第5章 正弦波振荡器

动态点越过不稳定平衡点B才能起振，这
叫硬激励起振，设计电路要力加避免。
5.2.2 振荡器的平衡条件
所谓平衡条件是指振荡已经建立，为了维持自激振荡必 须满足的幅度与相位关系。
振荡器的平衡条件为
A F=1
AF 1
A F 2n
(振幅平衡) (n 1, 1, ) (相位平衡)
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。
首先，回路要谐振，即在谐振频率处回路应呈纯电阻性,
因而有：
X1 X2 X3 0
其次，要构成正反馈，则 T A F 2n
其中放大器已倒相，所以要求反馈网络也倒相，由图有
. Ic
F
Ub UC
jX2 I
jX1 I
X2 X1
因此Ｘ1、Ｘ2应为同性质的电抗元件，
且Ｘ３要与Ｘ1、Ｘ2 电抗性质相反。
5.2.3 振荡器平衡状态的稳定条件
1) 振幅平衡的稳定条件
形成稳定平衡点的关键在于在平衡点附近，放大倍数随 振幅的变化特性具有负的斜率，即
A
<0 Vom Vom VomQ
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
按工作方式：反馈型振荡器和负阻型振荡器
按选频网络所采用的元件分： RC振荡器、 LC振荡器、 晶体振荡器等
在无线通信系统中的应用场合：
发射机中的载波振荡器、 接收机中的本地振荡器等。
5.2 反馈振荡器的原理
5.2.1 振荡器的起振条件
＋A
+
+
vi
vo
如右图：Af
1
Ao Ao
F
Ao
Vo Vi
Vf
0
第5章 正弦波振荡器
5.1 概述 5.2 反馈型振荡器的基本工作原理 5.3 反馈型LC振荡器线路 5.4 振荡器的频率稳定问题
5.1 概述
振荡器是指在无需外加激励信号的情况下，能
自动地将直流电能转换成具有一定波形、一定频率 和一定幅度的交变信号电路。
振荡器的分类：
按波形分：正弦波振荡器和非正弦波振荡器
Vom
Fra Baidu bibliotek
上图表示。
起振条件与平衡条件 图解(软激励起振)
在实际设计中，如果设计不当，振
荡特性可能不是单调下降的，而如右下
1 F
Q
1
图所示。其静态工作点太低，ICQ太小， A0 B
F
因而A0太小，以至不满足
A。0
1 F
A Vom
这种振荡器电路一般不能自行起振， 硬激励起振特性
而必须给以一个较大幅度的初始激励，使
的振荡。
相位稳定条件应为
<0
或
(Y Z F ) <0
§5.3 反馈型LC振荡器线路
一、互感耦合振荡器
LC振荡器按其反馈网络的不同，可分为互感耦合振荡器、 电感反馈式振荡器和电容反馈式振荡器三种类型。
本部分内容重点介绍不同型式的反馈型LC振荡器，以 三点式振荡器作为重点。
互感耦合振荡器是依靠线圈之间的互感耦合实现正反馈 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。
LC三端式振荡器组成法则(相位平衡条件的判断准则)
1. 振荡器的组成原则（相位判剧）
由LC回路引出三个端点分别与晶体管的三个电极相连构成, 称为三端式(又称三点式) 振荡器．.
Ic
.
V.
＋ Ub － － Uc ＋
X2
. I
X1
X3
图中由电抗元件Ｘ１ 、Ｘ２ 、Ｘ３ 构成了决定振荡频率的
并联谐振回路，同时也充当了正反馈网络．
耦合。
M L
L2
VCC
L1
C
Re
Cb
Ce
(a) 调基电路
调集电路在高频输出方
M
VCC
面比其它两种电路稳定，
而且幅度较大，谐波成 Rb1 C
分较小。
Cb v1
Rb2
Re
Ce
（b）调集电路
由于基极和发射极
之间的输入阻抗比较低， Rb1
为了避免过多地影响回 路的Q值，故在调基和 调发这两个电路中，晶 体管与振荡回路作部分 耦合。
.
V.
＋ Ub － － Uc ＋
X2
. I
X1
或称为“射同余异”
X3
注意：１）在上面分析时认为 回路Q值很高, 因此回路电流远 大于晶体管的电流 İb 、İ c以及İe．
２）不计晶体管的电抗效应
按照三端式振荡器的组成原则，三端式振荡器有两种 基本电路, 如图所示。
AoF 1 A F 2n
(n 1, 1, )
其物理意义是：振幅起振条件要求反馈电压幅度vf要一 次比一次大，而相位起振条件则要求环路保持正反馈。
A0 1
放大器增益A与输出电压幅度Vo之 F 间的关系叫振荡特性，F与Vo之间的关 系叫反馈特性。起振的幅度条件可用右
Q VomQ
反馈特性 振荡特性
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， Rb1
振幅比较平衡。
由于基极和发射极
之间的输入阻抗比较低，
为了避免过多地影响回 路的Q值，故在调基和
Rb2
调发这两个电路中，晶
体管与振荡回路作部分
–
– F
若在某种情况下1- Ao F=0时，此时即使没 有输入信号(vi=0)时，放大器仍有输出 电压放大器变为振荡器。
基本反馈环
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
二、三端式LC振荡器
三端式LC振荡电路是经常被采用的，其工作频率约在 几MHz到几百MHz的范围，频率稳定度也比变压器耦合振 荡电路高一些，约为10–3~10–4量级，采取一些稳频措施后， 还可以再提高一点。
三端式LC振荡器有多种形式，主要有： 1) 电感三端式，又称哈特莱振荡器(Hartley)； 2) 电容三端式，又称考毕兹振荡器(Coplitts)； 3) 串联型改进电容三端式，又称克拉泼振荡器(Clapp)； 4) 并联型改进电容三端式，又称西勒振荡器(Selier)。
Rb2
VCC L2
M
Ce
Cb
L1 C Ro
（c）调发电路
互感耦合振荡器可以通过耦合线圈同名端的正确位 置实现正反馈；通过选择线圈之间合适的互感耦合量M， 使之满足振幅起振条件。
振荡频率为：
fo
1
2
1 LC
互感耦合振荡器在调整反馈(改变M)时，基本上不 影响振荡频率。但由于分布电容的存在，在频率较高 时，难于做出稳定性高的变压器。因此，它们的工作 频率不宜过高，一般应用于中、短波波段。