第七章 正弦波振荡器分析
正弦波振荡器PPT课件
正弦波振荡器的调谐范围较宽，可以通过 调整电路参数实现不同频率和幅度的输出 ，满足多种应用需求。
输出纯净
易于集成
正弦波振荡器产生的波形失真小，噪声低 ，适用于对信号质量要求高的应用。
正弦波振荡器可以采用集成电路形式实现 ，减小了体积和重量，便于携带和集成到 其他系统中。
缺点
功耗较大
正弦波振荡器需要一定的功耗才 能维持稳定工作，相对于其他类
正弦波振荡器的原理和结构
总结词
正弦波振荡器是一种能够产生正弦波信号的电子装置， 其原理基于自激振荡。为了实现自激振荡，正弦波振荡 器需要满足一定的条件，包括放大倍数大于1、反馈系 数大于0且小于等于1、相位移动大于等于π弧度等。常 见的正弦波振荡器结构有RC电路、LC电路和石英晶体 振荡器等。
详细描述
LC振荡器通过调节电感器和电容器的 大小，可以产生不同频率的正弦波。 其优点是频率稳定性高，适用于产生 高频信号。
晶体振荡器
晶体振荡器利用石英晶体（一种特殊的电介质）的压电效应 产生正弦波。
晶体振荡器的振荡频率由石英晶体的固有频率决定，具有极 高的稳定性和精度。广泛应用于高精度测量和通信领域。
04 正弦波振荡器的应用领域
振荡条件的稳定性分析
• 总结词：稳定性是正弦波振荡器的关键性能指标之一，它决定了输出信号的频 率和幅度的稳定性。为了使正弦波振荡器稳定工作，需要满足一定的条件，包 括放大倍数稳定、相位移动稳定和频率稳定等。这些条件可以通过理论分析和 实验测试来验证和优化。
• 详细描述：稳定性是正弦波振荡器的关键性能指标之一，它决定了输出信号的 频率和幅度的稳定性。在实际应用中，由于受到环境因素、电路参数变化和噪 声干扰等多种因素的影响，正弦波振荡器的输出信号可能会发生频率漂移、幅 度波动等现象，影响其性能表现。因此，为了使正弦波振荡器稳定工作，需要 满足一定的条件，包括放大倍数稳定、相位移动稳定和频率稳定等。这些条件 可以通过理论分析和实验测试来验证和优化，以确保正弦波振荡器在实际应用 中的性能表现达到预期要求。
教案项目7 正弦波振荡器分析及应用
《电子技术基础与技能》任务1 《RC振荡器电路》振荡建立过程,反馈电压和输出电压的幅度不断增大(正反馈),到达稳定。
（3）振荡稳定这是由于反馈元件或晶体管的非线性，使振荡幅度自动地稳定下来。
2、正弦波振荡电路的组成放大电路：实现能量控制。
选频网络：确定电路的振荡频率。
正反馈网络：使输入信号等于反馈信号。
稳幅电路：使输出信号幅值稳定。
二、RC串并联电路的选频特性振荡器由放大电路，反馈电路和选频电路三部分组成。
所谓选频，就是正弦波振荡器只能在某一频率下产生自激振荡，输出的是单一频率的正弦信号。
频率特性ω0Ui/Uo 0 0一节RC电路的移相范围0 ~ 900两节RC电路的移相范围0 ~ 1800三节RC电路的移相范围0 ~ 2700任务训练如何对震荡频率进行调节只要改变电阻 R 或电容 C 的值，即可调节振荡频率。
采用这种方法可以很方便地在一个比较宽广的范围内对振荡频率进行连续调节。
任务总结掌握的知识：1、掌握正弦波振荡电路的基础知识；2、掌握正弦波振荡电路自激振荡的条件；3、掌握正弦波振荡电路的组成；4、掌握RC桥式振荡器的电路组成和工作原理。
具备的能力：1、能分析正弦波振荡电路的原理；2、能测试正弦波振荡电路的波形。
作业布置正弦波振荡电路自激振荡的条件；RC桥式振荡器的选频频率。
任务2 《LC振荡器电路》授课班级课时 2 上课地点教学目标能力（技能）目标知识目标1、能分析正弦波振荡电路的原理；2、能测试正弦波振荡电路的波形。
1、掌握LC振荡器的电路组成和基本原理；2、了解常用的几种LC振荡器电路的分析。
教学重点1、RC桥式振荡器的电路组成和工作原理；2、常用的几种LC振荡器电路的分析。
教学难点RC桥式振荡器的电路组成和工作原理。
教学步骤教学内容任务导入LC振荡电路，是用电感L、电容C组成选频网络的振荡电路，用于产生高频正弦波信号，常见的LC正弦波振荡电路有变压器反馈式LC振荡电路、电感三点式LC振荡电路和电容三点式LC振荡电路。
详解正弦波振荡器
详解正弦波振荡器输出信号为正弦波的振荡器称为正弦波振荡器。
正弦波振荡器由放大电路和反馈电路两部分组成，反馈电路将放大电路输出电压的一部分正反馈到放大电路的输入端，周而复始即形成振荡，如图7-2所示。
图7-2 正弦波振荡器原理正弦波振荡器包括变压器耦合振荡器、三点式振荡器、晶体振荡器、RC振荡器等多种电路形式。
1.变压器耦合振荡器变压器耦合振荡器电路如图7-3所示，LC谐振回路接在晶体管VT 集电极，振荡信号通过变压器T耦合反馈到VT基极。
图7-3 变压器耦合振荡器电路正确接入变压器反馈绕组L1与振荡绕组L2的极性，即可保证振荡器的相位条件。
R1、R2为VT提供合适的偏置电压，VT有足够的电压增益，即可保证振荡器的振幅条件。
满足了相位、振幅两大条件，振荡器便能稳定地产生振荡，经C4输出正弦波信号。
变压器耦合振荡器工作原理如图7-4所示。
L2与C2组成的LC并联谐振回路作为VT的集电极负载，VT的集电极输出电压通过变压器T的振荡绕组L2耦合至反馈绕组L1，从而又反馈至VT基极作为输入电压。
图7-4 变压器耦合振荡器原理电路由于VT的集电极电压与基极电压相位相反，所以变压器T的2个绕组L1与L2的同名端接法应相反，使变压器T同时起到倒相作用，将集电极输出电压倒相后反馈给基极，实现了形成振荡所必需的正反馈。
因为并联谐振回路在谐振时阻抗最大，且为纯电阻，所以只有谐振频率f0能够满足相位条件而形成振荡，这就是LC回路的选频作用。
电路振荡频率变压器耦合振荡器的特点是输出电压较大，适用于频率较低的振荡电路。
2.三点式振荡器三点式振荡器是指晶体管的3个电极直接与振荡回路的3个端点相连接而构成的振荡器，如图7-5所示。
3个电抗中，Xbe、Xce必须是相同性质的电抗(同是电感或同是电容)，Xcb则必须是与前两者不同性质的电抗(电容或电感)，才能满足振荡的相位条件。
图7-5 三点式振荡器原理电路三点式振荡器有多种形式，较常用的有电感三点式振荡器、电容三点式振荡器、改进型电容三点式振荡器等。
正弦波振荡器-PPT
2
2001年9月--12月
6
导致振荡频率不稳定得原因(续2)
2、 影响环路 Q 值得因素
o
Q1 Q2
2
Q2
Q1
f01 f02
f0
f
▪ 器件输入、输出阻抗中得有功 部分。
▪ 负载电阻得变化。
▪ 回路损耗电阻尤其就是电抗元 件 得高频损耗,环路元器件得高频 响应等。
2
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7
导致振荡频率不稳定得原因(续3)
• 泛音晶体振荡器:利用石英谐振器得泛音振动特性对频率 实行控制得振荡器称为泛音晶体振荡器。这种振荡器可以将 振荡频率扩展到甚高频以至超高频频段。
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1、 并联型晶体振荡电路
(1)皮尔斯(C-B)电路
RFC
Rb1
C
B
VCC
Rb 2
E
C1
Cb Re C2
JT
C
C1
E
C2
B
Lq
• 温度隔离法:将关键电抗元件置于特制得恒温槽内,使槽内得 温度基本上不随外界环境温度得变化。
▪ 利用石英谐振器等固体谐振系统代替由电感、电容构成得电 磁谐振系统,她就是高稳频率源得一个重要形式。 由于这种谐振系统构成得振荡器,不但频率稳定性、频率准确 度高,而且体积、耗电均很小,因此,在许多领域已被广泛地 采用。
0
2 L C
▪ 等号右边得负号表示频率变化得方向与电抗变化得方向刚好 相反。如电感量加大,振荡频率将降低。
2001年9月--12月
9
主要稳频措施(续1)
▪ 温度补偿法和温度隔离法:引起电抗元件电感量和电容量 变化最明显得环境因素就是温度得变化。
第七章 振荡器(原理)7-1
T
平衡点
2. 相位稳定条件 讨论相位稳定前应明确两点： （1）正弦振荡 v(t ) Vm cos t 频率和相位的关系
d dt
相位超前，频率必然上升 相位迟后，必然是频率下降
振荡器的相位稳定条件也就是振荡器的频率稳定条件 （2）振荡器的相位平衡条件含义：
T ( j
o sc)
使选频回路Q不受影响——选频特性好
③ 振荡器的环路增益 T 随 V i 的 变化曲线比等偏置电路更陡
振荡器的稳定条件 不稳定？ 振荡器的平衡 稳定？ 1. 振幅稳定条件 初始平衡时，输入
7.1.3
稳定——经过外界扰动，系统能 自动恢复（靠近）到原平衡位置
V i ，环路增益
T=1，反馈 VF T Vi Vi
由环路增益表达式 环路总相移应满足：
T ( j ) A（j ) F ( j ) gm Z ( j ) F
T ( j ) g z ( j ) F 0
m
放大器跨导相移
LC谐振回路相移
0 0
反馈网络相移
振幅稳定条件分析
曲线A
曲线B
振荡曲线
T ~ Vi
起始点 曲线A 平衡点 起始点
T 1 ——自动起振
软激励
0 ——稳定
T 1
T 且 Vi
平衡点
曲线B
T 1 —— 不能起振
T 1 但 Vi T 1 且 Vi
平衡点
硬激励
0 0
平衡点M ： T
不稳定 稳定
平衡点N ：
振荡器的分类
电压控制频率振荡器原理
7.1 反馈型振荡器的基本原理 7.1.1 反馈型振荡器的基本组成与平衡条件 1. 基本组成 反馈型振荡器——基于放大与反馈的机理 带反馈的放大电路 V A( j )V
通信电子电路正弦波振荡器分析课件
RC振荡器自由振荡频率 计算公式
f = 1/(2πRCБайду номын сангаас，其中R为电阻 值，C为电容值。
LC振荡器自由振荡频率计 算公式
f = 1/(2π√(LC))，其中L为电 感值，C为电容值。
THANKS FOR WATCHING
感谢您的观看
01
LC振荡器特点
02
1. 输出频率高，适用于高频应用；
2. 输出波形质量好；
03
设计实例：LC振荡器
1
3. 需要高品质因数的元件，成本较高。
LC振荡器设计要点
2
3
1. 选择合适的电感、电容和放大器；
设计实例：LC振荡器
2. 调整反馈系数和负载电阻；
3. 考虑元件参数的误差和温度稳定性 。
05 正弦波振荡器在通信电子 电路中的应用
设计实例：RC振荡器
RC振荡器特点 1. 电路简单，易于实现；
2. 输出频率稳定，适用于低频应用；
设计实例：RC振荡器
3. 输出波形质量较差。 RC振荡器设计要点 1. 选择合适的电阻、电容和放大器；
设计实例：RC振荡器
2. 调整反馈系数和负载电阻；
3. 考虑元件参数的误差和温度稳定性。
设计实例：LC振荡器
调试方法：如何调试一个RC振荡器
确定元件参数
首先需要确定电阻R和电容C的值 ，以确保振荡器能够产生所需频
率的正弦波。
观察振荡幅度
调整电阻和电容的值，观察振荡 幅度是否达到预期值。如果振荡 幅度不足，可以增加电阻或电容
的值来调整。
01
03
02 04
调整频率
如果振荡幅度正常但频率不准确 ，可以通过改变电容C的值来调 整频率。增加电容的值将降低振 荡频率，反之则会增加振荡频率 。
第七章 正弦波振荡器
二、
RC振荡器的分类
１、RC桥式振荡器（又叫文氏桥振荡器） ２、RC移相式振荡器
三、
RC振荡器的适用范围
产生低频振荡
四、 RC振荡器的谐振频率
五、
RC串并联选频网络
五、
RC串并联选频网络
当输入信号vi频率等于 选频频率f0时，输出电压vo幅 度达到最高，为vi /3；且相位 差为0。 当输入信号vi频率高于 或低于选频频率f0时，输出电 压vo减小，相移也越大。
交流通路
同时满足２个条件，电路可产生振荡
（４）电路振荡频率
1 fo = 2p LC
而
C1C2 C = C1 C2
同时改变电容C１和Ｃ２,可以调节振荡频率f0
（5）电路特点
Ａ、优点： 输出波形好。 振荡频率较高（可达 100 MHz 以上） Ｂ、缺点： 调节频率不方便。 振荡频率不稳定。
６．改进型电容三点式LC振荡器 (1)改进原因
M 是 L１与 L２ 之间的互感系数。
调节电容C,可以调节振荡频率f0
（5）电路特点
Ａ、优点： 容易振荡。 振荡频率很高（一般可达到几十兆赫）
Ｂ、缺点： 波形失真较大。
５．电容三点式ＬＣ振荡器
(1)电路图 (２)电路结构
Ａ、放大电路：分压式稳定工作点 的放大电路 Ｂ、ＬＣ选频电路：Ｃ１、Ｃ２、Ｌ Ｃ、反馈电路：反馈电容Ｃ２。
由于 C1、C2 的增大，会导致 Q 值下降，且调节振荡频率 时，必须同时改变 C1、C2，实属困难。 为此，在 LC 回路中的电感支路串入一小电容 C3，得到改进的 电容三点式振荡器。
６．改进型电容三点式LC振荡器
(２)电路图 (３)电路结构
Ａ、放大电路：分压式稳定工作点 的放大电路 Ｂ、ＬＣ选频电路：Ｃ１、Ｃ２、Ｌ、 Ｃ３（Ｃ３串联在电感支路，远远 小于Ｃ１、Ｃ２ ） Ｃ、反馈电路：反馈电容Ｃ２。
实验七 RC正弦波振荡器
三、实验设备
1．双踪示波器 2．现代电子技术实验台
3. 示波器
四、实验内容及步骤
1．按图3.6.1接线。 2．用示波器观察输出波形。 3. 测上述电路输出频率（示波器读取）。 4．改变振荡频率。 在实验台上使文氏桥电容C1=C2=0.1μ。 思考： (1)若元件完好，接线正确，电源电压正常，而Uo=0,原 因何在？应怎么办？
实验六
一、实验目的
RC正弦波振荡器
1．掌握桥式RC正弦波振荡电路的构成及工作原理。 2．熟悉正弦波振荡电路的调整、测试方法。 3．观察RC参数对振荡频率的影响，学习振荡频率的测 定方法。
二、 实验原理
如图3.6.1由运算放大器和文氏电桥组成RC正弦 波振荡器，其中RP1 、 C1 、R2 、 C2组成正反馈网 络选频网络。
1 1 当 0 时,正反馈系数: F 3 RC 图3.6.1中，R1、 Rf 是负反馈网络，是为了改善振荡波形 和稳定振幅而引入的。其负反馈系数为：F R1
R1 R f
1 当 f f0 时，正反馈系数: F 1 2 RC 3
电路还必须满足Rf>2R1的关系，否则，会引起波形严 重失真。 调试时，适当调整负反馈的强弱，使放大器的电压放大 倍数A略大于3，振荡器就可以起振，输出正弦波信号；若A 的值远大于3，则输出的正弦波信号易产生非线性失真；若 A的值小于3，因不满足幅度平衡条件，故振荡器不起振。
47K
RP1
10K
0.2μ 2K
A1
R2
A
0.2μ
3.6.1 集成运放构成桥式RC正弦波振荡器
10K
为了分析方便起见，选择元件时使R2=Rp1=R， C1=C2=C。正反馈网络的反馈系数为：
正弦波振荡器实验报告
正弦波振荡器实验报告
实验目的：验证正弦波振荡器的工作原理，并探究其参数对振荡频率的影响。
实验原理：
正弦波振荡器是一种能够产生稳定振荡信号的电路。
其基本原理是通过反馈回路将一部分输出信号重新引入到输入端，形成自激振荡。
常见的正弦波振荡器电路有震荡放大器电路和LC 震荡电路等。
实验器材：
- 正弦波振荡器电路板
- 函数发生器
- 示波器
- 电阻、电容等元器件
实验步骤：
1. 将正弦波振荡器电路与函数发生器、示波器连接起来。
2. 调节函数发生器产生一个适当的输入信号，通过示波器观察输出信号的波形。
3. 根据需要，可以调节电阻、电容等元器件的数值，观察输出信号波形的变化。
4. 记录各个参数对输出信号频率的影响。
实验结果：
根据实验步骤进行操作后，记录输出信号的波形和频率，以及各个参数的数值。
根据实验数据绘制实验曲线。
实验讨论：
根据实验结果分析各个参数对输出信号频率的影响，并探究为什么正弦波振荡器能够产生稳定振荡信号。
结论：
正弦波振荡器能够产生稳定振荡信号，并且其频率可以通过控制元器件的数值来调节。
实验结果与原理相符合，说明正弦波振荡器的工作原理有效。
正弦波振荡器实验报告
正弦波振荡器实验报告正弦波振荡器实验报告引言：正弦波振荡器是电子学中常见的一种电路，它能够产生稳定的正弦波信号。
在本次实验中，我们将通过搭建一个简单的正弦波振荡器电路，来探索正弦波振荡器的工作原理以及其在电子学中的应用。
一、实验目的本实验的主要目的有以下几点：1. 了解正弦波振荡器的基本原理；2. 学习如何搭建一个简单的正弦波振荡器电路；3. 观察并测量正弦波振荡器输出的波形特性；4. 分析正弦波振荡器的频率稳定性和幅度稳定性。
二、实验器材和原理1. 实验器材：- 信号发生器- 电容- 电感- 晶体管- 电阻- 示波器- 电压表- 电流表2. 实验原理：正弦波振荡器的基本原理是利用反馈回路中的放大器和RC（电阻-电容）网络来实现自激振荡。
在本次实验中，我们将使用一个简单的放大器电路和RC网络来构建正弦波振荡器。
三、实验步骤1. 搭建电路：根据实验原理，我们将放大器电路和RC网络按照图中的连接方式搭建起来。
确保电路连接正确且稳定。
2. 调节电路参数：通过调节电容、电感和电阻的数值，使得电路能够产生稳定的正弦波信号。
调节电路参数时，可以使用示波器来观察输出波形，并通过电压表和电流表来测量电路中的电压和电流数值。
3. 观察和测量输出波形：连接示波器，并调节示波器的设置，使其能够显示电路输出的正弦波信号。
观察输出波形的频率、幅度以及波形的稳定性。
4. 分析波形特性：通过改变电路参数，观察和测量不同条件下的输出波形特性。
分析正弦波振荡器的频率稳定性和幅度稳定性，并记录实验数据。
四、实验结果和数据分析在本次实验中，我们成功搭建了一个正弦波振荡器电路，并通过示波器观察到了稳定的正弦波输出。
通过测量电路中的电压和电流数值，我们得到了一系列实验数据。
根据实验数据，我们可以分析正弦波振荡器的频率稳定性和幅度稳定性。
频率稳定性是指正弦波振荡器输出信号的频率是否能够保持在一个稳定的数值范围内。
幅度稳定性是指输出信号的振幅是否能够保持稳定。
模电第七章07信号处理电路
正弦波振荡信号的频率范围：一赫以下至几百 兆赫。
3
正弦波振荡电路的应用
1. 作为信号源，广泛用于量测、自动控制、通讯、 广播电视及遥控等方面。 2. 作为高频能源，用于高频感应加热、冶炼、淬 火以及超声波焊接等工业加工方面。
放大电路中存在噪声即瞬态扰动，这些扰动可分 解为各种频率的分量，其中也包括有fo分量。 选频网络：把fo分量选出，把其他频率的分量
衰减掉。这时，只要：
|AF|>1，且A+ B =2n，即可起振。
9
问题2：如何稳幅？
起振后，输出将逐渐增大，若不采取稳幅，这 时若|AF|仍大于1，则输出将会饱和失真。
RC移相式正弦波振荡电路
三、用分立元件组成的RC振荡器
+
RF
R
R1
R–C1 R2
C +
C1 + – + T1 C2
R
C
+
RE1 R3
+UCC
RC2 +
+
– –
+
T2
C3
+
RE2 CE
RC网络正反馈，RF、RE1组成负反馈，调整到合
适的参数则可产生振荡。
30
7.1.4 LC 振荡电路
1 .变压器反馈式振荡电路 2 .三点式振荡电路
• 电路组成
放大电路: 三极管共发射极放大电路 选频网络:
LC并联回路作为共发射极放大电路三 极管的集电极负载，起选频作用
反馈网络:
由变压器副边绕组N2上的电压 作为反馈信号
• 用瞬时极性法分析振荡相位条件
正弦波振荡器振荡电路分析
正弦波振荡器分析1．振荡器的振荡特性和反馈特性如图9.10所示，试分析该振荡器的建立过程，并判断A、B两平衡点是否稳定。
解：根据振荡器的平衡稳定条件可以判断出A点是稳定平衡点，B点是不稳定平衡点。
因此，起始输入信号必须大于U iB振荡器才有可能起振。
图9.10 图9.112．具有自偏效应的反馈振荡器如图9.11所示，从起振到平衡过程u BE波形如图9.12所示，试画出相应的i C和I c0波形。
解：相应的和波形如图9.13所示。
图9.12 图9.13 3．振荡电路如图9.11所示，试分析下列现象振荡器工作是否正常：（1）图中A点断开，振荡停振，用直流电压表测得V B＝3V，V E＝2.3V。
接通A点，振荡器有输出，测得直流电压V B＝2.8V，V E＝2.5V。
（2）振荡器振荡时，用示波器测得B点为余弦波，且E点波形为一余弦脉冲。
解：（1）A点断开，图示电路变为小信号谐振放大器，因此，用直流电压表测得V＝3V，V E＝2.3V。
当A点接通时，电路振荡，由图9.12所示的振荡器从起振到平B衡的过程中可以看出，具有自偏效应的反馈振荡器的偏置电压u BEQ，从起振时的大于零，等于零，直到平衡时的小于零（也可以不小于零，但一定比停振时的u BEQ小），因此，测得直流电压V B＝2.8V，V E＝2.5V是正常的，说明电路已振荡。
（2）是正常的，因为，振荡器振荡时，u be为余弦波，而i c或i e的波形为余弦脉冲，所示E点波形为一余弦脉冲。
4．试问仅用一只三用表，如何判断电路是否振荡？解：由上一题分析可知，通过测试三极管的偏置电压u BEQ即可判断电路是否起振。
短路谐振电感，令电路停振，如果三极管的静态偏置电压u BEQ增大，说明电路已经振荡，否则电路未振荡。
5．一反馈振荡器，若将其静态偏置电压移至略小于导通电压处，试指出接通电源后应采取什么措施才能产生正弦波振荡，为什么？解：必须在基极加一个起始激励信号，使电路起振，否则，电路不会振荡。
复习第7章正弦波振荡器
u
（2）. 石英晶体的符号和等效电路 符号（a）等 效 电 路 （ b ） 频率特性（c） 石英晶体 a、串联谐振
u
C Co L R
u
图7.3.1a图 晶体等效纯阻且阻值≈0
LC
fs
1 2
u
X
图7.3.1b图
感性
fs fp
f
b、并联谐振
fp 1 2 LC
C 0
C fs 1 C0
C C 1 2 振荡频率 C C1 C 2
C C0 C
图7.3.3并联型石英晶体振荡电路
（2）.串联型石英晶体振荡电路 当振荡频率等于 fS 时， 晶体阻抗最小，且为纯电阻， 此时正反馈最强，相移为零， 电路满足自激振荡条件。 振荡频率
图 7.3.4
串联型石英晶体振荡电路
B A B B B C A A
1.各种正弦波振荡器的特点与频率计算 2.正弦波振荡器的条件及振荡电路能否振荡判断
［本章难点］
振荡电路能否振荡判断
2018/12/13
二、本章知识点 （一）概 述
正弦波振荡器——就是自动地将直流能量转换为具有一定频率和 幅度的正弦波形参数的交流振荡信号的装置。和放大器一样也是 能量转换器。它与放大器的区别在于，不需要外加信号的激励， 其输出信号的频率，幅度和波形仅仅由电路本身的参数决定。 1、与功放比较(从能量角度) （1）．功率放大器 将直流电源提供的直流能量转换为按信号规律变化的交变能量。 特点：被动地，需输入信号控制 （2）．正弦波振荡器(Sinewave Oscillator)
Cb Rb1 C
(+) (+)
+Vcc
L1
(+) (+) (-)
第7章正弦波振荡器分析
某一频率满足自激振荡的相位条件（注意这里是 实际方向），电路有振荡的可能。
→V →V (V ) V eb cg eg eb
为正反馈
0
0
图 7.3.1 互感耦合调集振荡器
由于三极管结电容和其它分布电容的存在，在频率较高 而LC回路电容较小时，将影响稳定性,一般用于中短波波段。
图 7.6.1 互感耦合调基、调发振荡器电路
7.1 7.2 7.3 7.4 7.5 7.6
概述
LCR回路中的瞬变现象
LC振荡器的基本工作原理 由正反馈的观点来决定振荡的条件 振荡器的平衡与稳定条件 反馈型LC振荡器线路
7.7 7.8 7.9 7.10
7.11
振荡器的频率稳定问题 石英晶体振荡器 负阻振荡器 几种特殊振荡现象
集成电路振荡器
7.12
0
2、振荡器的起振条件和平衡条件 振荡器的平衡条件为： A F = 1
. .
（7.5.6）
将振荡器平衡条件分别用模和相角来表示，即
Ae
j A
• Fe
j F
=1
AF = 1
（7.5. 7）
将模和相角分开，有 振幅平衡条件： 相位平衡条件：
A + F = 2n (n = 0,1,2,3,...)
1）振幅平衡的稳定条件
要保证外界因素变化时振幅相对稳定，就是要：当振幅变 化时，AF的大小朝反方向变化。 A 振幅稳定条件 : 0 （7.5. 16） Vom V V
om omQ
图 7.5.2 软自激的振荡特性
图 7.5.3 硬自激的振荡特性
2）相位平衡的稳定条件
相位稳定条件是指相位平衡条件遭到破坏时，相位平衡能重 新建立，且仍能保持相对稳定的振荡频率。
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§7.2.2 起振条件（续）
若使信号逐步增大，需要满足两个条件
振幅方面，|A||F|必须大于1 （否则信号会逐渐衰减至消失）
相位方面， 环路 2n
（否则信号不是标准的正弦波，甚至相互抵消。）
其物理意义是：
A
振幅起振条件要求
反馈电压幅度要一次比
一次大;
F
而相位起振条件则 要求环路保持正反馈。
振荡器的发展经历了以下几个阶段
机电式振荡（机械振荡带动电子开关） LC/RC振荡器 晶体振荡器 激光振荡器
总的说来，其发展趋势是
精确化、稳定化、小型化
4、稳定振荡的要素
想象一个单摆，如何让它在有能量消耗的环境 中稳定振荡？
（1）最初的一个激励
使振荡器从静态到动态（即起振）
（2）能量源
vBE
所以必须采用LC回路滤出标准正弦信号
在滤波的过程中，由于能量的损失， 导致放大倍数的下降
“放大器的放大倍数A随着Vom的增加而 减小”------这一稳定机制是如何实现 的 措? 施二：引入负反馈电路
形成负反馈 而且输出电流越大 ,负反馈越强。
A A0 1 F
VomQ Vom
相位的稳定性分析
硬自激（硬激励）
硬自激指必须向振荡器提供一个额外的大振幅 激励源，才能使振荡器达到平衡并稳定的状态。
A
起振时A0
1 F
,即A0 F
1不满足起振条件
此时需要一个外加的大 幅度输入信号 ,使振荡器起振
1B
Q
B点和Q点都满足平衡条件 AF 1
F A0
但B点的 A 0不满足稳定条件 Vom
硬自激
Vom 而Q点的 A 0满足稳定条件 Vom
第七章 正弦波振荡器
基础知识： - LC回路的相位特性 - 高频小信号放大器 - 高频功放
本章主要内容
§7.1 概述 §7.2 振荡的起振、平衡、稳定条件 §7.3 电感耦合型反馈振荡器 §7.4 三端式反馈振荡器 §7.5 振荡器的频率稳定性问题 §7.6 晶体振荡器 §7.7 振荡器中的几种常见的现象 §7.8 其他形式的振荡器简介
Vom
来遏制Vom增加, 输出将持续增大,
A
振荡器将无法输出额定电压
所以一个稳定的振荡器必定有 一定的内部机制来遏制Vom增加
F
(至于这个机制如何实现,下文有电路的分析)
因为F通常无法改变 ,所以用数学语言表示这 种机制即 A 0 Vom
这就是振荡器的振幅稳定条件,即A随着Vom增大而减小
软自激（软激励）
Vcc
振荡器
2、振荡器在无线通信中的作用
在发射端负责生成载波（即用来承载有用信息 的高频正弦波）
在接收端负责生成本振信号（用于混频）
话 筒
音频 放大器
调制器
变频器
激励放大
输出功 率放大
载波 振荡器
天线开关
扬 声 器
音频 放大器
解调器
中频放大 与滤波
混频器
高频放大
本地 振荡器
3、振荡器的发展趋势
所以外加输入信号幅度 一定要足够大 ,使振荡器到达 Q点
Flash演示
“放大器的放大倍数A随着Vom的增加而 减小”------这一稳定机制是如何实现 的 措? 施一：选择合适的直流工作偏置点，使刚起
振时的A0足够大；并且在输出端使用LC回路。
iC
起振时输入信号很小 由于|A0F|>1，所以信号逐渐增大 必然进入非线性区，信号开始失真
补偿振荡中的能量消耗
（3）控制设备
在适当的时候(即适当的相位)补充能量 使振荡达到足够的幅度并能使之稳定下来（防止自
激）
5、振荡器的主要类型
按输出振荡波形分
正弦波振荡器
非正弦波振荡器(如方波、锯齿波等)
按工作原理分
反馈式振荡器(如给电台打电话时的自激现象)
负阻式振荡器(如“海盗船”)
1、相位不稳定会导致什么后果？ 2、相位稳定条件 3、LC回路的相位特性（第三章内容） 4、以LC回路为负载的振荡器的相位自动稳定
功能
1、相位不稳定会导致什么后果？
按器件分
LC/RC振荡器
石英晶体振荡器我们Biblioteka 点学习的是陶瓷振荡器（等）
§7.2 振荡的起振、平衡、稳定条件
§7.2.1 反馈型振荡器的原理
由放大器与反馈网络构成一个环路
最初激励信号us与反馈信号uf 叠加进入放大器 放大后信号经反馈网络反馈
激励信号逐渐消失，而uf作为输入信号 当AF=1时，振荡进入平衡状态
重点
§7.1 概述
1、什么是振荡器 2、振荡器在无线通信中的作用 3、振荡器的发展趋势 4、稳定振荡的要素 5、振荡器的主要类型
1、什么是振荡器？
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。
它与放大器的区别在于, 无需外加激励信号, 就 能产生具有一定频率、一定波形和一定振幅的 交流信号。
us
ui 放大器
uo
Σ
A（jω）
uf 反馈网络
F（jω）
起振
平衡
§7.2.2 起振条件
在实际电路中，最初的那个激励信号往往是加 电过程中自动产生的，所以其振幅往往很小。
ui
F(ω)
对应频谱
()
1
j mv甚至uV级
t
振荡器输出频率越高，最初的激励就越小
ω 振荡器工
作频率点
若想让振荡器输出一定幅度（如3V），起振的过程幅度必须逐渐增大
软自激指振荡器不需要额外的大振幅激励源即 可起振并自动达到平衡并稳定状态；
A A0
1 F
起振时 Vom很小,
A0
1 F
,即A0 F
1满足起振条件
在这段区间内由于始终有AF 1
所以输出振幅Vom不断增加
到达这一点后 , AF 1且 A 0,
软自激 VomQ
Vom
Vom 振荡器稳定地输出振幅 为VomQ的振荡波形
§7.2.3 平衡条件
所谓“平衡”指起振一定时间后,输出振幅达 到额定值时,恒定不变。
此时不必再进行增幅振荡，而要维持等幅振荡。
因此平衡的振幅条件是
A • F 1
A
F
若想输出标准的正弦波,
相位仍然要满足环路 2n
否则输入与反馈信号会相互干扰甚至抵消
§7.2.4 稳定条件
所谓“稳定”是指振荡器具有如下的特点：
当外界因素（如温度）导致输出振幅（或相位）增 大时，振荡器内部机制可自动使输出振幅（或相位） 减小，从而恢复到平衡状态；
反之亦然。
用放在凹或凸面上的小球来比喻最为恰当：
不稳定状态
稳定状态
用数学语言描述“振幅稳定的机制”
记振荡器输出信号振幅 为Vom
如果外界偶然因素导致 Vom增加
如果振荡器没有内部机制