第四章 正弦波振荡器
《高频电子技术(第2版)》电子教案 课程思政PPT 4.1反馈振荡器的工作原理
EXIT
高频电子线路
4.1 反馈振荡器的工作原理
（3）爱祖国的灿烂文化
• 文化传统作为一个民族群体意识的载体，常常被称为 国家和民族的“胎记”，是一个民族得以延续的“精神 基因”，是培养民族心理、民族个性、民族精神的“摇 篮”，是民族凝聚力的重要基础。人们在现实生活中， 或许会背井离乡，或许会彼此隔绝，但对祖国灿烂文化 和历史传统的认同总会把人们的心连在一起。
4.1 反馈振荡器的工作原理
振荡条件讨论与小结
振荡条件：同时满足起振条件和平衡条件
引入正反馈是构成振荡器的关键。
同时T必须具有随振荡电压Ui 增大而下降的特性
平衡点
为获得这样的
环路增益特性，反 馈环路中要有非线 性环节。
为获得正弦波，振荡电 路中要有选频环节。振荡频 率通常就由选频环节确定。
O
UiA
EXIT
高频电子线路
4.1 反馈振荡器的工作原理
4.1.3 振荡的稳定条件
干扰破坏原平衡状态后， 振荡器自动回到原平衡状态所需条件
EXIT
高频电子线路
4.1 反馈振荡器的工作原理
4.1.3 振荡的稳定条件
一、 振幅稳定条件
T
T
0
U i U i U iA
B 1
A 当反馈网络为线性网络时，
O UiB
Uf
Fu
.
.
要满足 Uf Ui
Uo 起始信号来自电扰动
.
.
起振时要满足 Uf Ui
输出信号大小满足要求
放大器 Ui Ui Au
时，要能自动稳定输出电压，
.
.
Uo
实现 Uf Ui ，使电路进入
稳定状态，输出幅度和频率
高频电子线路-第4章--习题答案
第4章 正弦波振荡器4.1 分析图P4.1所示电路，标明次级数圈的同名端，使之满足相位平衡条件，并求出振荡频率。
[解] (a) 同名端标于二次侧线圈的下端601260.87710Hz 0.877MHz 2π2π3301010010f LC--===⨯=⨯⨯⨯(b) 同名端标于二次侧线的圈下端606120.77710Hz 0.777MHz 2π1401030010f --==⨯=⨯⨯⨯(c) 同名端标于二次侧线圈的下端606120.47610Hz 0.476MHz 2π5601020010f --==⨯=⨯⨯⨯4.2 变压器耦合LC 振荡电路如图P4.2所示，已知360pF C =，280μH L =、50Q =、20μH M =，晶体管的fe 0ϕ=、5oe 210S G -=⨯，略去放大电路输入导纳的影响，试画出振荡器起振时开环小信号等效电路，计算振荡频率，并验证振荡器是否满足振幅起振条件。
[解] 作出振荡器起振时开环Y 参数等效电路如图P4.2(s)所示。
略去晶体管的寄生电容，振荡频率等于0612Hz =0.5MHz 2π2π2801036010f LC--==⨯⨯⨯略去放大电路输入导纳的影响，谐振回路的等效电导为5661121042.7μS 502π0.51028010e oe oe o G G G G S S Q Lρω--=+=+=⨯+=⨯⨯⨯⨯⨯由于三极管的静态工作点电流EQ I 为12100.712330.6mA 3.3k EQV I ⨯⎛⎫-⎪+⎝⎭==Ω所以，三极管的正向传输导纳等于/0.6/260.023S fe m EQ T Y g I U mA mV ≈===因此，放大器的谐振电压增益为o muo eiU g A G U -==而反馈系数为f oU j M M F j L LU ωω-=≈=-这样可求得振荡电路环路增益值为60.023203842.710280meg M T A F G L -====⨯ 由于T >1，故该振荡电路满足振幅起振条件。
通信电路(第四版) 第4章
若回路无损耗, 即Ｒe0→∞, 则衰减系数α→０, 由式（4．2．1）
可知, 回路两端电压变化将是一个等幅正弦振荡。由此可以产 生一个设想, 如果采用正反馈的方法, 不断地适时给回路补充能
量, 使之刚好与Ｒe0上损耗的能量相等, 那么就可以获得等幅的
一个反馈振荡器必须满足三个条件： 起振条件（保证 接通电源后能逐步建立起振荡）, 平衡条件（保证进入维持 等幅持续振荡的平衡状态）和稳定条件（保证平衡状态不因 外界不稳定因素影响而受到破坏）。
图 4.2.3 反馈振荡器的组成
１. 起振过程与起振条件
在图4.2.3所示闭合环路中, 在×处断开, 并定义环路增益
根据所产生的波形不同, 可将振荡器分成正弦波振荡器和 非正弦波振荡器两大类。前者能产生正弦波, 后者能产生矩形 波、 三角波、 锯齿波等。 本章仅介绍正弦波振荡器。
常用正弦波振荡器主要由决定振荡频率的选频网络和维持 振荡的正反馈放大器组成, 这就是反馈振荡器。按照选频网络 所采用元件的不同, 正弦波振荡器可分为ＬＣ振荡器、ＲＣ振 荡器和晶体振荡器等类型。其中ＬＣ振荡器和晶体振荡器用于 产生高频正弦波, ＲＣ振荡器用于产生低频正弦波。正反馈放 大器既可以由晶体管、 场效应管等分立器件组成, 也可以由集 成电路组成, 但前者的性能可以比后者做得好些, 且工作频率也 可以做得更高。本章介绍高频振荡器时以分立器件为主, 介绍 低频振荡器时以集成运放为主。
T( )
Uf Ui
AF
其中
A&
U&o U&i
,
F&
U&f U&o
(4.2.2)
其中Uf , Ui , A , F分别是反馈电压、输入电压、主
正弦波振荡器
要维持一定振幅的振荡，反馈系数F应设计得大 一些。一般取 1/ 2 ~ 1/8，这样就可以使得在 AoF 1 时 的情况下起振。
由上分析知，反馈型正弦波振荡器的起振条件是：
AoF 1
即
AAo
F1 F
2n
(n 1, 1, )
分别称为振幅起振条件和相位起振条件。
应用：无线电通讯、广播电视，工业上的高频感 应炉、超声波发生器、正弦波信号发生器、半导体 接近开关等。
正弦波振荡电路的组成
(1) 放大电路: 放大信号
(2) 反馈网络: 必须是正反馈，反馈信号即是 放大电路的输入信号
(3) 选频网络: 保证输出为单一频率的正弦波 即使电路只在某一特定频率下满足 自激振荡条件
17.3.2 正弦波振荡电路
正弦波振荡电路用来产生一定频率和幅值的正弦 交流信号。它的频率范围很广，可以从一赫以下到 几百兆以上；输出功率可以从几毫瓦到几十千瓦； 输出的交流电能是从电源的直流电能转换而来的。 常用的正弦波振荡器
LC振荡电路:输出功率大、频率高。 RC振荡电路:输出功率小、频率低。 石英晶体振荡电路：频率稳定度高。
在平衡条件下，反馈到放大管的输入信号正好等于放 大管维持及所需要的输入电压，从而保持反馈环路各点电 压的平衡，使振荡器得以维持。
4.1.2平衡条件
振荡器的平衡条件即为
T ( j) K( j)F( j) 1 也可以表示为 T ( j) KF 1
(4 ─ 9a)
T K F 2n
2) 相位平衡的稳定条件
相位稳定条件指相位平衡条件遭到破坏时，线路本 身能重新建立起相位平衡点的条件；若能建立则仍能保 持其稳定的振荡。
强调指出：相位稳定条件和频率稳定条件实质上是 一回事。因为振荡的角频率就是相位的变化率 d 。
电工学-第四章 正弦波振荡电路
R
1 jL jC j(L 1
C
)
( R L)
.
I
L/C
R j(L 1 )
C
+ L
•
U
C
_
R
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24
LC并联谐振回路的选频特性
•
Z
U
•
I
L/C
R j(L
1)
C
.
I
+ L
•
U
C
_
R
•
当LC并联回路发生谐振时，端电压 U 与总电
流
•
I
同相，即阻抗Z表现为纯电阻性。
谐振频率
o
Uf
•
F
Uo
•
•
由以上知，放大电路产生自激振荡的条件是 U f U i
••
•
则
AuF
Uo
•
U
•
f
U
•
f
1
Ui Uo Ui
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7
自激振荡
总结出自激振荡的条件：
（1）相位平衡条件
反馈电压
•
U
f
与输入电压
•
U
i
同相位，形成正反馈
（2）幅值平衡条件
反馈电压与输入电压大小相等： U f U i
C2
uf
首先判断相位平衡条件，见瞬时极性
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35
RB1
RC
+
RB2
uf
+
ube
RE
UCC
+
C1
L
+
C2
CE
第4章 正弦波振荡器
L1 M L1 L2 2M
gm
gL Kf
=(g
oe
+g
L
)
1 Kf
+gie K f
0
1 LC
L=L1 L2 2M
1
1
0
LC
gie
( g oe
g
L
)(L1L2
M
)
29
电容三端式
比较
电感三端式
电容有滤波作用,波形好
改变抽头位置即可改变反 馈系数,较方便
可由极间电容取代C1,C2 最高工作频率相对较高
仍由 C1,C2决定,反馈与调谐分开
由于振荡频率1 不受结电容影响,所以稳定度提
高!
32
问题:1.调谐范围窄,主要适合于窄带工作.
fmax 1.1 1.2 f min
1
2.
P1
C1
1
C , C1
调谐对P1有影响.( P1
UC UT
)
C
3.
RL
P12 R0
( C C1
)2
R0 ,
C1 RL K0
U cA
Uc3
放大特性为非线性, Uc2
U c1
反馈特性为线性.
Yfe.RL 放大倍数
1 F
A 平衡点
0 Ub1 Ub2
Ub3
U bA
Ub
(大信号 ,因而放大倍数下降)
Ub Yfe.RL
Ub
UbA时,Yfe.RL
1 , 满足起振条件 F
8
过程: 电子骚动-->放大选频-->增幅等幅(A点,平衡点)
1.增加电容C3(克拉泼):串联改进
Ec R
高频电子线路作业及答案(胡宴如 狄苏燕版)四章
第4章 正弦波振荡器4.1 分析下图P4.1所示电路，标明次级数圈的同名端，使之满足相位平衡条件，并求出振荡频率。
[解] (a) 同名端标于二次侧线圈的下端600.87710Hz 0.877MHzf ===⨯=(b) 同名端标于二次侧线的圈下端600.77710Hz 0.777MHzf ==⨯=(c) 同名端标于二次侧线圈的下端600.47610Hz 0.476MHzf ==⨯=4.2 变压器耦合振荡电路如图P4.2所示，已知，、、LC 360pF C =280μH L =50Q =，晶体管的、，略去放大电路输入导纳的影响，试画出振荡20μH M =fe 0ϕ=5oe 210S G -=⨯器起振时开环小信号等效电路，计算振荡频率，并验证振荡器是否满足振幅起振条件。
[解] 作出振荡器起振时开环参数等效电路如图P4.2(s)所示。
Yhe b e12略去晶体管的寄生电容，振荡频率等于0Hz =0.5MHzf ==略去放大电路输入导纳的影响，谐振回路的等效电导为5661121042.7μS502π0.51028010e oe oe o G G G G S S Q L ρω--=+=+=⨯+=⨯⨯⨯⨯⨯由于三极管的静态工作点电流为EQ I 12100.712330.6mA 3.3k EQV I ⨯⎛⎫-⎪+⎝⎭==Ω所以，三极管的正向传输导纳等于/0.6/260.023Sfe m EQ T Y g I U mA mV ≈===因此，放大器的谐振电压增益为omuo eiU g A G U -==而反馈系数为f oU j M MF j L LU ωω-=≈=-这样可求得振荡电路环路增益值为60.023203842.710280m e g M T A F G L -====⨯???由于>1，故该振荡电路满足振幅起振条件。
T 4.3 试检查图P4.3所示振荡电路，指出图中错误，并加以改正。
[解] (a) 图中有如下错误：发射极直流被短路，变压器同各端标的不正确，构成负反f L 馈。
正弦波振荡器 最终answer
第四章 正弦波振荡器一、填空题1. 振荡器是一个能自动地将⎽⎽直流电源⎽⎽⎽⎽⎽⎽能量转换为具有一定波形的⎽⎽⎽⎽交流电源⎽⎽⎽⎽能量的转换电路。
2. 振荡器利用⎽⎽⎽正⎽⎽⎽⎽⎽反馈实现自激振荡，其振荡条件为⎽⎽⎽相位平衡、振幅平衡⎽⎽⎽⎽⎽。
3. 正弦波振荡器的振荡频率由⎽⎽选频网络⎽⎽⎽⎽⎽⎽条件所决定。
4. LC 三端式振荡器相位判据（组成法则）为：与晶体管发射极（场效应管源极）相连接的两个电抗性质必须⎽⎽相同⎽⎽⎽⎽⎽⎽，与晶体管基极或集电极（场效应管栅极或漏极）相连接的两个电抗性质必须⎽⎽⎽相反⎽⎽⎽⎽⎽；而LC 互感耦合振荡器相位判据是：互感耦合必须实现⎽⎽正⎽⎽⎽⎽⎽⎽反馈。
5. 振荡器的起振条件为⎽1>F A⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽，平衡条件为⎽⎽1=F A ⎽⎽⎽⎽⎽⎽，稳定条件为⎽振幅稳定和相位稳定 (即0omQ om om <∂∂=V V V A和⎽0<∂∂ωϕ）⎽⎽⎽⎽⎽⎽。
6. 振荡器在起振时工作状态在⎽⎽⎽甲⎽⎽⎽⎽⎽类，平衡时工作状态过渡到⎽⎽⎽甲乙⎽⎽⎽⎽⎽类甚至⎽⎽丙⎽⎽⎽⎽⎽⎽类，因而振荡管从⎽⎽线性工作⎽⎽⎽⎽⎽⎽区过渡到⎽⎽⎽非线性工作⎽⎽⎽⎽⎽区，以达到自动调节幅度的作用，为了达到此目的，通常振荡器的偏置电路采用⎽⎽⎽自偏压⎽⎽⎽⎽电路。
7. 正弦波振荡器的振荡频率由⎽⎽选频网络、回路参数⎽⎽⎽⎽⎽⎽条件所决定；选频网络应⎽⎽⎽负⎽⎽⎽⎽⎽斜率的相频特性，⎽⎽⎽LC 并联⎽⎽⎽⎽⎽谐振回路正好具有这样的特性。
8. 在并联型晶体振荡器中，晶体起⎽⎽感性元件⎽⎽⎽⎽⎽⎽的作用，而串联型晶体振荡器中，晶体起⎽⎽短路元件⎽⎽⎽⎽⎽⎽的作用。
9. Clapp 振荡器是一个改进型⎽⎽电容三端式振荡器⎽⎽⎽⎽⎽⎽电路，特点是在L 支路中串联一个数值较⎽⎽⎽小⎽⎽⎽⎽⎽的电容，从而减少晶体管输入和输出回路极间电容的影响；Siler 振荡器是改进型的Clapp 振荡器电路，特点是在L 支路⎽⎽电感旁并联了⎽⎽⎽⎽容量可变的小电容，从而使振荡频率范围⎽⎽更高⎽⎽⎽⎽⎽。
高频电子线路第4章-正弦波振荡器
，
满
足
相
位 U
平
ce
衡
条件
，
I
I
UUi f
23
3、起振条件 (A0F 1)
分析起振条件时可以利用高 频小信号放大器的分析法。
C1
g
' 0
（1）
C1 Coe , C2
p12 g0 p1
电压增益
CC1' 2CC2'ie C2'
,
A0
Uc Ui
y fe g
g goe gL g0' p2 gie
C1、C2、L构成振荡回路
反馈信号取自C2两端
c b
C1
e
C2
电容三点 L 式振荡器
直流通路
交流等效电路
22
2、相位平衡条件
用矢量法分析其交流通路是否 满足相位平衡条件，即分析电路 是否为正反馈。
U f
I •
1
jC2
I •
1 j
C2
U+ce
U+ i
-
-
U- f
+
可 可
见U f、U 能振荡
同
i
相
3○ 5⊕ 4○
1⊕ 2○ (f)经判断满足相位平衡条件，故 可能振荡，为共射调基型互感耦 合振荡器。
34
例2 考毕兹电路见图，已知C1 100pF,C2 300pF,
L 50uH,求（: 1）振荡频率f0, (2)为维持振荡，
放大器所需的最小放大倍数Amin
解：(1) f0
2
1 L C1C2
bc e
结论：射同集（基）反
(3) 对于振荡频率，应满足：
高频电路课后答案
式振荡器（考虑晶体管内部的 BE 结电容） 。 （h）可能振荡,属于电感三点式振荡器，但要求 L1、C 等效为电容。(i)可能振荡，属于电容三点式振荡器,但要求 L2、C2 等效为电容，且 L1、C1 等效为电感。
C
L 1
L2 C L1 L2 L2 L1
(c)
C
(a )
(b)
C1 C1 C2
(d )
f1 f 0 f 2
4-12 10MHZ 晶体振荡器如图 P4-12 所示。图中，Ce、Cφ 视为对高频短路，LC 为高频扼流 圈。 （1） 画出交流等效电路。指出该晶振电路属于哪种类型？ （2） 说明晶振器及 C、C3 在电路中的作用。 （3） 计算反馈系数 F=？求出电路能维持振荡的最小增益 AV 。
C1 // C2 C 90.71PF ~ 105.71PF
f osc
1 1.308MHz ~ 1.4123MHz 2 LC
反馈系数为： F
C1 100 0.17 。 C2 600
（3）为了保证电路起振，则要求 F A 1 即电路的增益至少为 A
1 6。 F
（3） 分析电路是否能满足振荡的相位条件。
LC
Rb1
Cb
C1
C2
Rb2
Ce LD C
Re C
L1 L2
C1 C 2 L1 L2
-1Байду номын сангаасV
图 P4 -8 题图 4． 8
解： （1）交流等效电路如右图所示。它属于电感三点式振荡器。 （2）振荡频率为：
f osc 2
1
L1 L2
f1
C1C2 C1 C2
C1 C2 L
高频电子线路第四章答案
第4章 正弦波振荡器4.1 分析图P4.1所示电路，标明次级数圈的同名端，使之满足相位平衡条件，并求出振荡频率。
[解] (a) 同名端标于二次侧线圈的下端60126110.87710Hz 0.877MHz 2π2π3301010010f LC --===⨯=⨯⨯⨯(b) 同名端标于二次侧线的圈下端6061210.77710Hz 0.777MHz 2π1401030010f --==⨯=⨯⨯⨯(c) 同名端标于二次侧线圈的下端6061210.47610Hz 0.476MHz 2π5601020010f --==⨯=⨯⨯⨯4.2 变压器耦合LC 振荡电路如图P4.2所示，已知360pF C =，280μH L =、50Q =、20μH M =，晶体管的fe 0ϕ=、5oe 210S G -=⨯，略去放大电路输入导纳的影响，试画出振荡器起振时开环小信号等效电路，计算振荡频率，并验证振荡器是否满足振幅起振条件。
[解] 作出振荡器起振时开环Y 参数等效电路如图P4.2(s)所示。
12 略去晶体管的寄生电容，振荡频率等于061211Hz =0.5MHz 2π2π2801036010f LC --==⨯⨯⨯略去放大电路输入导纳的影响，谐振回路的等效电导为5661121042.7μS 502π0.51028010e oe oe o G G G G S S Q L ρω--=+=+=⨯+=⨯⨯⨯⨯⨯由于三极管的静态工作点电流EQ I 为12100.712330.6mA 3.3k EQV I ⨯⎛⎫-⎪+⎝⎭==Ω所以，三极管的正向传输导纳等于/0.6/260.023S fe m EQ T Y g I U mA mV ≈===因此，放大器的谐振电压增益为o muo eiU g A G U -== 而反馈系数为f oU j M M F j L LU ωω-=≈=-这样可求得振荡电路环路增益值为60.023203842.710280megM T A F G L -====⨯ 由于T >1，故该振荡电路满足振幅起振条件。
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
第4章《高频电子线路》_(曾兴雯)_版高等教育出版社课后答案
第4章 正弦波振荡器
第一节
反馈振荡器的原理
一、反馈振荡器的原理分析
组成： （1）放大器
放大器通常是以某种选频网络(如振荡回路)作负载， 是调谐放大器。
（2）反馈网络 一般是由无源器件组成的线性网络。 正反馈： U’i(s)与Ui(s)相位相同。
5
第4章 正弦波振荡器
一、反馈振荡器的原理分析
Ui (s) Us (s) Ui(s)
若 Uo Uc
jL Uc ZL R L e 放大器的负载阻抗 所以 Ic T(j) Yf (j)ZLF(j) Yf ( j)ZL F( j) 1
9
U Uc Uo Ic c 又 K( j) Yf (j)ZL I Ui Ub c Ub 因为 jf Ic Yf ( j) Yf e 晶体管的正向转移导纳 Ub
振幅条件的图解表示
U0 U02 U01 Ub1 Ub2 Ub3 Ub
振荡开始时应为增幅振荡！
12
第4章 正弦波振荡器
四、稳定条件 1、振幅稳定条件
T U i
K U i
0
Ui UiA
0
U i U iA
U’i UiA U’’i
因此，振荡器由增幅振荡过渡到稳幅振荡，是由放
大器的非线性完成的。由于放大器的非线性，振幅稳定 条件很容易满足。
②相位平衡条件，即正反馈条件
U b jX 2 I
U c jX 1 I
X1、X2为同性质电抗元件
判断三端式振荡器能否振荡的原则：
“射同余异”
或 “源同余异”
18
第4章 正弦波振荡器
一、振荡器的组成原则
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例４.３在图例4.3所示振荡器交流等效电路中, 三个ＬＣ并
第三节 LC振荡器
按其反馈网络的不同，LC振荡器分为： 1、互感耦合 2、电容耦合 3、自耦变压器耦合
一、互感耦合振荡器
二、三点式振荡器
１． 电路组成法则
当回路谐振（ω＝ω0）时, 回路呈纯阻性, 有： －Ｘce＝Ｘbe＋Ｘbc
Uf
jXbeUc Xbe Uc
j( Xbe Xbc) Xce
泛音晶振电路与基频晶振电路有些不同。在泛音晶振电 路中, 为了保证振荡器能准确地振荡在所需要的奇次泛音上, 不但必须有效地抑制掉基频和低次泛音上的寄生振荡, 而且 必须正确地调节电路的环路增益, 使其在工作泛音频率上略 大于1, 满足起振条件, 而在更高的泛音频率上都小于1, 不满 足起振条件。
在实际应用时, 可在三点式振荡电路中, 用一选频回路来 代替某一支路上的电抗元件, 使这一支路在基频和低次泛音 上呈现的电抗性质不满足三点式振荡器的组成法则, 不能起 振； 而在所需要的泛音频率上呈现的电抗性质恰好满足组 成法则, 达到起振。
假设泛音晶振为五次泛音, 标称频率为５MHz, 基频为１
MHz, 则ＬＣ1回路必须调谐在三次和五次泛音频率之间。 这样, 在５ MHz 频率上, ＬＣ1回路呈容性, 振荡电路满足组 成法则。对于基频和三次泛音频率来说, ＬＣ1回路呈感性, 电路不符合组成法则, 不能起振。
xbe 0 xce
即Χbe与Χce必须是同性质电抗, 因而Xbc必须是异性质电抗。 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。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。
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。与发射极相
１ 起振过程与起振条件
在图4．2．3所示闭合环路中, 在×处断开, 并定义环路增益
T(w)
Uf Ui
U0 Ui
•
Uf U0
AF
要使振幅不断增长的条件是:
U f (w0 ) T (w0 )Ui (w0 ) Ui (w0 )
T (w0 ) 1
T (w0 ) 1 φT(ω0)=2πn
(n=０, １, ２, …)
连接的两个电抗元件同为电感时的三点式电路, 称为电感三
点式电路, 也称为哈特莱电路。
２．电容三点式电路
n c1 c1 c2
求得振幅起振条件为:
ngm 1 gL. ge.
gm
1 n
( g L
ge )
1 n
( g L
nge )
gL
RL
1 || Reo
, ge
1
rbe
1 re
F n c1 c1 c2
２密勒（Ｍｉｌｌｅｒ）振荡电路
石英晶体作为电感 元件连接在栅极和源 极之间, ＬＣ并联回 路在振荡频率点等效 为电感, 作为另一电 感元件连接在漏极和 源极之间, 极间电容 Ｃgd作为构成电感三 点式电路中的电容元 件。由于Ｃgd又称为 密勒电容, 故此电路 有密勒振荡电路之称。
３． 泛音晶振电路
f0
2
Lq
1
Cq(c0 cL ) cq c0 cL
fs
1 cq c0 cL
（３） 由于振荡频率ｆ0一般调谐在标称频率ｆN上, 位于 晶振的感性区内, 电抗曲线陡峭, 稳频性能极好。 （４） 由于晶振的Ｑ值和特性阻抗ρ都很高, 所以晶振的谐 振电阻也很高, 一般可达１０10Ω以上。这样即使外电路接 入系数很小, 此谐振电阻等效到晶体管输出端的阻抗仍很 大, 使晶体管的电压增益能满足振幅起振条件的要求。
安装电容C0约１pF
ｐF
动态电感Lq约10-3H～102 H 动态电容Cq约10-4pF～10-1pF 动态电阻rq
１） 石英晶振的Ｑ值和特性阻抗ρ都非常高。
1 rq
Lq cq
2） 由于石英晶振的接入系数n=Cq／(C0+Cq )很小, 所 以外接元器件参数对石英晶振的影响很小。
串联谐振频率
w
|ww0
0
三、反馈振荡电路判断
① 可变增益放大器件(晶体管, 场效应管或集成电路)应有正 确的直流偏置, 开始时应工作在甲类状态, 便于起振。
② 开始起振时, 环路增益幅值FA (ω0)应大于1。由于反馈网 络通常由无源器件组成, 反馈系数F小于1, 故A(ω0)必须大于1。 共射、共基电路都可以满足这一点。 为了增大A(ω0),负载电 阻不能太小。
C、瞬时频稳度：一秒以内；元器件内部噪声
2
f 0 lim f 0 n
1 n
n i1
(f f
)0 i
0
f 0 f0
(f 0)i | fi f 0 |
f 0 lim 1 n | fi f 0 |
n n i1
2 提高LC振荡器频率稳定度的措施
A、减小外界因素变化的影响 B、提高电路抗外界因素变化影响的能力 1）提高回路的标准性：回路的标准性是指外界因素变化 时，振荡回路保持其振荡频率不变的能力 2）选取合理的电路形式
１
（１） 振荡回路与晶体管、负载之间的耦合很弱。晶体 管ｃ、ｂ端, ｃ、ｅ端和ｅ、ｂ端的接入系数分别是:
ncb
cq
cq c0
cL
, CL
C1C2 C1 C2
nce
c2 c1 c2
.ncb
neb
c1
c2 c2
.ncb
（２） 振荡频率几乎由石英晶振的参数决定, 而石英晶振 本身的参数具有高度的稳定性。
例 4.1 判断图例4.1所示各反馈振荡电路能否正常工作。 其中（ａ）、（ｂ）是交流等效电路, （ｃ）是实用电路。
四、振荡器的频率稳定度 1、频率稳定度定义
根据测试时间的长短，频率稳定度分为：
A、长期频稳度：一天以上；元器件老化
B、短期频稳度：一天以内；电源电压和环境温度的变化 及电路参数的变化
２ 平衡过程与平衡条件
反馈振荡器的平衡条件为:
T(ω0)=1
φT(ω0)=2nπ(n=０, １, ２, …)
只要保证起振时环路 增益幅值大于１即可。 而环路增益的相位φT （ω0）则必须维持在 ２ｎπ上, 保证为正反 馈。
３ 平衡状态的稳定性和稳定条件
T (w0) Ui UiA 0 Ui
T (w)
由于Ｃce的接入系数大大减小, 所以它等效到回路两端 的电容值也大大减小, 对振荡频率的影响也大大减小。
同理, Ｃbe对振荡频率的影响也极小。
因此, 克拉泼电路的频率稳定度比电容三点式电路要好。 克拉泼电路是用牺牲环路增益的方法来换取回路标准性的 提高。
克拉泼电路的缺陷是不适合于作波段振荡器。
克拉泼电路只适宜于作固定频率振荡器或波段复盖系 数较小的可变频率振荡器。所谓波段复盖系数是指可以在 一定波段范围内连续正常工作的振荡器的最高工作频率与 最低工作频率之比。一般克拉泼电路的波段复盖系数为 １．２～１．３。
缺点是：反馈系数因与回路电容有关, 如果用改变回路电容 的方法来调整振荡频率, 必将改变反馈系数, 从而影响起振。
电感三点式振荡器的优点是便于用改变电容的方法来调 整振荡频率, 而不会影响反馈系数, 缺点是反馈电压取自Ｌ2, 而电感线圈对高次谐波呈现高阻抗, 所以反馈电压中高次谐 波分量较多, 输出波形较差。
４． 克拉泼（Ｃｌａｐｐ）电路
克拉泼电路的特点是在回路中增加了一个与Ｌ串联的电容
Ｃ3。各电容取值必须满足：Ｃ3〈〈Ｃ1, Ｃ3 〈〈Ｃ2, 这样可 使电路的振荡频率近似只与Ｃ3、Ｌ有关。
C
C1C2C3
C1C2 C2C3 C1C3
C3
1 C3 C3
C3
C1 C2
w0
1 LC
1 LC3
由此可见, 克拉泼电路的振荡频率几乎与Ｃ1、Ｃ2无关。
联回路的谐振频率分别是：f1=1／( 2 ),Lf1C2=1 1／(
),
f3=12／ (L2C2 ), 试问ｆ1、 ｆ22、Lｆ3C33满足什么条件时该振荡器
能正常工作？且相应的振荡频率是多少？
解: 由图可知, 只要满足三 点式组成法则, 该振荡器 就能正常工作。
若组成电容三点式, 则 在振荡频率ｆ01处, Ｌ1Ｃ 1回路与Ｌ2Ｃ2回路应呈 现容性, Ｌ3Ｃ3回路应呈 现感性。 所以应满足ｆ 1≤ｆ2＜ｆ01＜ｆ3或ｆ2 ＜ｆ1＜ｆ01＜ｆ3。
５．西勒（Ｓｅｉｌｅｒ）电路
Ｃ1 、 Ｃ2远大于Ｃ3 , Ｃ1 、 Ｃ2远大于Ｃ4
C
C1C2
C1C2C3 C1C3 C2C3
C4
C3
C4
f0
2
1 LC
2
1 L(C3 C4 )
第四节 晶体振荡器
一、石英晶振的阻抗频率特性
1、具有压电效应 2、固有频率十分稳定 3、振动具有多谐性，除有基频外，还有3、5、7等奇次 谐波
例 4.5 图例4．５（ａ）是一个数字频率计晶振电路, 试分 析其工作情况。
f0 2
1
4.0MHZ
4.7 106 330 1012
在晶振工作频率５MHz处, 此ＬＣ回路等效为一个电容。可 见, 这是一个皮尔斯振荡电路, 晶振等效为电感, 容量为３pF
pF的可变电容起微调作用, 使振荡器工作在晶振的 标称频率５MHz上。
３. 电感三点式电路
w0 1 LC
其中L=L1+L2+2M, M为互感系数