第三讲 振荡器及设计
振荡器课程设计
一、 设计题目：振幅调制器设计二、 摘要在当今时代，电子科技已经十分发达，而通信和广播等领域也随之高速发展。
有时为了提高通信质量和处理信号方便，需要将语音、图象等有用信息经过调制才能发送出去。
现代通信中常用调制方式有调幅、调相和调相，三种调制方式各有优缺点，所以要根据具体条件要求确定适当调制方式。
当需要将调制信号通过调幅后再发送出去时，这就无疑需要一种振幅调制电路来实现。
下面介绍一种简易的振幅调制电路，该电路的载波由高频信号发生器产生，经放大后和调制信号经乘法器后，输出抑制载波的双边带调幅波，输出的双边带调辐波与放大后的载波再经过相加器后，即可产生普通调幅波，本电路的设计思路十分清晰，原理较为易懂，结构简单明了，使用起来方便、稳定且实用价值较高。
本设计主要涉及模拟电子线路中的放大器工作原理、通信电子线路中高频功率放大器的工作原理，以及对振幅的普通调制和双边带调制原理。
对电路基础、模拟电子线路、通信电子线路中的一些基础知识要求较高，是对以往学过的知识一次全面的复习。
同时也将理论知识应用到设与计与实践中。
三、 系统总体设计结构1、整体方案分析本设计的原理框图（图1）如下：图1设计原理图载波由高频信号源直接产生，然后经过高频功率放大器进行放大，作为调幅波的载波，调制信号由低频信号源产生，二者经过乘法器后即可产生双边带的调幅波，为了得到质量更好的信号，也经常在输出端加上一个加法器，使调幅波与一个幅度相当的载波相加，得到标准调幅波。
工作原理如图2。
调幅波图2双边带调幅信号产生原理图2、部分电路方案分析（1）放大部分方案分析根据设计要求，放大部分需要由丙类放大器才能满足其技术指标，原理框图如图3。
第一级由甲类放大器进行输入信号的第一级放大，第二级采用丙类放大，其最大优点是效率比较高。
如图4。
图3 功率放大器的原理框图（2）调幅电路的方案分析常用的电路有两种，一是采用模拟集成运放构成的加法器，但由于输入的是频率高的信号，这样会导致输出的波形会严重失真，而且电路极其不稳定；二是采用乘法器、加法器部分直接采用集成乘法器和集成的加法器，其优点是效率较高而且输出稳定。
振荡器的原理和设计方法
振荡器的原理和设计方法分析和设计振荡器有两种常用的理论：正反馈理论和负阻振荡理论。
正反馈理论是将振荡器从电路上分为基本放大器和反馈网络两部分，从工作过程上分为起振到平衡两个阶段。
在微波频段由于各种分布参数和寄生效应的影响，将振荡器严格的分为具体的两部分较为困难，用负阻振荡理论可以很好的解释振荡机理，一般将器件看成一个单端口网络，主要考察端口阻抗而不管网络内部划分成几个部分。
在正反馈理论中，将振荡器在结构上划分为一个放大器和反馈网络两部分，如图2.3-1所示，则该振荡器的闭环传递函数G A可以表示为式2.3-1。
而振荡器有输出无输入，则Vin =0，Vout>0，所以式2.3-1分母为0，即G m(ω)=H A(ω) H F(ω)＝1，设H F(ω)＝H(ω)+j H(ω),放大器为实数增益，则有式2.3-2。
式2.3-2只适用于稳态情况，而在振荡器初始状态，必须有G m(ω)>1,即环路增益必须大于1才能使传递电压逐步增加，但这种增加不是无限制的进行下去，而是最终稳定在频率和功率保持不变的状态，这时满足振荡器的幅度条件和相位条件，即G m(ω)＝1，φm(ω)＝2nπ，(n=0,1,2….)，振荡器最终工作在大信号状态。
振荡器的反馈回路包括振荡器的幅度条件和相位条件，即在某一频率点上将最终满足G m(ω)=H A(ω) H F(ω)＝1，而在其它频率点上任何一个条件不能满足都不能起振。
除此之外，振荡器还必须满足稳定条件。
在振荡器由起振逐步过渡到平衡状态时，如果收到细微的噪声干扰，平衡状态将被破坏，振荡器的工作状态将有两种变化趋势，一个是经放大和反馈的作用，振荡器的工作平衡点远离原来的平衡点，在新的位置达到平衡，而且在干扰消失后不能回到原平衡点。
第二种变化趋势是在受到干扰后，振荡器能在原平衡点附近建立新的平衡，而干扰消失后振荡器能迅速恢复到原来的状态，第二种即是需要的稳定状态。
根据反馈网络的不同，又分为Colpitts 型、Hartley 型和Clapp 型。
电路中的振荡器与时钟电路的设计与应用
电路中的振荡器与时钟电路的设计与应用在电子学中，振荡器是一种能够产生连续振荡信号的电路。
它在众多电子设备中具有重要的作用，其中包括时钟电路。
本文将介绍振荡器的基本原理和不同类型的振荡器，以及时钟电路的设计与应用。
一、振荡器的原理与分类振荡器是一种能够将直流电能转换为交流电能的电路。
它利用正反馈原理，将一部分输出信号送回到输入端，以维持电路的振荡运行。
振荡器的核心是一个自激振荡环路，它由放大器和反馈网络组成。
根据振荡器输出信号的波形特点和频率稳定性，振荡器可以分为多种类型。
常见的振荡器包括正弦波振荡器、方波振荡器和脉冲振荡器。
正弦波振荡器输出连续的正弦波信号，适用于无线电等通信领域。
方波振荡器输出方波信号，常用于数字电路。
脉冲振荡器输出脉冲信号，广泛应用于计数器、定时器等电子设备。
二、常见的振荡器电路1. 基本振荡器电路基本振荡器电路由放大器、反馈网络和能源构成。
放大器负责放大输入信号，反馈网络提供正反馈，能源则提供电源给放大器。
常见的基本振荡器电路包括皮尔逊振荡器、柯勒振荡器和哈特利振荡器等。
2. RC和LC振荡器RC振荡器和LC振荡器属于基本振荡器的特殊类型。
RC振荡器使用电容和电阻构成振荡回路，而LC振荡器则使用电感和电容。
它们在无线电频率范围内应用广泛。
3. 晶体振荡器晶体振荡器是利用石英晶体的压电效应产生稳定的振荡信号。
它在计算机、通信等领域中具有重要的作用，常用于时钟电路和频率合成器中。
三、时钟电路的设计与应用时钟电路是一种特殊的振荡器，它用于生成精确的时序信号。
在数字系统中，时钟电路用于同步各个部件的操作，确保系统能够按照预定的时间顺序进行工作。
时钟电路可以采用晶体振荡器、RC振荡器或其他类型的振荡器。
它通常由振荡器、频率分频器、相位锁定环等组成。
振荡器产生基准频率信号，频率分频器将其分频为想要的时钟频率，而相位锁定环用于调整时钟信号的相位和频率。
时钟电路广泛应用于数字芯片、微处理器、通信设备等领域。
通信电子中的振荡器设计技术
通信电子中的振荡器设计技术振荡器是通信电子中的重要部件，其作用是产生高频电信号，用于无线通信、雷达、生物医学电子等领域。
振荡器是一种基本电路元件，其设计技术涉及到电子学、材料学、数学等多学科交叉。
在通信电子领域，振荡器的设计技术已经非常成熟，但是仍然存在一些挑战。
本文将从基础理论、设计方法、关键技术等方面介绍振荡器设计技术的相关知识。
一、基础理论1、振荡器的工作原理振荡器是一种自激振荡电路，其工作原理基于正反馈。
当振荡器中的信号增益等于振荡器的损耗时，振荡器将开始自激振荡。
这个振荡的频率由振荡器中电路元件的参数决定，例如电感、电容等。
2、振荡器的分类振荡器可以按照其输出形式进行分类，常见的输出形式有正弦波、方波、锯齿波等。
按照其振荡环路进行分类，振荡器可以分为共震型和非共振型振荡器。
其中，共震型振荡器的输出频率由振荡器的振荡回路和其它振荡元件决定，而非共振型振荡器的输出频率不受其他元件的影响。
3、振荡器的稳定性振荡器的稳定性是指振荡器在使用环境中能够保持稳定的输出频率的能力。
振荡器的稳定性与其谐振回路中元件的质量、证波器的选择、其它电路元件的电容、电感等参数相关。
在实际设计中，为了确保振荡器的稳定性，通常采用延迟线、电子管、晶体管等技术来提高振荡器的稳定性。
二、设计方法1、基本设计方法设计振荡器的基本方法是确定振荡器的基本参数（如振荡频率、输出功率和失真度等）和选择振荡器的元器件。
设计工作一般需要使用电路模拟软件进行仿真来确定元器件的参数和振荡器的工作特性。
2、常见的设计技术在实际的设计中，振荡器设计涉及到多种技术和领域，例如：（1）振荡回路的设计。
这是设计中最为关键的部分，振荡器的输出频率和稳定度决定于这部分的设计。
（2）集成电路振荡器的设计。
这种设计需要考虑集成电路的制造工艺和特性，以确保振荡器的性能。
（3）高频电路元器件的选型。
在选型过程中需要考虑元器件的使用环境和性能要求。
（4）电磁兼容（EMC）和抗干扰（EMI）设计。
如何设计电子电路的振荡器
如何设计电子电路的振荡器振荡器是一种能够产生稳定频率信号的电子设备，它在各种电子系统中广泛应用。
无论是在通信领域、计算机硬件、还是嵌入式系统中，振荡器都扮演着重要的角色。
本文将介绍如何设计电子电路的振荡器，包括基本原理、设计步骤和关键注意事项。
一、基本原理振荡器的基本原理是通过反馈回路产生正反馈，使电路达到自激振荡的状态。
其中，反馈回路由放大器和频率选择网络组成。
放大器增强电路信号的幅度，频率选择网络则限制输出信号的频率范围。
通过调整反馈回路的增益和相位，可以实现不同频率的振荡器。
二、设计步骤1. 确定振荡器的类型根据应用需求和电路性能要求，选择合适的振荡器类型。
常见的振荡器类型包括晶体振荡器、RC振荡器、LC振荡器和压控振荡器等。
不同类型的振荡器适用于不同的频率范围和工作条件。
2. 选择适当的放大器和频率选择网络根据振荡器类型选择合适的放大器和频率选择网络。
放大器的增益和频率响应应满足振荡器的工作要求，频率选择网络应确保输出信号的频率稳定。
3. 设计反馈回路根据振荡器类型和放大器、频率选择网络的特性，设计反馈回路。
反馈回路应提供足够的增益和正确的相位延迟，以实现正反馈并稳定输出信号。
4. 添加补偿电路为了提高振荡器的稳定性和抑制非线性失真，可以在振荡器电路中添加补偿电路。
补偿电路可以抑制电路的幅度和相位漂移，并提供更好的输出波形。
5. 仿真和调试在实际制作之前，使用电子电路仿真软件对振荡器进行仿真。
通过仿真可以验证电路设计的正确性和性能是否符合要求。
如果存在问题，可以调整电路参数和元件值进行优化。
6. PCB设计和制作根据振荡器电路的设计图，进行PCB布线和制作。
在布线过程中，要注意信号的走线和地线的布局，以减小信号串扰和杂散噪声。
三、关键注意事项1. 避免正反馈过强正反馈过强会导致振荡器输出不稳定甚至失控。
需要通过设计合适的反馈回路和控制增益来确保振荡器的稳定性。
2. 控制振荡器的启动条件振荡器需要满足一定的启动条件才能正常工作。
振荡器设计
二.振荡器与放大器的区别
放大器：对外加的激励信号进行不失真的放大。 放大器：对外加的激励信号进行不失真的放大。 振荡器：不需外加激励信号， 振荡器：不需外加激励信号，靠电路本身产生 具有一定频率、一定波形和一定幅度的交流信号。 具有一定频率、一定波形和一定幅度的交流信号。 振荡器产生的信号是“自激” 常称为自激式振 振荡器产生的信号是“自激”的，常称为自激式振 荡器。 荡器。
正弦波振荡器 频率准确度
实际振荡频率与标称振荡频率之差， 实际振荡频率与标称振荡频率之差，称 为绝对频率准确度； 为绝对频率准确度；∆f=f-fo 相对频率准确度： ∆f/fo=(f-fo)/fo 相对频率准确度：
∆f
f0
f
正弦波振荡器 频率稳定度
是指在规定时间间隔内和规定的温度、 是指在规定时间间隔内和规定的温度、湿度 电源电压等变化范围内， 、电源电压等变化范围内，相对频率准确度 变化的最大值（绝对值）； 变化的最大值（绝对值）；
LC频率稳定度 LC频率稳定度 10-3-10-4
（普通函数信号发生器） 普通函数信号发生器）
中波广播电台发射机频率稳定度： 中波广播电台发射机频率稳定度：10-5 电视发射机频率稳定度： 电视发射机频率稳定度：10-7
正弦波振荡器 振幅稳定度
常用振幅的相对变化量S来表示； 常用振幅的相对变化量 来表示； 来表示 S=∆Uom/Uom ∆ 其中， 为输出电压振幅参考值； 其中，Uom为输出电压振幅参考值； 为实际值偏离参考值的部分； ∆Uom为实际值偏离参考值的部分； S与电源电压 元器件参数和温度变化有关； S与电源电压、元器件参数和温度变化有关； 与电源电压、
实质上就是要求振荡频率f 处的反馈为正反馈， 实质上就是要求振荡频率f0处的反馈为正反馈，即f0处的反 馈电压X 与原输入电压X 馈电压Xf与原输入电压Xi同相 振幅平衡条件
如何设计和实现电子电路的振荡器
如何设计和实现电子电路的振荡器电子电路的振荡器（Oscillator）是一种能够产生周期性信号的电路。
振荡器在各个电子设备中广泛应用，如时钟、无线电和通信系统等。
本文将介绍如何设计和实现电子电路的振荡器。
一、概述在设计振荡器之前，我们需要理解振荡器的基本原理。
振荡器由一个放大器和一个正反馈回路组成。
放大器负责放大信号，而正反馈回路将部分输出信号送回放大器的输入端。
通过适当的放大倍数和相位关系，正反馈回路将输出信号增强，形成连续的振荡。
二、选择振荡器类型在设计振荡器时，需要选择适合应用需求的振荡器类型。
常见的振荡器类型包括RC振荡器、LC振荡器、晶体振荡器和压控振荡器等。
下面将介绍三种常见的振荡器类型。
1. RC振荡器RC振荡器是利用电容和电阻组成的振荡器。
其中，RC相位位移网络提供了正反馈，实现振荡器的稳定输出。
RC振荡器简单且成本较低，适合低频振荡。
2. LC振荡器LC振荡器是利用电感和电容组成的振荡器。
其中，LC谐振电路提供正反馈，实现振荡器的输出。
LC振荡器频率稳定性高，因此适用于高频振荡。
3. 晶体振荡器晶体振荡器是利用晶体谐振特性产生稳定振荡频率的振荡器。
它由晶振管、放大器和反馈电路组成。
晶体振荡器具有高频稳定性和低噪声，广泛应用于无线通信系统等领域。
三、设计振荡器电路在设计振荡器电路时，需要确定以下几个关键参数：振荡频率、放大倍数和相位关系。
1. 振荡频率振荡频率由回路的元件数值决定。
对于RC振荡器和LC振荡器，通过选择合适的电容、电感和电阻数值，可以实现所需的振荡频率。
对于晶体振荡器，晶振管的谐振频率决定了振荡频率。
2. 放大倍数放大倍数决定了正反馈回路提供给放大器的增益。
放大倍数过高可能会导致振荡器失稳，而放大倍数过低则无法实现持续振荡。
需要在合适的范围内选择适当的放大倍数。
3. 相位关系相位关系决定了正反馈信号与放大器输出信号的相位差。
相位关系一般通过选择适当的电路连接方式（如并联或串联）来实现。
第3章正弦波振荡器PPT学习教案
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
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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
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① A()
T() = A() + f()
放大管(可略)
并联谐振回路相移 Z()
② f() ，可认为它与 无关。 故 Z() 随 变化的特性可代表 T() 随 变化的特性。
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并联谐振回路，其相频特性
z
(
)
arctan
2( 0
0
)
Qe
0 ——谐振频率
Qe —— 有载品质因数
四、振荡的基本原理
j
R2 1 4L2 LC
2 02
LCR 回路的自由振荡
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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；
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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
起振时放大器小信号工作可用小信号等效电路分析方法导出tj并由此求出起振条件及由起振条件决定的电路参数和相应的振荡频率若振荡电路合理又满足起振条件就能进入稳定的平衡状态相应的电压振幅通过实验确定
第3章正弦波振荡器
会计学
电路中的振荡器设计与应用
电路中的振荡器设计与应用现代电子设备无论是家用电器还是通信设备，都离不开振荡器的设计与应用。
振荡器是一种能够输出连续振荡信号的电路，它在电子领域起到了举足轻重的作用。
本文将探讨一些常见的振荡器设计及其应用。
一、振荡器的基本原理振荡器的基本原理是利用正反馈回路将电路自身的输出再次输入，达到产生连续振荡的效果。
根据振荡器的输出波形，可以将其分为正弦波振荡器、方波振荡器、矩形波振荡器等。
二、RC振荡器RC振荡器是最简单的振荡器之一，由一个电阻和一个电容组成。
当电容充电至阈值电压时，电容会通过电阻放电，然后重新开始充电，形成连续的振荡。
这种振荡器通常用于音频放大器、时钟发生器等电子设备中。
三、LC振荡器LC振荡器是由电感和电容组成的振荡器，其工作原理是通过电容和电感之间的电磁振荡产生连续振荡。
LC振荡器具有较高的频率稳定性和较好的谐振特性，常用于无线电收发信机、射频发生器等高频设备中。
四、晶体振荡器晶体振荡器是一种使用晶体谐振器作为振荡元件的振荡器。
晶体谐振器利用晶体的机械振动特性和电学特性实现频率稳定的振荡器。
晶体振荡器广泛应用于无线通信设备、计算机等高精度设备，如手机、无线路由器等。
五、振荡器的应用振荡器在电子设备中有着广泛的应用。
首先，振荡器作为时钟发生器，为数字电路提供稳定的时钟信号，保证电路正常工作。
其次，振荡器作为信号发生器，可用于频率测试、信号调制解调等实验和测量场合。
另外，振荡器还常用于通信设备中，如无线电、电视机、手机等，帮助调制射频信号、产生载波等。
六、振荡器设计中的考虑因素在振荡器设计过程中，需要考虑一些重要因素。
首先是选择合适的振荡器类型，根据应用需求确定使用RC振荡器、LC振荡器还是晶体振荡器。
其次是选择合适的振荡频率和频率稳定性，尤其对于高精度设备来说，频率稳定性至关重要。
此外，还需要考虑振荡器的功耗、温度稳定性、相位噪声等指标。
总结电路中的振荡器设计与应用在现代电子设备中占据着重要地位，它为电路提供稳定的时钟信号、信号调制解调等功能。
模拟电路中的振荡器设计原理
模拟电路中的振荡器设计原理在模拟电路设计中，振荡器是一个重要的组成部分。
它能产生稳定的交流信号，并被广泛应用于无线通信、音频放大等领域。
本文将介绍振荡器的基本原理和设计方法。
一、振荡器的基本原理振荡器是通过正反馈达到自激振荡的一种电路。
它由放大器、反馈网络和频率稳定器组成。
放大器负责放大信号，反馈网络将一部分输出信号重新输入到放大器的输入端，频率稳定器则保证输出信号的稳定频率。
在振荡器中，反馈网络起到至关重要的作用，它决定了振荡信号的频率和稳定性。
常见的反馈网络包括LC电路、RC电路和晶体振荡器等。
LC电路由电感和电容组成，其频率由振荡频率公式决定：f = 1 / (2π√(LC))，其中f为频率，L为电感，C为电容。
RC电路则由电阻和电容组成，其频率由振荡频率公式决定：f = 1 / (2πRC)。
晶体振荡器利用晶体的谐振原理产生稳定的振荡信号。
二、振荡器的设计方法1. 振荡器的频率确定在振荡器的设计中，首先需要确定所需的振荡频率。
根据应用场景的要求，选择合适的频率范围，并根据振荡电路的特性选择适当的反馈网络。
例如，LC电路适合设计中低频振荡器，而晶体振荡器适合设计高频振荡器。
2. 放大器的设计放大器是振荡器的核心部分，负责放大信号。
在放大器的设计中，需要考虑放大器的增益、输入阻抗和输出阻抗。
根据应用场景的要求选择适当的放大器类型，如晶体管放大器、运放等。
3. 反馈网络的设计反馈网络起到正反馈的作用，使得振荡器能够自激振荡。
根据振荡频率和放大器的特性选择适当的反馈网络类型，并计算所需的电感、电容或晶体参数。
在设计过程中需要注意反馈网络的稳定性和相位特性，以确保振荡器能够正常工作。
4. 频率稳定器的设计频率稳定器用于保证振荡器的输出信号频率的稳定性。
常见的频率稳定器有电子管稳定器和锁相环等。
根据振荡器的设计要求选择合适的频率稳定器，并进行相应的参数计算和调整。
5. 电源和滤波电路的设计在振荡器的设计中，需要合理设计电源和滤波电路，以提供稳定的工作电压和良好的电源滤波效果。
电路中的振荡器与振荡电路设计
电路中的振荡器与振荡电路设计振荡器是电子电路中常见的基本元件，主要用于产生周期性的信号。
在电子设备中，振荡器广泛应用于通信、计算机、音频、视频等领域。
本文将介绍振荡器的基本原理，常见的振荡器类型以及振荡电路的设计方法。
一、振荡器的基本原理振荡器是一种能够自行产生振荡信号的电路。
其基本原理是通过正反馈回路将电路的输出信号再次输入到输入端，使得电路产生自激振荡。
振荡器的核心是反馈网络，通过适当的选取元件和参数，使得电路能够产生稳定、可靠的振荡信号。
二、振荡器的分类根据振荡器输出的信号波形，振荡器可以分为以下几类：1. 正弦波振荡器：输出为纯正弦波形的振荡器。
常见的正弦波振荡器有LC振荡器、RC振荡器等。
2. 方波振荡器：输出为方波波形的振荡器。
方波振荡器主要由滞回比较器和反馈网络构成。
3. 脉冲振荡器：输出为脉冲信号的振荡器。
脉冲振荡器主要由多谐振荡器和锯齿波振荡器构成。
4. 正弦方波混合振荡器：输出为正弦波和方波混合波形的振荡器。
正弦方波混合振荡器可以通过合理选择振荡电路的参数实现。
三、振荡电路的设计方法振荡电路的设计需要根据振荡器的具体要求和应用场景来确定。
以下是一般设计振荡电路的步骤：1. 选择合适的反馈网络：根据振荡器的类型和应用需求，选择合适的反馈网络结构。
常见的反馈网络结构有LC网络、RC网络、晶体谐振器等。
2. 确定工作频率：根据振荡器的应用场景和信号要求，确定振荡电路工作的频率范围。
3. 选择合适的元件和参数：根据反馈网络和工作频率，选择适当的元件和参数，包括电感、电容、电阻等。
4. 进行电路仿真和调试：使用电路仿真工具进行振荡电路的仿真分析，调试电路参数，使其满足设计要求。
5. 进行实际电路搭建和测试：根据设计结果进行实际电路的搭建，并进行测试和调试，验证电路的振荡性能和稳定性。
四、振荡器的应用振荡器广泛应用于电子领域的各个方面。
以下是一些常见的振荡器应用：1. 通信系统：振荡器用于信号的产生和调制，如无线电台、手机、卫星通信等。
如何设计一个简单的振荡器电路
如何设计一个简单的振荡器电路振荡器电路是一种能够产生周期性振荡信号的电路，广泛应用于通信系统、计算机等领域。
设计一个简单的振荡器电路，不仅需要考虑电路的结构和参数选择，还需要注意信号的稳定性和可调节性。
本文将围绕如何设计一个简单的振荡器电路展开讨论。
一、原理介绍振荡器电路的基本原理是利用正反馈将一定频率的信号放大并反馈，形成自激振荡。
其中，主要包括三个要素：1. 放大器：振荡器电路中的放大器负责对输入信号进行放大，产生足够的幅度以供振荡器工作。
2. 反馈网络：反馈网络将一部分放大后的信号重新输入到放大器的输入端，使系统产生自激振荡。
3. 振荡元件：振荡元件是振荡器电路的核心部分，它能够在一定频率范围内产生稳定的振荡信号。
二、电路设计步骤1. 确定振荡器类型：根据实际需求和应用环境，选择合适的振荡器类型。
常见的振荡器类型包括RC振荡器、LC振荡器、晶体振荡器等。
2. 选择放大器：根据振荡器类型选择合适的放大器，如使用运放作为放大器。
放大器的选择应考虑其增益特性、输入输出阻抗等参数。
3. 确定反馈方式：根据振荡器类型和放大器特性，选择合适的反馈方式。
常见的反馈方式包括串联反馈、并联反馈、LC反馈等。
其中串联反馈较为常见，能够提供较高的放大倍数。
4. 选择振荡元件：根据振荡器类型和需要的振荡频率，选择合适的振荡元件。
如使用电容和电感构成的LC振荡器需要根据具体频率计算电容和电感的数值。
5. 调节电路参数：根据设计需求，通过调节电路中的元件数值和放大倍数，使得振荡器输出符合要求的频率和振幅。
6. 优化稳定性：在电路设计过程中，需要注意振荡器的稳定性。
采取适当的补偿措施，如加入稳定电路或使用温度补偿元件，以提高振荡器的稳定性。
三、实例分析下面通过一个实际的振荡器电路设计来加深理解。
1. 设计目标：设计一个100kHz的RC振荡器。
2. 振荡器类型：选择RC振荡器，简单且易于设计。
3. 放大器选择：采用运放作为放大器，具有高增益和低失调的特点。
电容式振荡器的设计与实现
电容式振荡器的设计与实现一、引言电容式振荡器是一种常用于产生时基信号或参考频率的基本电路之一。
本文的目的在于介绍电容式振荡器的基本原理、类型、设计参数以及在实际电路设计中的应用。
二、电容式振荡器原理电容式振荡器是利用电容和电感的相互作用来产生振荡信号的电路。
其基础原理是利用电容和电感之间的相互作用使得电荷和电流之间产生周期性的转换。
三、电容式振荡器类型电容式振荡器主要有以下几种类型：1. RC振荡器RC振荡器是一种简单、可靠且经济的振荡器。
其基本电路如图1所示。
图1 RC振荡器基本结构RC振荡器的基本工作原理是利用RC电路的充放电过程来产生周期性的振荡信号。
当电容充电时，由于电容器两极之间的电势差不断增加，所以电容器的电量不断增加；当电容放电时，两极之间的电势差逐渐减小，电容器的电量也随之减小。
这样，电容器的电量就呈现出周期性的增减变化。
2. LC振荡器LC振荡器是利用LC电路的振荡特性来产生振荡信号。
其基本电路如图2所示。
图2 LC振荡器基本结构LC振荡器的基本工作原理是利用电感和电容之间的相互作用，使得电流和电势之间产生周期性的转换。
当电容器带上电荷时，电荷会引起电感产生磁场，磁场又会引起电容器带上相反的电荷，从而使得电路中电势和电流产生周期性的变化。
3. Crystal振荡器Crystal振荡器是利用晶体谐振的特性来产生振荡信号。
其基本电路如图3所示。
图3 Crystal振荡器基本结构Crystal振荡器的基本工作原理是利用晶体谐振的特性，使得电荷和电流之间产生周期性的转换。
晶体谐振的频率稳定性好，且一般可调范围很小，因此适合于对频率要求较高的场合，如通信、计算机等领域。
四、电容式振荡器设计参数电容式振荡器的设计参数包括振荡频率、波形特性、稳定度等。
其中，振荡频率是决定信号频率的主要因素，而波形特性和稳定度则直接影响振荡信号的可靠性和精度。
1. 振荡频率振荡频率是由振荡器中的电容和电感组成的LC回路来决定的。
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
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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。
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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
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X3异性
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晶体振荡器的设计与实现
晶体振荡器的设计与实现晶体振荡器是一种用于产生稳定高频信号的电子元件，其在现代电子技术中具有重要作用。
晶体振荡器适用于许多应用领域，如通讯设备、计算机、医疗诊断设备等。
晶体振荡器的设计和实现是电子工程师必须了解的基本知识之一。
本文将介绍晶体振荡器的设计和实现原理。
一、晶体振荡器的基本原理1、首先介绍晶体振荡器的基本构成。
它由晶体谐振器、放大器及反馈电路构成。
2、晶体振荡器的基本原理是靠正反馈来实现的。
放大器放大产生出来的信号，反馈电路将放大后的信号送回输入端形成闭合回路。
3、在闭合回路中，当有微小的噪声或起始信号刺激到放大器，就会在输出端得到稳定幅度为定值的高频信号。
1、首先选择适合的晶体振荡器电路。
市面上有很多不同工作频率、稳定性和功率的振荡器电路可供选择。
2、确定振荡器电路的工作频率和增益要求。
这些参数取决于所处的应用场景。
3、可以通过使用电路模拟软件来模拟电路并进行相关参数的预测和优化。
这可帮助电子工程师确定哪些器件、元件和电容电感等需要被选用。
最终确认电路设计参数。
4、构建实物电路并进行优化或调试。
这一过程需要使用示波器和发生器等专业设备，将接收到的信号与所需的预定参数做比较。
5、最终确定设计参数，并生产出所需的晶体振荡器电路原型机。
对原型机进行最终测试，检查其工作参数和性能是否符合应用需求。
三、晶体振荡器的常见应用场景1、连接计算机数据总线：高速的晶体振荡器可用于保持数据传输信号稳定，并确保数据传输速度正确。
2、用于无线电设备：晶体振荡器可用于调制无线电信号，使其跨越长距离传输或者提供精确的接收能力。
3、用于智能手机或其他电子设备：晶体振荡器用于为智能手机和其他电子设备保持精确定时，并确保其工作在所需频率。
4、用于精密测试仪器：晶体振荡器提供行业标准的精确时钟分频，保证测量和测试结果的准确性。
结论：在实际生产和应用过程中，晶体振荡器还要考虑到温度和外部环境的影响。
晶体振荡器的工作频率会因温度的变化而变化，在极端温度下还可能导致振荡器工作不稳定。
课件：第3章正弦波振荡器-3
3.4 晶体振荡器
3.4.1 石英谐振器的电特性 3.4.2 晶体振荡电路
1
3.4 晶体振荡器
频稳度 晶体振荡器：超过 10 -5 LC 振荡器：10 -3 – 10 -5
晶体振荡器：采用石英谐振器控制和稳定振荡频率的振 荡器。
3.4.1 石英谐振器的电特性
1．石英晶体的性能与等效电路 (1)结构：利用石英晶体(Quartz-Crystal)的压电效应制 成的一种谐振器件。
2．原理 电容三点式，且由等效电路，它与 Clapp 电路十分相似 (Cq 类似于C3 ,远小于C1、C2)。振荡频率≈晶体的标称频率。
8
3．频率准确度微调 实际与标称频率往往有偏差，若要求准确度高，须设 频率微调。
4．提高频稳度的措施
(1)微调电容 如图中C4。 (2)恒温槽 将晶体或振荡器置于恒温
2
(2)性能 ① 晶片有一固有振动频率，与切割方位、形状、大小 有关，且十分稳定。 将其接到振荡器的闭合环路中，利用其固有频率，能有 效地控制和稳定振荡频率。 ② 压电效应：机械与电的相互转换效应。 外加力：两个电极上产生符号相反、数值相等的电荷 外加电压：石英片产生机械形变现象。
③ 振 动 特 性 ： 具 有 多 谐 性 ， 除 基 频 (Fundamental Frequency)振动外还有奇次谐波的泛音(Overtones)振动。
13
谐振频率 —— fs f fs 时，晶体呈高阻抗，反馈显著减弱，不能满足振 幅和相位起振条件，所以这种振荡器的振荡频率受晶体串 联谐振频率的控制，具有很高的频稳度。
2．电路 2 晶体串联谐振，等效为短路元件，电路符合三点式组成 法则，为电容三点式电路。
偏离串联谐振，晶体阻抗迅速增 大，电路不能振荡。
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电路与波形 2. 2.电路与波形
V1 V2
1
2
3
V3
0 τd 2τd
1 f0 = 2 nτ d
级数n越少，延迟越小，振荡频率越高，噪声越小
环形振荡器构成 VCO 环形振荡器构成VCO
反相器中，时间延迟τd是对输出的等效电容充电造成。因 此，减小电路的寄生参数可减小充电时间，提高振荡频率。 充电中电压变化过程除与寄生电容有关，与充电电流也 有关系。提高充电电流，可在更短的时间内达到预定电压， V 提高振荡频率。 因此，改变充电电流（Q点） T 可改变振荡频率。
技术指标 2. 2.技术指标
� � � � �
变容二极管电路
Cj
CS L CP Cj
Cj2 L
R
单个变容管
CP Cj1
VC
R
VC
两个变容管
VC
单变容管电路
R3 2 k Rw1 10K
双变容管电路
L3
W2 4.7k R5 4.7k BG2 C6 C1 5 R9 103 2 4 k R1 0 2k C1 0 BG3 C7 36 pF 9014 R1 1 51 R1 2 1k 221 RW3 C1 1 10k 221
概述
�
应用领域
通信系统：发射机中载波源、变频本振，接收机混频本振 测量仪器、自动控制、医疗仪器
�
技术指标
频率稳定度 输出电平稳定度 波形失真 输出阻抗和最大输出功率
�
分类
反馈振荡器和负阻振荡器
一、高频振荡器原理
电路组成 1. 1.电路组成
基本放大器、反馈网络、选频网络
vi
+
Hale Waihona Puke vi+v f基本放大电路 A(jω)
O S C out O SC in
PD A
PD
out
fi n VD D
1 4 位÷N计 数 器 14 PD B
φV φR
T/R
发射偏置加法器
fV
N1 3 N1 1 N9 N7 N6 N4 N2 N0
参考地址码与分频比对照表
参考地址码 总参考分频比 RA2 0 0 0 0 1 1 1 1 RA1 0 0 1 1 0 0 1 1 RA0 0 1 0 1 0 1 0 1 8 128 256 512 1024 2048 2410 8192
vO
vf
反馈网络 F(jω)
2. 特点 2.特点
起振条件：环路增益大于1 反馈类型：正反馈 本质：能量转换电路。直流电源能量转换为特定频率能量
二、 LC 和晶体振荡器 二、LC LC和晶体振荡器
特点 1. 1.特点
� �
电感L和电容C组成反馈网络和选频网络，选频网络Q值高 振荡频率小于几百MHz 互感LC振荡:变压器、频率不高、使用空心线圈可提高频率 电容三点式（Colpitts）振荡：电容反馈、波形好 电感三点式（Hartley）振荡：电感反馈、高频波形差 改进型电容三点式（Clapp和Siler）振荡：稳定性高 共基：高频特性好，用的最多。共射：电压电流放大 共集：阻抗变换和隔离
六、设计举例
LC 振荡器设计 电压控制 电压控制LC LC振荡器设计
�
�
指标要求 输出频率15MHz～35MHz 可实现输出频率步进，步进间隔2kHz， 频稳度优于5×10-4/h 输出电压Vp-p=500mV±50mV 设计要点 频率覆盖系数大：Siler振荡器(VCO)和变容管 采用锁相频率合成MC145151-2 高输出电压：用宽带程控放大器AD603
锁相频率合成接收机
晶 振 参考分频 鉴相器 低 通去 变 容 管 滤 波 器 移 位 寄 存 器 /锁 存 器
DI 来自一本振
吞脉冲计数器
可编程 分频器 键 盘
CPU
显示电路
PLL可以通过DI输入预置分频值改变预置频率， 当预置频率改变时，鉴相器通过低通滤波器输出直 流电压改变本振频率，最终使预置频率与本振频率 相等，从而实现自动电调谐。如果通过单片机控 制，用键盘输入预置频率，还可以增加频率显示电 路。
821 R8 6.2k
15 k R7 C8 1k 2 0 R1 7
C1 2 C9 103 R1 4 510
变容二极管振荡电路
CMOS 环形振荡电路 CMOS环形振荡电路
特点 1. 1.特点
� � � �
n个CMOS反相器，n为奇数 无选频回路 利用反相器输出输入时延实现振荡 是一种常用的VCO电路类型
1 基本振荡电路设计
VC C R c R b1
f0 =
C1 T C B R b2 R4 C2 C3 CD L1
1 2π L(C + C D )
VC
C=
C1C2C3 ≈ 8p C1C2 + C2C3 + C1C3
VC C C5 R c R b1 C3
Vo
MMBV109 5～40P,BB910 2.3～38P 四个串并联后，总电容CD为10～ 40P.L1用2.7uH、L2用1.8uH的色环电 感，控制位D控制L2的接入，并联 后的电感量为1.1uH。 C1=50P,C2=100P反馈系数 F=C1/(C1+C2)=0.33,C3=10P
�
间歇振荡
稳幅电路不能即时跟上信号幅度的变化速率，导致振荡幅 度调节过度。 环路增益太高使起振过程中振幅迅速升高，稳幅电路时间 常数较大使幅度调节功能滞后，导致间歇性工作。 减小环路增益、减小耦合电容和旁路电容容量可抑制间 歇振荡。
四、锁相频率合成及集成电路
原理框图
晶 振 1 0 .2 4 0 MHz ÷R参 考 分 频 2048 鉴相器PD 5kH z 环 路 滤 波L F VCO
OUT
74HC4046为PLL 内部集成有VCO
RW3 1 0 kΩ
M C 145151
3 14
SW
0
D IP -8
产生10MHz振荡频率。拨动拨码开关 S1、S0，将可编程分频比N设置为2000， 二进制表示为00111111010000。
74HC4046 内部结构 74HC4046内部结构
MC145152 内部结构 MC145152内部结构
2. 分类 2.分类
� � � �
3. 电路形式 3.电路形式
� �
晶体振荡器
�
特点
晶体压电效应 频稳度极高：物理性质稳定、接入系数小、Q值高
�
等效电路
晶体只能等效为电感
X Lq Co Cq rq O
（并联型振荡）或短路线 （串联型振荡）
fs
fp f
(a)
(b)
(c)
Siler 振荡电路 Siler振荡电路
本振频率合成器
SW
1
D IP -8
8 7 21 6 23 5 22 4 25 3 24 2 20 1 19 18 8 17 7 16 6 15 5 14 4 13 3 12 2 11 1 1 C3 104 2 3 RW2 2 0 kΩ C2 102 RW1 2 0 kΩ 4 C4 5p F 28 6 7 5 4 9 13 7 4 H C 4046 A 15 10 8 9 10 12 2 5 11 1 6 7 C5 101 26 27 CT 1 0 .2 4 M H z JT 5/2 0 p F C1 10 pF
电路分析
�
CS< < C1<C2 Cs 12 p C1 120 p CV +VC C 510 Ω Rb 1 5 KΩ 0.0 1 u RC 0.0 1 u
共集电路，AV<1，F>1，能够起振。 � fO由射极输出，输出阻抗很小， 可以提高带负载能力。 � 如果振荡信号幅度不够大，后面 需要增加缓冲放大电路。 1 f0 = Cs << C1 C2 � 如果考虑三极管的结电容 2π LC 1 Cbe、Cce和Coe，则Cbe与C1 C =C + 1 1 1 + + 并联，Cce与C2并联，实际 C C C 振荡频率会降低。 f 0 ≈ 48MHz
Vo u t
1 0 ~6 0 p
38 p
� � � �
电容三点式 反向器：一个作振荡电路放大器，一个作输出缓冲放大 电阻限制晶体电流，保护晶体 计算机主板上时钟信号，经倍频或分频可用于CPU、内存 等设备
三、压控振荡器（ VCO ） 三、压控振荡器（VCO VCO）
特点 1. 1.特点
� � �
振荡器振荡频率受外加电压控制 电压控制电容或电感：变容二极管是最常用的器件 调节有源器件静态工作点：环形振荡电路中，调节反相器工作 电流改变充放电速率，改变延迟时间来改变频率 频率范围 线性度：控制电压与振荡频率之间的线性关系 压控灵敏度：单位电压产生的频率改变值 电压范围：VCO中工作电压和控制电压范围 相位噪声：某一给定偏移频率处的dBc/Hz值，dBc是以dB为单 位的该频率处功率与总功率的比值
vo(t)
÷N可 编 程 分 频
N fo = fr R
步进值
1 fr R
MC145151-2 内部结构 MC145151-2内部结构
集成有： 参考分频器 程序分频器 鉴相器 应用领域 业余无线电 AM/FM广播 无线监听设备 电视
RA2 RA1 RA0 1 4 ×18 R O M 参 考 译 码 器 14 1 4 位÷R计 数 器 锁定指示 LD
控制特性曲线
L4
C1 6 C1 7 103 103 R1 3 51 k BG4 9014 R1 5 2k 222 R1 6 2k BG5
K2 +1 2 V
R2 65k
C1 3 47 uF
L2
C3 1 0 1 C1 103 L1 C2 81 BG