正弦波振荡器课程课件
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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。
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
2001年9月--12月
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。
2001年9月--12月
19
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。
高频电子线路正弦波振荡器.ppt
单调谐放大器
高频电子线路——第4章 正弦波振荡器
3.相位(频率)稳定条件
相位稳定条件和频率稳定条件实质上是一回事
正弦信号相位φ和频率ω的关系：
d
dt
dt
振荡器的角频率 增大导致相位不断超前 相位 的不断超前表明角频率 增大
高频电子线路——第4章 正弦波振荡器
（1）相位(频率)稳定过程
原平衡态： L (0 ) f F 0
4.1.2 起振条件
1．起振过程分析
单调谐放大器
刚通电：电路中存在很宽的频谱的电的扰动，幅值很小
通电后：
1）谐振回路的选频功能，从扰动中选出 osc 分量(osc 0)
2）放大器工作在线性放大区， |T (josc)|>1 ，形成增幅振荡
3）忽略晶体管内部相移： f ＝0
回路谐振： L＝0
T (josc) =0，相移为零
起振 过程
平衡 状态
起振 过程
平衡 状态
输出波形：
高频电子线路——第4章 正弦波振荡器
4.1.4 稳定条件
1.平衡状态稳定分析：
（1）振荡电路中存在干扰
单调谐放大器
① 外部：电源电压、温度、湿度的变化，引起管子和回 路参数的变化。
② 内部：存在固有噪声(起振时的原始输入电压,进入平 衡后与输入电压叠加引起波动)。
单调谐放大器
外界干扰后： L (0 ) f F 0
Ub 相位超前 Ub 相位
升高
振荡回路相频特性 L 下降
L () f F 下降
L () f F 0
达到新的平衡 > 0
外界干扰消失后： L () f F 0
Ub 相位滞后 Ub 相位
降低
正弦波振荡电路ppt课件
所以 Q 1 Lq 非常高， rq Cq
具有很好的选择性和频稳度。
2. 石英晶体谐振器的符号、等效电路和电抗特性
Co — 静态电容，较大
Lq — 晶体振动时的动态电感 ，很大
Cq —晶体振动时的动态电容，很小
rq — 等效摩擦损耗电阻，很小
串联谐振频率 并联谐振频率
1 fs 2 LqCq
1
fP 2
起振时，热敏电阻处于冷态，RF 阻值较大， A•u 1 RF / R1 大，
.
起振容易。U o
.
If
T RF A•u
最后达到 A•u =3，
进入平衡状态。由于运放始终线性工作，因此波形好。
例8.1.1
图示为一实用RC桥式振荡电路。（1）求f0 ；（2） 说明二极管的作用；（3）说明 RP 如何调节。
.1
因为振荡频率处，Fu 3
为满足起振振幅条件
A•uF• u
1，应使
.
Au
3
.
即 Au 1 (RF / R1 ) 3
2. 常用的RC 桥式振荡电路
参数选择：
1 f0 2RC
RF 2R1
RF 不能太大， 否则正弦波将
失真，甚至变
成方波。
稳幅措施：采用负温度系数热 敏电阻实现外稳幅。
1. 石英谐振器结构
石英是一种各向异性的结晶体，其化 学成分是SiO2 。从一块晶体上按一定的方 位角切割成的薄片称为晶片。在晶片的两 面涂上银层作为电极，电极上焊出两根引 线固定在管脚上，封装后就构成了石英晶 体谐振器。
2. 石英晶体的压电效应与谐振特性
压电效应： 电极间加电场
电极间加机械力
晶体机械变形 晶体产生电场
起振时，二极管未导通，
具有很好的选择性和频稳度。
2. 石英晶体谐振器的符号、等效电路和电抗特性
Co — 静态电容，较大
Lq — 晶体振动时的动态电感 ，很大
Cq —晶体振动时的动态电容，很小
rq — 等效摩擦损耗电阻，很小
串联谐振频率 并联谐振频率
1 fs 2 LqCq
1
fP 2
起振时，热敏电阻处于冷态，RF 阻值较大， A•u 1 RF / R1 大，
.
起振容易。U o
.
If
T RF A•u
最后达到 A•u =3，
进入平衡状态。由于运放始终线性工作，因此波形好。
例8.1.1
图示为一实用RC桥式振荡电路。（1）求f0 ；（2） 说明二极管的作用；（3）说明 RP 如何调节。
.1
因为振荡频率处，Fu 3
为满足起振振幅条件
A•uF• u
1，应使
.
Au
3
.
即 Au 1 (RF / R1 ) 3
2. 常用的RC 桥式振荡电路
参数选择：
1 f0 2RC
RF 2R1
RF 不能太大， 否则正弦波将
失真，甚至变
成方波。
稳幅措施：采用负温度系数热 敏电阻实现外稳幅。
1. 石英谐振器结构
石英是一种各向异性的结晶体，其化 学成分是SiO2 。从一块晶体上按一定的方 位角切割成的薄片称为晶片。在晶片的两 面涂上银层作为电极，电极上焊出两根引 线固定在管脚上，封装后就构成了石英晶 体谐振器。
2. 石英晶体的压电效应与谐振特性
压电效应： 电极间加电场
电极间加机械力
晶体机械变形 晶体产生电场
起振时，二极管未导通，
第三章正弦波振荡器ppt课件
2、 相位平衡的稳定条件
相位平衡的稳定条件为：
Байду номын сангаас
T (osc )
T ()
0SC
0
' osc
osc
()arctanQ0 2 0
——当相位平衡条件遭到破坏时，线路本身 重新建立起相位平衡点的条件。
在整堂课的教学中，刘教师总是让学 生带着 问题来 学习， 而问题 的设置 具有一 定的梯 度，由 浅入深 ，所提 出的问 题也很 明确
A
1
V iA
Vi
图3-1-2 满足起振和平衡条件时的环路增益
在整堂课的教学中，刘教师总是让学 生带着 问题来 学习， 而问题 的设置 具有一 定的梯 度，由 浅入深 ，所提 出的问 题也很 明确
3.1.2 稳定条件
平衡状态有稳定平衡和不稳定平衡，振荡器工作 时要处于稳定平衡状态。
如果振荡器在各种不稳定因素作用下，能在原平 衡点附近达到新的平衡，而一旦排除了不稳定因素 ，振荡器又能自动回到原平衡状态，则称这种平衡 状态是稳定的。
在整堂课的教学中，刘教师总是让学 生带着 问题来 学习， 而问题 的设置 具有一 定的梯 度，由 浅入深 ，所提 出的问 题也很 明确
互感耦合振荡器
根据振荡回路（相移网络）与三极管不同电极的连 接点分为集电极调谐型、发射极调谐型和基极调谐型。
+（+） - -
三种互感耦合振荡器
在整堂课的教学中，刘教师总是让学 生带着 问题来 学习， 而问题 的设置 具有一 定的梯 度，由 浅入深 ，所提 出的问 题也很 明确
X3异性
在整堂课的教学中，刘教师总是让学 生带着 问题来 学习， 而问题 的设置 具有一 定的梯 度，由 浅入深 ，所提 出的问 题也很 明确
相位平衡的稳定条件为：
Байду номын сангаас
T (osc )
T ()
0SC
0
' osc
osc
()arctanQ0 2 0
——当相位平衡条件遭到破坏时，线路本身 重新建立起相位平衡点的条件。
在整堂课的教学中，刘教师总是让学 生带着 问题来 学习， 而问题 的设置 具有一 定的梯 度，由 浅入深 ，所提 出的问 题也很 明确
A
1
V iA
Vi
图3-1-2 满足起振和平衡条件时的环路增益
在整堂课的教学中，刘教师总是让学 生带着 问题来 学习， 而问题 的设置 具有一 定的梯 度，由 浅入深 ，所提 出的问 题也很 明确
3.1.2 稳定条件
平衡状态有稳定平衡和不稳定平衡，振荡器工作 时要处于稳定平衡状态。
如果振荡器在各种不稳定因素作用下，能在原平 衡点附近达到新的平衡，而一旦排除了不稳定因素 ，振荡器又能自动回到原平衡状态，则称这种平衡 状态是稳定的。
在整堂课的教学中，刘教师总是让学 生带着 问题来 学习， 而问题 的设置 具有一 定的梯 度，由 浅入深 ，所提 出的问 题也很 明确
互感耦合振荡器
根据振荡回路（相移网络）与三极管不同电极的连 接点分为集电极调谐型、发射极调谐型和基极调谐型。
+（+） - -
三种互感耦合振荡器
在整堂课的教学中，刘教师总是让学 生带着 问题来 学习， 而问题 的设置 具有一 定的梯 度，由 浅入深 ，所提 出的问 题也很 明确
X3异性
在整堂课的教学中，刘教师总是让学 生带着 问题来 学习， 而问题 的设置 具有一 定的梯 度，由 浅入深 ，所提 出的问 题也很 明确
第5章正弦波振荡器PPT课件
U o 0
1 j L
y on
I o U o
U i 0
j C 1
1 j L
无源网络
依靠电容产生反馈电压构成的振荡器则称为电容三点式 振荡器，又称考毕兹振荡器。
依靠电感产生反馈电压构成的振荡器则称为电感三点式 振荡器，又称哈特莱振荡器。
构成三点式的基点是如何取出满足相位条件的正反馈电 压。
5.5.1 构成三点式振荡器的原则(相位判据)
假设: (1)不计晶体管的电抗效应； Z ce jX ce (2)LC回路由纯电阻元件组成，即 Z be jX be
锯齿波振荡器
应用范围：在发射机、接收机、测量仪器（信号发生 器）、计算机、医疗、仪器乃至电子手表等许多方面振荡器 都有着广泛的应用。
主要技术指标： 1.振荡频率f及频率范围: 2.频率稳定度:调频广播和电视发射机要求:10-5~10-7左右
标准信号源:10-6~10-12 要实现与火星通讯:10-11 要为金星定位:10-12 3.振荡的幅度和稳定度:
4.频谱(残波辐射): 讨论内容:从振荡原理入手研究振荡器判据、寻求振荡
条件的分析方法，讨论各种振荡电路，基本线索是振荡器的 频率稳定度。
5.2 反馈振荡器
右图是反馈放大
器的方框图,由该图知:
X o AXi' A(Xi X f )
X i
X
' i
A
X o
A(Xi FXo) AXi AFXo
一个电抗则性质相反。
三点式振荡器的相位判据：射同它反
5.5.2 电容三点式振荡器——考毕兹振荡器
图所示电路是电容三点式的典型电路。LC回路的三个 端点分别与三个电极相连，且Xce和Xbe为容抗，Xcb为感抗。 故属电容反馈三点式振荡器，又称考毕兹振荡器。
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其中，A0为当电源接通时的电压增益。
相位起振条件
起振过程: 微小的扰动电压经放大
选频
反馈
再放大
再选频 再反馈‥‥
如此循环,振荡电压就会增长起来,建立了振荡.
高频电子线路
稳定条件
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1、振荡建立后，振幅会不会无限增大？——“不会” 由于放大器的放大特性，在小信号放大时是线性的，而大
osc 1 LC
衰减系数 1
2Re0C
图3.1.1 （b）阻尼振荡波形
可见, 当谐振电阻较大时, 并联谐振回路两端的电
压变化是一个振幅按指数规律衰减的正弦振荡。其振
荡波形如图3.1.1(b)所示。
3.1.1
高频电子线路
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二、产生无阻尼振荡的方法 RLC并联谐振回路中自由振荡衰减（产生阻尼振
信号放大时是非线性的。放大信号的增大会使集电极电流 产生失真，谐振回路取出的电压是基波电流 Ic1和谐振电阻 的积。放大器的电压增益随信号电压增大而减小。直到 AF=1时，达到等幅振荡。
2、振荡建立后，电路工作于什么状态才达到平衡？ 因为平衡时，AF=1，且为大信号工作状态。这时放大器
的电压增益为
A Uc1 Ui
荡）的原因在于损耗电阻的存在。
若回路无损耗, 即 Re→o ∞，则衰减系数 →０，
回路两端电压为
c (t) VS cos osct （等幅正弦振荡）
所以产生无阻尼振荡的方法是： •正反馈的方法：利用正反馈不断地适时给回路补充 能量，使之刚好与损耗的能量相等，那么就可以获 得等幅的正弦振荡了；
•负阻法：在电路中引入一个具有负阻特性的器件，使 之等效电阻刚好与电路的损耗电阻大小相等，相互抵 消，以获得一个等幅的正弦振荡。
高频电子线路
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第四章 正弦波振荡器
主要内容
第一节 第二节 第三节 第四节 第五节 第六节
概述 反馈型LC振荡原理 反馈型LC振荡器 振荡器的频率稳定原理 高稳定度的LC振荡器 晶体振荡器
高频电子线路
第一节 概述
发射系统框图
主振器
缓冲器
高频 放大器
调制器
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高频功率 放大器
因而从 AF A0 (c )F 1 ，可以看出起振条件的大小决定平衡的工作状态。例如，
（1） A0F =2时， (c ) =0.5， c = 900 ，平衡于乙类放大状态； （2） A0F >2时， (c ) <0.5， c < 900 ，平衡于丙类放大状态； （3） 1< A0F <2时, 0.5< (c ) <1, 1800 > c >900 ，平衡于甲乙类放大状态。
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用途: 发射机中载波振荡器；超外差接收机中的本机振荡器；测
量仪器中的时间标准、频率标准等。
高频电子线路
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反馈型振荡器的基本原理
振荡的产生
一、并联谐振回路中的自由振荡现象
图3.3.1 中，Reo 是并联回路的谐振电阻。
在ｔ＝0以前开关S接通 １, 使 c (0) Vs 。在ｔ＝0
I im
gc (1 cosc )1(c )Rp
高频电子线路
稳定条件
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起振时的 A0 ，是小信号放大，通角 c = 1800 ，故 A0 = gc Rp 。 即
A A0 (1 cosc )1(c ) A0 (c )
进入平衡状态应满足
AF=1， A F 2n （n=0,1,2…n）
3.1.1
高频电子线路
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第二节 反馈型LC振荡原理
一、组成
反馈型LC振荡器是由调谐放大器和正反馈网络构成.
调谐放大器
A
正反馈网络
F
条件
①放大器必须是调谐 放大器,具有选频滤波 的功能
②反馈网络必须 是正反馈
高频电子线路
二、振荡的建立与起振条件
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高频电子线路
二、振荡电路的分类
RC振荡器
反馈型 LC振荡器
振荡器
正弦波振荡器
晶体振荡器 负阻型(100MHz以上)
按波形分
非正弦波振荡器
按原理分
按元件分
负阻振荡器是指直接把一个呈现负阻特性的有源器件与谐振回路相接， 以产生等幅振荡。
高频电子线路
三、主要技术指标 1、振荡频率； 2、频率稳定度； 3、振荡幅度； 4、振荡波形；
时, 开关S很快断开１, 接通２。
图3.1.1 并联谐振回路的自由振荡现象 （a）RLC并联谐振回路
3.1.1
高频电子线路
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在
R eo
1 2
L C
的情况下，t 0
以后,
并联回路两端电
压的表达式, 即回路在欠阻尼情况下的零输入响应为：
c (t) VS et cos osct
其中振荡角频率
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反馈型振荡器基本工作原理
实际中的反馈振荡器是由反 馈放大器演变而来，如右图。
若开关K拨向“1”时，该电 路则为调谐放大器，当输入信号 为正弦波时，放大器输出负载互 感耦合变压器L2上的电压为vf ， 调整互感M及同名端以及回路参
+VCC
+M
C
vo L
+
L2 vf
2
–
–
K
+
1
+ vi
声电 变换器
接收系统框图
高频小 信号放
大
混 频
前置 放大器
低频功率 放大器
中频 放大
解
低频电 低频功
调
压放大 率放大
本机 振荡
高频电子线路
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第一节 概述
一、振荡电路的功能
在没有外加输入信号的条件下，电路自动将直流电源提供的能量转换
为具有一定频率,一定波形,一定振幅的交变振荡信号输出。
起始振荡信号十分微弱，但是由于不断地对它进行 放大—选频—反馈—再放大等多次循环，于是一个与振 荡回路固有频率相同的自激振荡便由小到大地增长起来。
高频电子线路
1、起振条件
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振幅起振条件
A0F＞1
A F 2n (n=0，1，2，…，n)
物理意义是振荡为增幅振荡
物理意义是振荡器闭环相 位差为零，即为正反馈。
Rb2
–
Re
Ce
数，可以使 vi = vf 。
自激振荡建立的物理过程
此时，若将开关K快速拨向“2”点，则集电极电路和基
极电路都维持开关K接到“1”点时的状态，即始终维持着与vi 相同频率的正弦信号。这时，调谐放大器就变为自激振荡器。
高频电子线路
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在电源开关闭合的瞬间，电流的跳变在集电极LC 振荡电路中激起振荡。选频网络带宽极窄，在回路两端 产生正弦波电压vo，并通过互感耦合变压器反馈到基级 回路，这就是激励信号。