第4章 正弦波振荡器

..
T AF 1
j Tj A+j F 2nπ
n=0,1,2…
振荡的起振条件
.
..
T AF 1
..
T AF 1
振幅起振条件
j Tj A+j F 2nπ n=0,1,2…
相位起振条件
4.1.3 振荡电路举例——LC互感耦合振荡器
下图是一个LC振荡器的实际电路, 图中反馈网络由L和L1间的互 感M担任, 因而称为互感耦合式的反馈振荡器, 或称为变压器耦 合振荡器。
本章内容
反馈振荡器 LC正弦波振荡器 石英晶体振荡器 RC正弦波振荡器
本章要求
1、掌握反馈振荡器的分类及工作原理
起振、稳幅、幅度和相位条件
2、掌握LC正弦波振荡器的组成原则
学习几种著名的LC振荡器（如三点式）； 学会判断一个电路是否能振荡。
3、了解石英晶体振荡器的原理及特点 4、了解（回顾）RC正弦波振荡器
一、 反馈振荡器的组成
放大器
无外加输入信号
Ui
Au
Uo
正弦波振荡器由放大器、
反馈网络
反馈网络和选频网络组成
Uf
Fu
二、 反馈振荡器的工作原理
放大器
Ui
Au
Uo
反馈网络
Uf
Fu
稳幅
外稳幅 内稳幅
利用放大器 件的非线性
.
.
要满足 Uf Ui
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
.
.
.
A
Uo
.
- Ic
.
Z
Ui
Ui
在回路谐振频率上构 成正反馈，满足了振荡的 相位条件。
起振时放大器工作于 甲类，T>1。随着振荡幅 度的增大，放大器进入非 线性状态，且由于自给偏 置效应进入乙类或丙类非 线性工作状态（进入饱和 区，增益下降），使T减小， 直至T=1，进入平衡状态
关键是判断是否形成正反馈
Xi +
Xd
+
Xf
基本放大
Xo
电路A
反馈电路
F
如果：X X ,
f
i
则去掉 X i , 仍有信号输入（出）。
Xd Xf
基本放大
电路A
反馈电路
F
Xo
反馈信号代替了放大 电路的输入信号。
Xd 基本放大 电路A
Xo
A Xo F X f
Xd
Xo
Xf
反馈电路
Xd=Xf
F ..
自激振荡的条件： A F 1
放大，成为振荡电路的输出信号。”
如何做到：
为了获得单一频率的正弦波输出，应该有选频网络， 选频网络（或者称为滤波器）往往和正反馈网络或放大
电路合而为一。选频网络由R、C 和L、C 等电抗性元件
组成。正弦波振荡器的名称一般由选频网络来命名。
三.电路的组成和起振的判断
组成:
（1）. 放大电路 Au （2）. 正反馈网络 Fu （3）. 选频网络—实现单一频率的振荡 （4）. 稳幅环节—使振荡稳定、波形好
4.1 反馈振荡器的原理
主要要求：
掌握反馈振荡器的组成和基本工作原理 理解反馈振荡器的起振条件和平衡条件， 了解其稳定条件。
掌握反馈振荡器能否振荡的判断方法。
4.1.1 反馈振荡器的原理分析
分类：
正弦波振荡:
RC 振荡器(1 kHz ~ 数百 kHz) LC 振荡器(几百 kHz 以上) 石英晶体振荡器(频率稳定度高)
非正弦波振荡： 方波、 三角波、锯齿波等
主要 性能：
输出信号的幅度准确稳定 输出信号的频率准确稳定
回顾
RC桥式振荡电路
选频网络
放大电路
稳幅： 1、热敏电阻； 2、二极管。
反馈网络兼做选频网络
起振： 1、上电扰动； 2、内部噪声。
选频： 1、频率； 2、相位。
起振过程 稳定振荡
4.1.1 反馈振荡器的原理分析
例题 试分析下图电路是否可能产生振荡
解： 该电路由共基放大电路和LC反馈选频网络构成，
在LC回路的谐振频率上构成正反馈，满足相位平衡条件。 而共基放大电路具有较大增益，又具有内稳幅作用， 因此合理选择电路参数可满足振幅起振和平衡调节， 故此电路可能产生振荡。
还是重温：
.
..
T AF 1
..
T A F 1 振幅平衡条件
j Tj A+j F 2nπ n=0,1,2…
即正反馈
相位平衡条件
振幅条件和相位条件必须同时满足。
相位平衡条件确定振荡频率； 振幅平衡条件确定振荡输出信号的幅值。
4.1.2 振荡的平衡条件和起振条件
振荡的平衡条件
.
..
T AF 1
第4章 正弦波振荡器
振荡器特点： 1、不需要输入信号； 2、有电源就可以工作； 3、可以产生各种波形。
原理：振荡器！
第 4 章 正弦波振荡器
作用：产生一定频率和幅度的信号
按振荡波形不同分 按组成原理不同分
正弦波振荡器
非正弦波振荡器 负阻振荡器 利用负阻器件的负阻效
应产生振荡
反馈振荡器 利用正反馈原理构成
因为：
. A | A | j A
.
F | F | j F
所以，自激振荡条件也可以写成：
AF=1
（1）振幅条件： | AF | 1
（2）相位条件：
j A
+jF
2np
n是整数
二. 起振和稳幅
起振条件
A() F() 1
ja ( ) + jf ( ) 2nπ
# 振荡电路是单口网络，无须输入信号就能起振，起振的 信号源来自何处？ 电路器件内部噪声以及电源接通扰动
噪声中，满足相位平衡条件的某一频率0的噪声信号被放
大，成为振荡电路的输出信号。 当输出信号幅值增加到一定程度时，就要限制它继续增加
（稳幅），否则波形将出现失真。 稳幅的作用就是，当输出信号幅值增加到一定程度时，
使振幅平衡条件从 AF回 1到 AF 1 。
二. 起振和稳幅
“噪声中，满足相位平衡条件的某一频率0的噪声信号被
时，要能自动稳定输出电压，
.
.
实现 Uf Ui，使电路进入
稳定状态，输出幅度和频率
都稳定的信号。故要有稳幅
环节（正弦波还要有选频网络）。
4.1.2 振荡的平衡条件和起振条件
Biblioteka Baidu
一.产生自激振荡的条件
Xi +
X d 基本放大 电路A
Xo
–
Xf
反馈电路
改成正反馈
F
+
Xd Xi - X f
只有正反馈电路才能产生自激振荡。
4.1.2 振荡的平衡条件和起振条件
再次重温：
•
由于
•
Au
Uo U• i
•
•
， Fu
Uf U• o
.
.
..
由 Uf Ui 可得 A F ＝1
放大器
Ui
Au
Uo
反馈网络
Uf
Fu
.
.
.
又由于环路增益
.
T
Uf
Uf
. Uo
.
F
.
A
.
.
.
.
故又得 T 1
Ui Uo Ui
4.1.2 振荡的平衡条件和起振条件
正弦波振荡器由放大器、 反馈网络和选频网络组成
变压器反馈LC振荡电路的振荡频率 与并联LC谐振电路相同，为:
f0
2π
1 LC
工作原理
C
B +
C
U–&i
E
M
+
U&oL
– N1
+
U&f
N2–
变压器反馈式振荡器交流通路
工作原理
B
+
U&–i
C
E
C
－
M
+
U&oL
– N1
+
U&f
N2 –
变压器反馈式振荡器交流通路