路
（b）高频等效电路
因为C3远远小于C1和C2，所以三பைடு நூலகம்容串联后的等效电容
C C1C2C3 C3 C3 C C C1C2 C2C3 C1C3 1 3 3 C1 C2 1 1 C1 F LC LC3 C2
振荡角频率 0
故克拉泼电路的振荡频率几乎与C1、C2无关。
的，耦合线圈同名端的正确位置的放置，选择合适的耦合量
M，使之满足振幅起振条件很重要。 互感耦合振荡器有三种形式：调基电路、调集电路和调
发电路，这是根据振荡回路是在集电极电路、基极电路和发
射极电路来区分的。
调基电路 调基电路振荡频率 在较宽的范围改变时， 振幅比较平衡。
Rb1 C Cb
M L1 L
L2
– + vi v1 C1 + – C2 + vf L
（ a）
电容三端式振荡电路
（ b）
可推导电容反馈三端电路的起振条件
h fe hie C2 hie R C1 h fe R p p
A
h fe R p hie
F
C1 C2
C1C2 C1 C2
电容反馈三端电路的振荡频率
1 f0 2
2) 电感反馈三端式振荡器(哈特莱电路)
＋VCC Rb1 v1 Cb Rb2 Ce Re C L L1 L2
1-5振荡器
第五节 正弦波振荡电路振荡电路是一种能量转换装置，它无需外加信号，就能自动地将直流电能转换成具有一定频率、一定幅度和一定波形的交流信号。
一、正弦波振荡器的基本知识1．正弦波振荡器的组成正弦波振荡器主要由放大电路、选频电路和反馈网络组成。
（1）放大电路利用三极管的电流放大作用使电路具有足够的放大倍数。
（2）选频电路对某个特定频率的信号产生谐振，从而保证正弦波振荡器具有单一的工作频率。
（3）反馈网络将输出信号正反馈到放大电路的输入端，作为输入信号，使电路产生自激振荡。
2．自激振荡的过程当振荡器接通电源的瞬间，电路受到扰动，在放大器的输入端产生一个微弱的扰动电压，经放大器放大、选频后，通过正反馈网络回送到输入端，形成放大→选频→正反馈→再放大的过程，使输出信号的幅度逐渐增大，震荡便由小到大地建立起来。
当振荡信号幅度达到一定值时，由于三极管非线性的限制作用，使振幅不再增大，最终使电路维持稳幅振荡。
3．自激振荡的条件振荡电路要产生自激振荡必须同时满足下列两个条件：（1）相位平衡条件反馈电压的相位与输入电压的相位相同，即为正反馈。
ϕ=2nπ （n=0，1，2，…）ϕ为v f与v i的相位差（2）振幅平衡条件反馈电压的幅度与输入电压的幅度相等，这是电路维持稳幅振荡的振幅条件。
A v F≥1 F反馈系数起振时A v F＞1，稳幅振荡时A v F=1。
二、RC振荡器RC振荡器主要由RC选频反馈网络和放大器组成，常见的类型有桥式振荡电路和移相式振荡电路。
RC桥式振荡电路的基本原理：1．RC串并联选频网络图a 为RC 串并联选频网络，它由R 2、C 2并联后与R 1、C 1串联组成，一般取R 1= R 2= R ，C 1= C 2= C ，它的选频特性如图b 、c ，输入电压v i 的幅度一定时，输入信号频率变化会引起输出电压v o 幅度和相位的变化。
当输入信号v i 的频率等于选频频率时，输出电压幅度最高，为v i /3，而且它们的相位差为零。
正弦波振荡器
正弦波振荡器振荡器——就是自动地将直流能量转换为具有一定波形参数的交流振荡信号的装臵。
和放大器一样也是能量转换器。
它与放大器的区别在于，不需要外加信号的激励，其输出信号的频率，幅度和波形仅仅由电路本身的参数决定。
应用范围：在发射机、接收机、测量仪器（信号发生器）、计算机、医疗、仪器乃至电子手表等许多方面振荡器都有着广泛的应用。
主要技术指标：1.振荡频率f及频率范围2.频率稳定度:调频广播和电视发射机要求:10-5~10-7左右标准信号源:10-6~10-12要实现与火星通讯:10-11要为金星定位:10-123.振荡的幅度和稳定度一、反馈式振荡器的工作原理1.反馈振荡器的组成反馈振荡器由放大器和反馈网络两大部分组成。
反馈型振荡器的原理框图如图4-1所示。
由图可见, 反馈型振荡器是由放大器和反馈网络组成的一个闭合环路, 放大器通常是以某种选频网络(如振荡回路)作负载, 是一调谐放大器, 反馈网络一般是由无源器件组成的线性网络。
自激振荡：没有外加输入信号,但输出端有一定幅度的电压.oU输出，即实现了自激振荡。
自激振荡只可在某一频率上产生，不能在其它频率上产生。
当接通电源时，回路内的各种电扰动信号经选频网络选频后，将其中某一频率的信号反馈到输入端，再经放大→反馈→放大→反馈的循环，该信号的幅度不断增大，振荡由小到大建立起来。
随着信号振幅的增大，放大器将进入非线性状态，增益下降，当反馈电压正好等于输入电压时，振荡幅度不再增大进入平衡状态。
2. 反馈式正弦振荡器分类LC 振荡器 RC 振荡器 石英晶体振荡器 3. 平衡和起振条件 （1）平衡条件平衡状态——反馈电压.f U 等于.i U 时，振荡器能维持等幅振荡，且有稳定的电压输出，称此时电路达到平衡状态看电路可知：电压放大系数...io U A U =反馈系数：..f .oU F U =达到平衡状态时：..f i U U =则平衡条件为：......f f ....i i1o o o o U U U UAF U U U U ∙∙＝＝＝而根据数学中复数分析：..A F A F ϕϕ∠+＝AF 可得出振幅平衡条件为：AF =1相位平衡条件为：A F A F ϕϕϕϕ∠++＝＝+ 2(0123.......)n n π=、、、 （2）起振条件——为了振荡器振荡起来必需满足的条件由振荡的建立过程可知，为了使振荡器能够起振，起振之初反馈电压U f 与输入电压Ui 在相位上应同相（即为正反馈）；在幅值上应要求U f ＞U i ， 即：振幅起振条件：AF >1相位起振条件：A F A F ϕϕϕϕ∠++＝＝+ 2(0123.......)n n π=、、、4. 主要性能指标（1）振荡器的平衡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。
高频电子线路最新版课后习题解答第五章 正弦波振荡器习题解答
思考题与习题5.1 振荡器是一个能自动将直流电源提供的能量能量转换成交流能量的转换电路，所以说振荡器是一个能量转换器。
5.2 振荡器在起振初期工作在小信号甲类线性状态，因此晶体管可用小信号微变等效电路进行简化，达到等幅振荡时，放大器进入丙类工作状态。
5.3 一个正反馈振荡器必须满足三个条件：起振条件、平衡条件、稳定条件（3）正弦波振荡器的振幅起振条件是；T=A k f >1相位起振条件是2f T A k n ϕϕϕπ=+=;正弦波振荡器的振幅平衡条件是：T=A k f =1,相位平衡条件是：2f T A k n ϕϕϕπ=+=；正弦波振荡器的振幅平衡状态的稳定条件是：0i iAiV V T V =∂<∂，相位平衡状态的稳定条件是:0oscT ωωϕω=∂<∂。
5.4 LC 三点式振荡器电路组成原则是与发射极相连接的两个电抗元件必须性质相同，而不与发射极相连接的电抗元件与前者必须性质相反，且LC 回路满足0ce be cb x x x ++=的条件。
5.5 从能量的角度出发，分析振荡器能够产生振荡的实质。
解：LC 振荡回路振荡在进行电能、磁能相互转换的过程中的能量损耗，由正反馈网络提供补偿，将直流电源提供的直流能量转换为交流输出。
5.6 为何在振荡器中，应保证振荡平衡时放大电路有部分时间工作在截止状态，而不是饱和状态？这对振荡电路有何好处？ 解：之所以将振荡平衡时放大电路有部分时间工作在截止状态，而不是饱和状态是因为在截止状态集电极电流小，功率损耗低。
这样可以保证振荡管安全工作。
5.7 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。
5.8 分析图5.2.1(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。
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。
正弦波振荡器
设计实例分析
RC正弦波振荡器
适用于低频信号源，电路简单，但频率稳定性较差。
LC正弦波振荡器
适用于高频信号源，频率稳定性较高，但电路较为复 杂。
石英晶体振荡器
具有极高的频率稳定性和精度，广泛应用于各种高精 度测量和控制系统。
05
正弦波振荡器的调试与测试
调试步骤
01
检查电路连接
确保所有元件都正确连接，没有短 路或断路。
相位平衡条件
正弦波振荡器的相位平衡条件要求系统内部的相移与反馈路径上的相移之和为 整数倍的圆周，即相移之和必须等于2nπ（n为整数）。
幅度平衡条件
正弦波振荡器的幅度平衡条件要求系统内部的增益与反馈路径上的衰减之比等 于1，即系统内部的放大倍数与反馈路径上的衰减倍数相等。
04
正弦波振荡器的设计
设计流程
奈奎斯特判据
奈奎斯特判据通过分析系统的开环频率响应，判断闭环系统的稳定性。如果系统的开环频率响应在复平面的右半平面 没有极点，则闭环系统是稳定的。
伯德图判据
伯德图判据通过绘制系统开环频率响应的幅值和相位图，观察幅频特性和相频特性的变化趋势，判断系 统是否具有足够的相位裕量和幅值裕量以保证稳定性。
相位和幅度平衡条件
正弦波振荡器的应用
01
02
03
信号源
正弦波振荡器可作为各种 电子设备和系统的信号源， 提供稳定的正弦波信号。
通信
在无线通信领域，正弦波 振荡器用于生成载波信号， 实现信息的传输。
测量
正弦波振荡器产生的信号 可用于各种电学、磁学和 光学测量。
正弦波振荡器的分类
按照频率调节方式
01
分为固定频率和可调频率正弦波振荡器。
5.3 LC正弦波振荡器
5.3 LC正弦波振荡器定义：采用LC谐振回路作为选频网络的反馈型振荡电路称为LC振荡器，按其反馈方式，LC振荡器可分为互感耦合式振荡器、电感反馈式振荡器和电容反馈式振荡器三种类型，其中后两种通常称为三点式振荡器。
5.3.1 互感耦合振荡器互感耦合振荡器利用互感耦合实现反馈振荡。
根据LC谐振回路与三极管不同电极的连接方式分为集电极调谐型、发射极调谐型和基极调谐型。
图5 —17 三种互感耦合振荡电路集电极调谐型电路的高频输出方面比其它两种电路稳定，而且输出幅度大，谐波成分小。
基极调谐型电路的振荡频率可以在较宽的范围内变化，且能保持输出信号振荡幅度平稳。
我们只讨论集电极调谐型电路（用得最多）。
而集电极调谐型又分为共射和共基两种类型，均得到广泛应用。
两者相比，共基调集电路的功率增益较小，输入阻抗较低，所以难于起振，但电路的振荡频率比较高，并且共基电路内部反馈较小，工作比较稳定。
互感耦合电路，变压器同名端的位置必须满足振荡的相位条件，在此基础上适当调节反馈量M总是可以满足振荡的振幅条件。
振荡起振和平衡的相位条件？判断互感耦合振荡器是否可能振荡，通常是以能否满足相位平衡条件，即是否构成正反馈为判断准则。
判断方法采用“瞬时极性法”。
瞬时极性法：首先识别放大器的组态，即共射、共基、共集。
然后根据同名端的设置判断放大器是否满足正反馈。
放大器组态的判别方法：观察放大器中晶体管与输入端和输出回路相连的电极，余下的电极便是参考端。
（后面以实例说明）①输入端接基极端，输出端接集电极，发射极为参考点（接地点），是共射组态。
共射组态为反相放大器，输入、输出信号的瞬时极性相反，如图5 —18（a）所示。
②输入端接发射极，输出端接集电极，基极为参考点（接地点），是共基组态。
共基组态为同相放大器，输入、输出信号的瞬时极性相同，如图5 —18（b）所示。
③共集：输入端接基极端，输出端接发射极，集电极为参考点（接地点），是共集组态。
第0506章振荡电路与高频电路
2.电路组成
高频输入电路、非线性元件、高频滤波电路。
35
第六章 高频电路
第四节 调频与鉴频
一、调频的基本概念
二、调频电路
三、鉴频电路
36Leabharlann 第六章 高频电路一、调频的基本概念
调频或调相：使高频载 波的频率或相位按照低 频调制信号的规律作相 应的变化。 (a)为调制信号； (b)为高频载波； (c)为调频波。
石英晶体的电特性： 石英晶体的电特性用图(b)所示的等效电路表示。 图中C0是晶片与金属极板之间构成的静电容，L为石 英谐振器的等效电感，C为石英谐振器的等效电容， R为表示晶体振动时因磨擦损耗造成的电阻。
26
第五章 振荡电路
图(c)是石英晶体的电抗－频率特性曲线：
两个谐振频率f1和f2将电抗频率特性分为三个区域： （1）当外加频率 f <f1 时，电路电抗表现为电容性。 （2）当 f1<f <f2 时，晶体相当于一个电感元件。 （3）当外加频率 f >f2 时，电路电抗又表现为电容性。 晶体串联谐振的频率f1为:
自激振荡现象：扩音系统 在使用中有时会发出刺耳的啸 叫声。
3
扩音机 扬声器 话筒
一、正弦波振荡器的基本原理 自激振荡 Xi
+
–
Xd
基本放大 电路A 反馈电路
Xo
Xf F
改成正反馈
Xd = Xi - X f
Ui Uo Ui= Uf Uf
+
只有正反馈电路才能产生 自激振荡。
4
Xi
+
+
Xd
基本放大 电路A
反馈电路
Xo
Xf
F
如果：X f X i , 则去掉 X i , 仍有信号输出。
正弦波振荡器的组成
正弦波振荡器的组成
正弦波振荡器主要由四部分组成：放大电路、选频网络、反馈网络和稳幅电路。
其中，放大电路用于提供足够的增益，以补偿振荡过程中的能量损失；选频网络用于选择特定的振荡频率，使振荡器只在该频率下产生振荡；反馈网络则将输出信号的一部分反馈到输入端，与输入信号叠加，形成正反馈，从而维持振荡；稳幅电路则用于控制振荡幅度，使其保持稳定。
正弦波振荡器可以分为两大类：一类是利用反馈原理构成的反馈振荡器，它是应用最广的一类振荡器；另一类是负阻振荡器，它将负阻抗元件直接连接到谐振回路中，利用负阻器件的负阻抗效应去抵消回路中的损耗，从而产生出正弦波振荡。
此外，正弦波振荡器还可以根据使用的元件不同，分为LC振荡器、RC 振荡器和由这三种元件组成的复合振荡器。
其中，LC振荡器由电感（L）和电容（C）组成，可以产生高频振荡；RC振荡器由电阻（R）和电容（C）
组成，可以产生低频振荡；而复合振荡器则结合了LC和RC振荡器的特点，可以在一定范围内调节振荡频率。
总之，正弦波振荡器是一种能够产生稳定正弦波信号的电子电路，其组成包括放大电路、选频网络、反馈网络和稳幅电路等部分，可以根据不同的应用需求选择不同的元件类型和电路结构。
通信电子电路正弦波振荡器分析课件
RC振荡器自由振荡频率 计算公式
f = 1/(2πRCБайду номын сангаас，其中R为电阻 值，C为电容值。
LC振荡器自由振荡频率计 算公式
f = 1/(2π√(LC))，其中L为电 感值，C为电容值。
THANKS FOR WATCHING
感谢您的观看
01
LC振荡器特点
02
1. 输出频率高，适用于高频应用；
2. 输出波形质量好；
03
设计实例：LC振荡器
1
3. 需要高品质因数的元件，成本较高。
LC振荡器设计要点
2
3
1. 选择合适的电感、电容和放大器；
设计实例：LC振荡器
2. 调整反馈系数和负载电阻；
3. 考虑元件参数的误差和温度稳定性 。
05 正弦波振荡器在通信电子 电路中的应用
设计实例：RC振荡器
RC振荡器特点 1. 电路简单，易于实现；
2. 输出频率稳定，适用于低频应用；
设计实例：RC振荡器
3. 输出波形质量较差。 RC振荡器设计要点 1. 选择合适的电阻、电容和放大器；
设计实例：RC振荡器
2. 调整反馈系数和负载电阻；
3. 考虑元件参数的误差和温度稳定性。
设计实例：LC振荡器
调试方法：如何调试一个RC振荡器
确定元件参数
首先需要确定电阻R和电容C的值 ，以确保振荡器能够产生所需频
率的正弦波。
观察振荡幅度
调整电阻和电容的值，观察振荡 幅度是否达到预期值。如果振荡 幅度不足，可以增加电阻或电容
的值来调整。
01
03
02 04
调整频率
如果振荡幅度正常但频率不准确 ，可以通过改变电容C的值来调 整频率。增加电容的值将降低振 荡频率，反之则会增加振荡频率 。
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。
正弦波振荡电路
*第五章正弦波振荡电路教学重点1．掌握正弦波振荡条件、电路组成。
2．掌握LC振荡电路振荡频率计算、起振条件。
3．掌握RC桥式振荡电路组成和振荡条件。
4．搭建、调试RC桥式正弦波振荡器功能电路。
教学难点1．正弦波振荡可能性的判断。
2．理解各种振荡电路组成。
学时分配5.1自激振荡振荡器产生的信号是“自激”的，通常称为自激振荡器。
5.1.1自激振荡的形成1．自激振荡的现象通过扩音系统中的自激现象，感受放大器自激的效果。
2．正弦波振荡电路的组成正弦波振荡电路由放大器、反馈电路、选频网络和稳幅电路等部分组成。
（1）放大电路（2）反馈网络 （3）选频网络（4）稳幅电路由于电路通电的瞬间，电路将产生微小的噪声或扰动信号→电路对频率为f 0的正弦波产生正反馈过程，则输出信号u o ↑→u f ↑（u i ´↑）→u o ↑↑。
于是u o 越来越大，由于管子的非线性特性，当u o 的幅值增大到一定程度时，放大倍数将减小（稳幅）→电路达到动态平衡。
5.1.2自激振荡产生的条件1．相位平衡条件要维持振荡，电路必须是正反馈，其条件是：ϕ=0或ϕ=A ϕ＋F ϕ=2n π （n=0，1，2，3…）。
其中A ϕ为放大器的相移，F ϕ为反馈电路的相移，ϕ为相位差。
即，反馈电压的相位与净输入电压的相位必须相同，即反馈回路必须是正反馈。
2．振幅平衡条件自激振荡的振幅平衡条件是：AF ≥1 。
即，要维持等幅振荡，反馈电压的大小必须等于净输入电压的大小，即u f = u i ´。
5.2 常用振荡电路正弦波振荡电路按反馈网络性质分类可分为两大类：RC 振荡电路 由电阻、电容元件和放大电路组成的振荡电路LC 振荡电路（含石英晶体振荡电路）是由电感、电容元件和放大电路组成的振荡电路5.2.1 RC 桥式振荡电路做一做：用示波器观察RC 振荡电路产生的正弦波形1．RC 网络的选频特性将电阻R 1与电容C 1串联、电阻R 2与电容C 2并联所组成的网络称为RC 串并联选频网络，如图所示。
《电子技术基础与技能》(张金华主编)习题答案
《电子技术基础与技能》（主编：张金华）各章复习与考工模拟题答案第1章 二极管及其应用一、判断题 1．√ 2．× 3．× 4．× 5．√ 6．√二、选择题 1．B 2．D 3．C 4．C 5．A三、综合题1．U AB =0 U AB =6V 2．3．亮 亮 4．（1）桥式整流 电容滤波 （2（3）U L =0.9U 2 （4）U L =1.2U 2L第2章 三极管及放大电路基础 一、判断题 1．√ 2．× 3．×二、选择题 1．C 2．A 3．C三、填空题1．正偏电压 反偏电压 2．各电极电流 极间电压 3．高 低 略小于1 4．20dB 四、综合题 1．2．3．（a ）饱和失真 一般调节偏置电阻R b ，使其阻值减小。
（b ）截止失真 一般调节偏置电阻R b ，使其阻值增大。
（c ）饱和与截止失真 减小输入信号的幅度或更换三极管。
第三章 常用放大器 一、判断题 1．√ 2．× 3．× 4．× 5．×二、选择题 1．C 2．A1.01mA β=100 5mA β=50 u 0u iu 0 u i R 1 R 3 R 4VT 1 VT 2+ +- -3．B4．C5．D6．B三、综合题1．u0=8(u I2-u I1)2．t2．×3．×4．5．×二、填空题1．负载输出2．78××79××输出为正12V的集成稳压器输出为负12V的集成稳压器3．（U Z=14V）14 15 14 4 10三、综合题为了保证稳压管的正常工作，在稳压管电路中必须串联一个电阻来限制电流的大小，只有在R取值合适时，稳压管才能安全地工作在稳压状态。
其稳压过程：U I升高或R L变大→U0升高→I Z变大→I R变大→U R变大→U0减小，使输出电压U0稳定；当U I降低或R L变小，同理分析输出电压U0也能基本保持稳定。
第5章5.1-5.3_正弦波振荡器
振幅平衡的稳定条件一般由“放大管的非线性放 大作用”和“自给偏压效应”来保证
下面来说明“工作于非线性状态的有源器件正好具有这一性能” 为了兼顾起振过程和振荡建立后的稳 V BE V BB I B Rb I E Re 定平衡，振荡器都采用“自给偏臵电 v 路”，而且应采用具有高稳定性的混合 随着起振过程振幅的不断增强，自偏压 反馈式偏臵电路。 (v ) 也（反向）增大，甚至使晶体管反偏。晶 场效应管振荡器一般采用栅极自源偏 体管的通角将由原来的180逐渐减小，状 压电路。 态从线性工作的甲类状态迅速过度到非线 性的甲乙类、乙类甚至丙类工作状态。 对于振幅稳定性要求特别高的振荡器， 还采用其他稳定幅度的特殊电路。 因而：增益A将不断下降. 如图所示的自给偏臵电路既有固定偏压， 自偏压电路有较强的稳幅作用。因为 又有自偏压（随IB、IE的变化而变）。 一旦振荡增强，VBE便减小（即变得更 负），这就限制了振幅的增长；反之， V BE V BB I B Rb I E Re 一旦振荡减弱，VBE便增大（即负偏压减 小），从而使振荡增强，以便恢复到原 开始阶段，由于自偏压小，起始偏臵为 来的振荡状态。 正偏臵，此时放大器工作在线性区，工作 点为甲类，因而容易起振。
高 频 高功放 电 （直流电源未画） 路
调制 传输线
高频放大 fs fo fs
混频
中频放大 fi
检波 F
低频放大 F
本地振荡
1. 定义:
本章讨论的振荡器，它是在无需外加激励信号的情况 下，能将直流电能转换成具有一定波形、一定频率和一定 幅度的交变能量的电路。也称为“自激式振荡器”！ 注意：从能量的角度来看，前面所讨论的谐振功率放大
必定有 V om 增加 , 下文有电路的分析
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。
正弦波振荡的起振条件
正弦波振荡的起振条件正弦波振荡的起振条件正弦波振荡是电子学中重要的概念之一，它在各个领域中都有广泛的应用。
正弦波振荡器的作用是产生一定频率和振幅的正弦波信号，而产生正弦波信号的前提是需要满足一定的起振条件。
本文将从电路实现角度出发，分为三个方面，即放大器、反馈回路和稳幅电路，来讲解正弦波振荡器的起振条件。
一、放大器放大器是正弦波振荡器的核心部分，通过放大电路中的信号，使信号可以自我驱动，从而达到起振的目的。
对于放大器来说，其起振的条件主要包括胡克定理和巴克豪森准则。
胡克定理指出，当它的开环增益大于1时，电路将发生振荡。
巴克豪森准则也被称为稳定准则，它是由德国科学家爱德华·巴克豪森于1928年首次提出的。
准则指出，整个反馈回路必须反相放大且回路利益为1或者大于1。
当回路利益小于1时，反馈部分的功率会被吸收，导致放大器失去振荡。
二、反馈回路反馈回路常常被用作正弦波振荡器的重要组成部分，具有增益稳定、频率稳定及波型稳定等优良特性。
反馈回路的起振条件主要包括斐克定理和伯德准则两个方面。
斐克定理指的是，在保持放大器性能不变的情况下，当反馈回路产生360度的相移时，其稳定的振幅将出现在回路的输出端。
而伯德准则则是指，整个反馈回路放大必须等于1，包括反馈输入、反馈回路和前置器之间的增益，否则将无法维持正弦波振荡的稳定。
三、稳幅电路稳幅电路主要用于控制正弦波振荡器的输出振幅，保证正弦波的振幅始终保持在稳定的范围内。
稳幅电路的起振条件主要包括以下两方面。
首先，稳幅电路必须反相放大，因为如果电路的输出是正相位，那么放大器的放大增益将不断累加，最终导致振幅失去控制。
其次，稳幅电路需要调整电压增益，以保持整个电路的振幅范围在稳定范围内。
综上所述，正弦波振荡器的起振条件是一个复杂的过程，需要合理设计电路才能保证稳定的产生正弦波信号。
通过放大器、反馈回路和稳幅电路三个方面的调整，可以实现正弦波振荡器的起振条件，并保证其稳定运行，广泛应用于各个领域中。
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f f0 f0
(时间间隔）
19
5.4.1 频率稳定度的概念
对频率稳定度的要求视用途而异，一般的短波、
超短波发射机的相对频稳度为10-4~10-5数量级；电
视发射机为10-7数量级；卫星通信发射机为10-9~1011数量级。普通信号发生器为10-4~10-5数量级，高精
16
5.3.3 两种改进型电容反馈式振荡器
引入：晶体管各个电极与电抗元件并联，极间电容对振荡器的影响很大为 提高频率稳定性，要尽量减小晶体管与回路的耦合。
一、克拉泼振荡器
UCC
RC R1 C1 Cb R2 Re C2
晶体管以部分接入方式与回路连接
n1
C3
1 C1 1 C1
C3
1 C2
1 C3
Z ( ) f 0
21
5.4.2 LC振荡器的频率稳定分析
Z()
φ z(ω ）与－φ f的交点就是相位平衡点， 交点处对应的频率就是振荡频率ωg。 已知LC并联谐振回路的等效阻抗的幅角φ z(ω ） 为：
0
g
－f
Z ( ) arctg arctg
二、提高振荡回路的标准性
已知： 0
1 LC
，则 0 与谐振回路元件参数L、C的关系为：
0 0 1 L C 0 L C ( ) 0 L C 2 L C
选用参数高度稳定的L、C元件，如用石英晶体替代谐振回路的L， 或者采用温度补偿来减小温度变化对元件带来的影响。
A
1 F
Q
T<1 减幅 振荡
UiA T>1 T=1
Ui
对于某一频率ωg的信号若满足：T(ωg) >1 ， 则每循环一次，幅度就增大一次，产生增幅振 荡，如图所示。
振荡幅度增大，稳幅电路使T(ωg) 降低，最终 使T(ωg) =1，振荡器进入稳幅振荡状态。
增幅振荡
等幅振荡
起振和稳幅过程
5
5.2.2 振荡的建立与振荡条件
相位平衡条件的含义----建立正反馈 满足振荡平衡条件时，经过稳幅过程实现等幅输出。
7
5.2.2 振荡的建立与振荡条件 3、 振荡稳定条件
当振荡器受到外部因素的干扰失去平衡后，能自动恢 复到原来的平衡状态，或能够在原平衡状态附近重建平衡 的，称为稳定的平衡。 稳定条件分为振幅稳定条件和相位稳定条件，振幅稳 定条件是指当外界因素造成振荡幅度变化后，振荡器能够 自动恢复原来振荡幅度所需满足的条件。相位稳定条件是 指相位平衡条件被破坏时，电路能够重新建立相位平衡的 条件。相位稳定条件同时也是频率稳定条件，因为相位的 变化必然引起频率的变化 。
15
5.3.2 三端式振荡器 电容三端式振荡器的特点：
优点：输出波形较好，工作频率较高，主要是由于 其反馈支路采用了电容元件，高频时电抗小，能较 好的滤除高次谐波。若直接采用极间电容代替回路 电容，工作频率可以提高很多。 缺点：频率不易调整，因为改变回路电容会同时改 变反馈系数，甚至可能造成回路停振。
三种电路相比较，集电极调谐型电路在高频输出方面比其它两种电路稳定， 而且输出幅度大，谐波成分小。而基极调谐型电路的振荡频率可以在较宽的范围 内变化，仍能保持振荡幅度平稳。 互感耦合振荡器一般工作于工作频率不太高的中、短波波段。
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5.3.2 三端式振荡器
一、三端式振荡器构成原则：
X1、X2、X3组成谐振回路 谐振时： X1+X2+X3=0 回路电流处处相同＝I
选频网络
2、电路组成：
放大器—完成能量转换 选频网络—完成频率选择及滤波 反馈网络—完成正反馈 稳幅电路—决定振荡的稳态振幅
反馈网络
放大器
6
5.2.2 振荡的建立与振荡条件
二、振荡条件
1、 起振条件： T>1 振幅起振条件：｜T｜=｜A｜•｜F｜ >1 相位起振条件： T（）=φA+φ F=2n (n=0,1,2,3…) 2、平衡条件： T=1 振幅平衡条件： ｜T｜=｜A｜•｜F｜ =1 相位平衡条件： T（）=φA+φ F=2n (n=0,1,2,3…)
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5.4 LC振荡器的频率稳定度
5.4.1 频率稳定度的概念
频率稳定度是振荡器最重要的性能指标之一。频率稳定， 频率稳定是指当 外界条件发生变化时，振荡器的实际工作频率与标称频率间的偏差尽可能小。
设实际工作频率为f1，标称频率为f0
绝对频率偏差： f f 1 f 0
f1 f 0 f 相对频率偏差： f0 f0
张鏖烽 计算机与通信学院 51269402@
第5章 正弦波振荡器
5.1 5.2 5.3 5.4 5.5 5.6 概述 反馈振荡器的工作原理 LC正弦振荡器 LC正弦振荡器的频率稳定度 晶体振荡器（自学） 振荡器中的几种现象
2
5.1
概述
正弦波振荡器：能自动将直流电能转换成（具有一定频率和振幅的）
25
5.4.3 提高频率稳定度的措施
三、减小晶体管对振荡频率的影响
采用加大回路总电容的方法可以减小极间电容的相对影响，
但是大电容会使频率调谐范围变窄，使振荡变弱；减弱三极管与回路
之间的耦合，也就是将三极管以部分接入方式接入回路，也可以减小 极间电容对谐振回路的影响；通过稳定晶体管的工作点可以减小gm的
C1 C2
L
g 0
1 LC
L
1 1 1 1 C ( ) C3 C1 C2 C3
C3小， C主要由C3决定， C3小，频率可调范围小。
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5.3.3 两种改进型电容反馈式振荡器
二、西勒振荡器
接入系数与克拉泼电路相同
UCC RC R1 C1 Cb R2 Re C2 C3 C4
C 3 C1 C3 C2
1 g 0 LC 1 1 1 1 C ( ) C4 C4 C1 C 2 C 3
C4 C 3
L
振荡频率主要C4由决定，可调范围大。 C4的变化对三极管对回路接入系数n1和F都不改变，展宽了工作频带， 常用于频率可调的振荡器。
B
硬激励 UiB T UiA
A
Ui
1
A
T 振幅稳定条件： U i
软激励
U iA
0
UiA
Ui9Leabharlann 5.2.2 振荡的建立与振荡条件
φT (ω) φT (ω)
（2）相位稳定条件
图中A点为稳定平衡点， B点为非稳定平衡点。
0
A A'
B
ω 0
负载回路相频特性：增大 ，T 减小 相位条件的稳定是靠增大，T降低来实现的
13
5.3.2 三端式振荡器
两种典型的三端式振荡器的简化电路： 左图：电容三端式电路，又称为考毕兹电路，它的反馈电压取自C1和C2组成的 分压器； 右图：电感三端式电路，又称为哈特莱电路，它的反馈电压取自L1和L2组成的 分压器。
ui uf X2 u0 X1 uf X2 ui u0 X1
I
X3
I X3
代入相位平衡条件式，得
2Qe ( g 0 )
0
g 0
0
2Qe
tg( f )
22
5.4.2 LC振荡器的频率稳定分析
表示： 外界因素通过改变ω 0、Qe和φ
f来影响ω g。其变化用全微分
g g g 0 f Qe 0 f Q L (1 tg f 2Qe ) 0
3
5.2 反馈振荡器的工作原理
5.2.1 基本组成
反馈式振荡器： 利用正反馈产生自激振荡 Uf 反馈系数： F | F | e j F U0 Ui 1 K 2 F A U0
反馈式振荡器的方框图 U0 j A | A | e 开环增益： A Ui 开关K接在1端，Uo=AUi。这时将开关迅速地转换到接于2端，去掉外部输 入，此时Uf=UoF=UiAF 若AF=1，则Uf=Ui，没有输入也能维持输出，构成了振荡电路。
F Uf U0 X2 X 2 X2 X3 X1
ui uf X2 u0 X1
U X X AF 0 ( 2 ) A 2 Uf X1 X1
I X3
∴构成正反馈：X1、X2为同性质电抗
构成原则:射同它反,即与发射极相连的两电抗X1、X2性质相 同；X3与X1、X2的电抗性质相反。 若为场效应管，则管脚对应关系为： b e cg s d
T ( ) A ( ) F ( ) Z fe F
其中，φ
fe是BJT正向传输导纳Yfe(ω
)的相移，
电容三端式振荡器交流通路
φ F是反馈系数F(ω )的相移 凡能引起φ
z、φ fe和φ F变化的因素都会引起振荡频率的变化
因为在谐振频率附近， φfe 和φF随ω的变化远小于Φz (ω)的变化，在分析时 将φF +φfe近似为一个常数，这样相位条件就变为：
T ( ) 相位稳定条件：
A
0
回路Q值越高稳定性越好
10
5.3 LC正弦波振荡器
5.3.1 互感耦合振荡器
利用互感耦合实现反馈振荡 改变同名端的位置，则反馈极性改变
振荡近似等于LC回路的谐振频率 1 1 g 0 （L M )C LC
互感耦合反馈式振荡电路
正弦交流电能的电路。它与放大器的区别在于这种转换不需外部信号的控制。 振荡器输出的信号频率、波形、幅度完全由电路自身的参数决定。
应用：通信电路中作载波，本振信号；信号源及无线电测量仪表中。
产生方式：反馈式振荡器和负阻式振荡器
分类： 频率：低频，高频，微波振荡器