正弦波振荡器PPT课件

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由＝1
(4-4)
平衡状态时，振荡同样需要正反馈，则振荡环路 相位平衡条件为
φ AF＝φ A＋φ F＝2nπ， n＝0，1，2，3，（4-5 ）
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3. 平衡状态的稳定和稳定条件 已建立的振荡能否维持，还必须看平衡状态是否
稳定。 例如，图4-6（a）中小球处于凸面上的平衡位置
的正确设置保证获得正反馈。
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M
UCC
CL Rb1 Cb
Rb2
Re
Ce
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图4-5 互感耦合振荡器电路
刚接通电源时，由于电流脉冲的冲击，在晶体管 基极存在各种电扰动。
这些电扰动具有很宽的频谱，经晶体管放大后， 由LC并联回路选频，只有角频率等于LC并联回路谐 振角频率ω 0的分量能有最大输出，并经互感耦合产 生正反馈电压Uf，加到晶体管基极。
第4章 正弦波振荡器 本章重点 反馈振荡器的起振条件、平衡条件和稳定条件； 考毕兹电路、克拉泼电路和西勒电路的电路组
成，性能特点，振荡频率和反馈系数的计算； 石英晶体的等效电路、电抗特性和石英晶体振
荡器的电路组成； 集成电路振荡器的电路组成。
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4.1从非接触IC卡数据读写谈起 4.2 反馈振荡原理 4.3 三点式LC振荡器 4.4 振荡器的频率稳定 4.5 石英晶体振荡器 4.6 集成电路振荡器 4.7 RC正弦波振荡器 4.8 实训
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反馈型振荡器是采用不断地给LC回路补充能量 来维持等幅的正弦波振荡。
为了能在正确的时刻把能量补充到LC振荡电路中， 需要使用有源器件和正反馈网络。
所以，反馈振荡器必须由 确定振荡频率的选频网络（LC回路）， 补充能量的反馈网络， 产生补充能量的放大器， 三部分组成，如图4-4所示。
，处于不稳定的平衡状态。图4-6（b）中小球处于 凹面上的平衡位置，处于稳定的平衡状态。 振荡器在工作过程中, 不可避免地要受到各种外 界因素变化的影响, 如电源电压波动、 温度变化、 噪声干扰等，需要的是稳定的平衡状态。
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（a）
（b）
图4-6 两种平衡状态
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（1）振幅稳定条件 要使振幅稳定，振荡器在其振荡平衡点AF＝1处
压源US的连接图，在t＝0以前，开关S接通1，使电 容充电。 在t＝0时，开关S很快断开，接通2。
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图4-2 LC并联谐振回路与电压源连接图
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由于电容上充有电压，则会对电感充电，当电容 上的电放完并充到电感上后，电感又会对电容反向 充电。
这样反复充、放电产生了LC回路的振荡。 由于电感有损耗电阻r，每次充、放电都会产生
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2. 平衡过程与平衡条件 起振过程是一个不断增幅的过程，但振荡幅度的
增长不能无止境地延续下去。 放大器的线性范围有限，当振幅增大到使放大器
逐渐由放大区进入饱和区和截止区时，放大器的增 益A会逐渐减小。 当减小到AF＝1时，反馈电压与放大器基极的输 入电压相等，振幅的增长过程将停止。此时振荡器 达到平衡，进入等幅振荡状态。
用户 IC卡靠近读写器时，卡四周边沿的环形天线 接收读写器发射的无线电波，整流后对电容充电积 累为直流电压。
充电电压达到2V时，作为电源向卡上其他电路供 电。
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图4-1 非接触IC卡读写设备工作流程
IC卡上有关电路得电后，将卡内识别码和数据调 制在13.56MHz±7kHz的高频载波上，经天线向读 写器发射。
读写器收到IC卡发射来的信号，验证识别码正确 后，向IC卡发射读写数据。
IC卡接收读写器发射来的数据，对卡内存储器的 各种信息进行读写更新操作。
到此为止， 一次非接触IC卡读写操作过程结束。
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4.2 反馈振荡原理 正弦波振荡器分为反馈型和负阻型两种。 4.2.1 反馈型振荡器和负阻型振荡器 图4-2所示为一个LC并联谐振回路与一个直流电
无线电发送设备的载波信号， 无线电接收设备的本振信号， 计算机和数字电路的时钟信号， 测量设备的基准信号， 电磁用具的微波功率。
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图4-1所示为非接触IC卡读写设备工作流程。
读写器将对IC卡进行识别和读写的信息，调制在 13.56MHz±7kHz的高频载波上，由天线向外发射 无线电波。
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图4-4 反馈振荡器的组成
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4.2.2 反馈振荡的三个条件 反馈振荡器要能正常工作必须满足三个条件，即
起振条件、平衡条件和稳定条件。 起振条件保证接通电源后能建立起等幅振荡，平
衡条件保证能够维持等幅振荡，稳定状态保证等幅 振荡不因外界不稳定因素影响而受到破坏。
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1. 起振过程和起振条件 图4-5所示为一个互感耦合振荡器电路的例子。 图中，互感线圈起正反馈网络的作用，由同名端
电阻发热损耗，其振荡是一个振幅按照指数规律衰 减的正弦振荡，波形如图4-3所示。
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图4-3 并联谐振回路的衰减振荡波形 11
负阻型振荡器通过串联一个负阻器件抵消LC振荡 回路中的损耗电阻，以维持正弦波振荡。
有些微波二极管在某些工作电压区间，随着所加 电压的增加，电流反而减小，呈现负阻，可在振荡 回路中用作负阻器件，所以负阻型振荡器主要用在 微波波段。
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4.1 从非接触IC卡数据读写谈起 振荡器是一种能自动地将直流电源能量转换为一
定波形的交变振荡信号能量的转换电路。 振荡器的种类很多，根据振荡波形不同可将振荡
器分为正弦波振荡器和非正弦波振荡器两大类。前 者产生正弦波，后者产生矩形波、三角波、锯齿波 等。
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正弦波振荡器在通信设备和其他许多电子设备中 应用很广泛，可产生
经多次放大和反馈，振幅不断增长，振荡逐渐生 长形成。
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如果放大器的增益为A，反馈网络的反馈系数为 F，则电源开机以后，振荡能逐渐形成的条件是：

Uf＝UoF＝UiAF>Ui
由此，得到振幅起振条件为

AF>1
(4-1)
还需获得正反馈，振荡环路相位起振条件为
φ AF＝φ A＋φ F＝2nπ， n＝0，1，2，3，（4-2 ）