《正弦波振荡器》PPT课件
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正弦波振荡器PPT课件
正弦波振荡器的调谐范围较宽，可以通过 调整电路参数实现不同频率和幅度的输出 ，满足多种应用需求。
输出纯净
易于集成
正弦波振荡器产生的波形失真小，噪声低 ，适用于对信号质量要求高的应用。
正弦波振荡器可以采用集成电路形式实现 ，减小了体积和重量，便于携带和集成到 其他系统中。
缺点
功耗较大
正弦波振荡器需要一定的功耗才 能维持稳定工作，相对于其他类
正弦波振荡器的原理和结构
总结词
正弦波振荡器是一种能够产生正弦波信号的电子装置， 其原理基于自激振荡。为了实现自激振荡，正弦波振荡 器需要满足一定的条件，包括放大倍数大于1、反馈系 数大于0且小于等于1、相位移动大于等于π弧度等。常 见的正弦波振荡器结构有RC电路、LC电路和石英晶体 振荡器等。
详细描述
LC振荡器通过调节电感器和电容器的 大小，可以产生不同频率的正弦波。 其优点是频率稳定性高，适用于产生 高频信号。
晶体振荡器
晶体振荡器利用石英晶体（一种特殊的电介质）的压电效应 产生正弦波。
晶体振荡器的振荡频率由石英晶体的固有频率决定，具有极 高的稳定性和精度。广泛应用于高精度测量和通信领域。
04 正弦波振荡器的应用领域
振荡条件的稳定性分析
• 总结词：稳定性是正弦波振荡器的关键性能指标之一，它决定了输出信号的频 率和幅度的稳定性。为了使正弦波振荡器稳定工作，需要满足一定的条件，包 括放大倍数稳定、相位移动稳定和频率稳定等。这些条件可以通过理论分析和 实验测试来验证和优化。
• 详细描述：稳定性是正弦波振荡器的关键性能指标之一，它决定了输出信号的 频率和幅度的稳定性。在实际应用中，由于受到环境因素、电路参数变化和噪 声干扰等多种因素的影响，正弦波振荡器的输出信号可能会发生频率漂移、幅 度波动等现象，影响其性能表现。因此，为了使正弦波振荡器稳定工作，需要 满足一定的条件，包括放大倍数稳定、相位移动稳定和频率稳定等。这些条件 可以通过理论分析和实验测试来验证和优化，以确保正弦波振荡器在实际应用 中的性能表现达到预期要求。
正弦波振荡器-PPT
2
2001年9月--12月
6
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。
2
2001年9月--12月
7
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。
2001年9月--12月
19
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。
2001年9月--12月
9
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。
高频电子线路正弦波振荡器.ppt
单调谐放大器
高频电子线路——第4章 正弦波振荡器
3.相位(频率)稳定条件
相位稳定条件和频率稳定条件实质上是一回事
正弦信号相位φ和频率ω的关系：
d
dt
dt
振荡器的角频率 增大导致相位不断超前 相位 的不断超前表明角频率 增大
高频电子线路——第4章 正弦波振荡器
（1）相位(频率)稳定过程
原平衡态： L (0 ) f F 0
4.1.2 起振条件
1．起振过程分析
单调谐放大器
刚通电：电路中存在很宽的频谱的电的扰动，幅值很小
通电后：
1）谐振回路的选频功能，从扰动中选出 osc 分量(osc 0)
2）放大器工作在线性放大区， |T (josc)|>1 ，形成增幅振荡
3）忽略晶体管内部相移： f ＝0
回路谐振： L＝0
T (josc) =0，相移为零
起振 过程
平衡 状态
起振 过程
平衡 状态
输出波形：
高频电子线路——第4章 正弦波振荡器
4.1.4 稳定条件
1.平衡状态稳定分析：
（1）振荡电路中存在干扰
单调谐放大器
① 外部：电源电压、温度、湿度的变化，引起管子和回 路参数的变化。
② 内部：存在固有噪声(起振时的原始输入电压,进入平 衡后与输入电压叠加引起波动)。
单调谐放大器
外界干扰后： L (0 ) f F 0
Ub 相位超前 Ub 相位
升高
振荡回路相频特性 L 下降
L () f F 下降
L () f F 0
达到新的平衡 > 0
外界干扰消失后： L () f F 0
Ub 相位滞后 Ub 相位
降低
第5章正弦波振荡器PPT课件
U o 0
1 j L
y on
I o U o
U i 0
j C 1
1 j L
无源网络
依靠电容产生反馈电压构成的振荡器则称为电容三点式 振荡器，又称考毕兹振荡器。
依靠电感产生反馈电压构成的振荡器则称为电感三点式 振荡器，又称哈特莱振荡器。
构成三点式的基点是如何取出满足相位条件的正反馈电 压。
5.5.1 构成三点式振荡器的原则(相位判据)
假设: (1)不计晶体管的电抗效应； Z ce jX ce (2)LC回路由纯电阻元件组成，即 Z be jX be
锯齿波振荡器
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:10-12 3.振荡的幅度和稳定度:
4.频谱(残波辐射): 讨论内容:从振荡原理入手研究振荡器判据、寻求振荡
条件的分析方法，讨论各种振荡电路，基本线索是振荡器的 频率稳定度。
5.2 反馈振荡器
右图是反馈放大
器的方框图,由该图知:
X o AXi' A(Xi X f )
X i
X
' i
A
X o
A(Xi FXo) AXi AFXo
一个电抗则性质相反。
三点式振荡器的相位判据：射同它反
5.5.2 电容三点式振荡器——考毕兹振荡器
图所示电路是电容三点式的典型电路。LC回路的三个 端点分别与三个电极相连，且Xce和Xbe为容抗，Xcb为感抗。 故属电容反馈三点式振荡器，又称考毕兹振荡器。
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可见，这种振荡器不满足振幅起 振条件，必须加大的电冲击，产生大 于ViB 的起始扰动电压，才能进入平衡 点 A，产生持续等幅振荡。
.
图 3-1-3
19
硬激励：靠外加冲击而产生振荡。 软激励：接通电源后自动进入稳定平衡状态。
3．振幅稳定条件
要使平衡点稳定，T(osc) 必须在 ViA 附近具有随 Vi 增
则：① 振幅平衡条件：环路增益的模 T(osc) = 1
② 相位平衡条件：环路增益的相角
T(osc) = 2n
(n 0，1，2，···)
3．讨论
反馈振荡器需同时满足起振条件与平衡条件：
① 起振时，T(osc) > 1，Vi 迅速增长；
② 随后，T(osc)下降，Vi 的增长速度变慢；
.
14
③ 到 T(osc) = 1 时，Vi 停止
选频网络：LC振荡器，晶体. 振荡器，RC振荡器
4
四、振荡的基本原理
j
R2 1 4L2 LC
202
LCR 回路的自由振荡
.
5
R=0 时，有：
0 osc
1 LC
振荡器的振荡频率等于选频回路的中心频率。
获得等幅持续振荡的条件： 1、引入一个负电阻，以抵消LC 回路中固有的正电阻； 2、引入正反馈；
.
6
LC 正反馈振荡器必须具备的三个条件： 1、一套振荡回路，包含两个（或两个以上的）异性质
储能元件。能量在储能元件间交换，每秒钟能量交换的 次数即为振荡器的振荡频率。该频率值取决于LC的值， 即该回路决定 f0 ;
2、一个能量来源，即直流电源；
3、一个控制元件（设备），由有源器件和正反馈电路 组成。
2．掌握的基本理论和方法：
正弦波振荡器的振荡原理（振荡三条件）， LC三
点式振荡电路的组成原则，三点式振荡电路起振条件的
工程估算法。
.
2
概述
一、与功放比较(从能量角度)
1．功率放大器
将直流电源提供的直流能量转换为按信号规律变化的交 变能量。
特点：被动地，需输入信号控制
2．正弦波振荡器(Sinewave Oscillator)
将直流能量转换为频率和振幅特定的正弦交变能量。
特点：自动地，无需输入信号控制。
.
3
二、正弦波振荡器的应用
1．作信号源(本章将讨论) 要求：振荡频率和振幅的准确性和稳定性。 2．正弦交变能源(本章不讨论) 要求：功率足够大，高效。
三、分类
有源器件特性和振荡原理：反馈振荡器，负阻振荡器
波形：正弦波振荡器；非正弦波振荡器
一、起振条件
1．分析 ① 刚通电时 ② 谐振回路的选频功能 ③ 变压器绕向正确
.
11
2．起振条件
T( j)V V fi V V o i V V o f A( j)kf( j)
(1)振幅起振条件 Vf Vi ，或环路增益
T(os)c 1
.
12
(2)相位起振条件
T(osc) = A(osc) + f(osc) = 2n (n 0，1，2，···)
二、平衡条件
1．分析
若在某一频率 osc 上，V f 与 V i 同相又等幅，即 Vf Vi 当环路闭合后：
① 主网络将输出正弦振荡电压 Vo ，角频率为 osc 。
② 所需输入电压 V i 全部由反馈电压 Vf 提供，无需外
加输入电压。
.
13
2．平衡条件
由
T (j os ) cT ( os )ec jT(os)c
.
7
3.1 反馈振荡器的工作原理
1．组成 主网络与反馈网络构成闭合环路。
图 3-1-1 反馈振荡器的组成方框及相应电路
例：变压器耦合反馈振荡. 器(交流通路)。
8
2．等幅持续振荡的条件
① 刚通电时，须经历一段振荡电压从无到有逐步增长的 过程。
② 进入平衡状态时，振荡电压的振幅和频率要能维持在 相应的平衡值上。
第 3 章 正弦波振荡器
概述 3.1 反馈振荡器的工作原理 3.2 LC 正弦波振荡器 3.3 LC 振荡器的频率稳定度 3.4 晶体振荡器 3.5 RC 正弦波振荡器 3.6 负阻正弦波振荡器 3.7 寄生振荡、. 间歇振荡和频率占据1
1. 基本要求与基本知识点
正弦波振荡器的振荡原理（振荡三条件）及LC三点 式振荡电路的组成原则，三点式振荡电路起振条件的分 析方法。
Vi ViA环 路 特 性T(os. c)1 V i
T(osc) 18
最后达到新的平衡。
2．环路增益存在两个平衡点的情况
分析：若使 Vi > ViB ，则 T(osc) 随之增大，导致 Vi 进
一步增大，从而更远离平衡点 B。最后到达平衡点 A。
反之，若 Vi ViB T(osc) V i ，直到停止振荡。
大而下降(负斜率变化)的特性，即
T(osc) 0
Vi
V iA
斜率越陡，则 Vi 的变化而产生的 T(osc) 变化越大，
系统回到稳态的时间越短，调节能力越强。
③ 当外界条件不稳时，振幅和频率仍应稳定，而不会产 生突变或停止振荡。
.
9
闭合环路成为反馈振荡器的三个条件：
① 起振条件——接通电源后可从无到有建立起振荡。
② 平衡条件——进入平衡状态后可输出等幅持续振荡。 ③ 稳定条件——平衡状态不因外界不稳定因素的影响 而受到破坏。
.
10
3.1.1 平衡和起振条件
稳定平衡状态 平衡状态
不稳定平衡状态
.
16
1．振荡电路中存在干扰
① 外部：电源电压、温度、湿度的变化，引起管子和 回路参数的变化。
② 内部：存在固有噪声。
均造成 T(osc) 和 T(osc)ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ的变化，破坏平衡条件。
2．干扰对平衡状态的影响(两种)
通过放大和反馈的反复循环：
① 振荡器离开原平衡状态，导致停振或突变到新的平
增长，振荡器进入平衡状态，在 相应的平衡振幅 ViA 上维持等幅振 荡。
④ 环路增益的相角
T(osc) 则必须维持在 2n
上。
例变压器耦合反馈振荡器
符合起振与平衡条
件对 T(osc) 的要求。 .
图 3-1-2
15
3.1.2 稳定条件
一、问题的提出
稳定条件：保证平衡状态不因外界不稳定因素的 影响受到破坏的条件。
衡状态。原平衡状态是不稳定的，应避免。
.
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② 振荡器有回到平衡状态的趋势。当干扰消失后，能 回到平衡状态。原平衡状态是稳定的。
二、振幅稳定条件
1．稳定过程
若 Vi ViA, T(osc)1，干扰使：
Vi ViA环 路 特 性 T(osc)1 V i T(osc)
最后在新的 ViA 上重新满足平衡条件 T(osc) = 1