第四章 正弦波震荡电路

C
C1 1P C2 0 .5 P
Cj
A1
C
R4
B
C5 1000P
Re visio n
R1
B
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10V R2
R3 20 04 She et of 平\ 教案\ 通信电路 \c irc uit\ 第四章. Dd Dra b wn By : A
1
C3 1000P
-1 5 V
2
3
u
A 4
1 f (t ) 2 LC
L Q
E D A 4
U
u
压控灵敏度：
f S u
1 T itle D
2L
3
4 D C
1
Size
2
Nu m b er B Da te: File:
15V
3
4 D
Cj
C Re visio n
D
C4 1000P
C1 R4
2 3 B 4A
2 9-Oc t-20 04 She et of B L F:\ 王平\ 教案\ 通信电路\c irc uit\ 第四章. Dd Dra b wn By : C 2
C1
B
Cb
Rb 2
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C4
B
L(C 3 C4 )
1 1 1 1 1 C 3 ' C1 C 2 C 3 C 3
Re
She et of 电路\c irc uit\ 第四章 . Dd Dra b wn By : A 1 2
C2
A 3 4
其中:
改变C4不会改变输出信号的幅值。
串联谐振频率：
1 fq 2 Lq C q
并联谐振频率：
fp 2 Lq
1
C 0C q C0 Cq

1
Xe
容性 容性
C0 2 Lq C q C0 Cq Cq fq 1 C0
fq
0 感性
fp
f
• 4.4.2 晶体振荡器电路
晶体振荡器分类
并联型：石英晶体作为电感元件接入电路中；
2
3
4
A
• 2. 密勒（miller）振荡电路
1 D
6 1~ 12 2u 3 00 p
2
3
Uc c
4 D
C
Cgd
C
B Re visio n
1 0M 2 . 2K
B
0 . 02 u
She et of 1M Hz 第四章. Dd Dra b wn By : A 1
2
3
4
A
• 3. 泛音晶体振荡电路
1 D 2 3 4 D
re
She et of B 通信电路\ c i rc ui t \ 第四章. Dd Dra b wn By : A 1
Cb ' e b
R' L
L
C1 C' 2
r' e
uc
2
3
4ຫໍສະໝຸດ Baidu
_ A
uc A ui gm A gm R // r ' ' g g L e 1 ' 2 ge ' n ge re uf F n uc 起振条件： AF 1
' L ' e
回路谐振时：
' ngm g'L ge 1 ' gm g L nge n 1 振荡频率： 0 LC ' C1C2 C ' C1 C2
F 取值一般为1/8～1/2
• 3. 电感三点式振荡电路（Hartley电路）
1 2
UC C
3
4
T itle
D
L3 Rb1 3 Nu mb er Cc
C1
Re 0
1 2
RL
L
Rb 2
Re
A
路\c irc uit\ 第四章. Dd Dra b wn By :
A 1
She et
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3
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Nu mb er C r
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2
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4
D C +
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2 4-Oc She et of B t-20 04 F:\ 王平\ 教案\ 通信电路\c irc uit\ 第四章. Dd Dra b wn By : A 1
第四章 正弦波振荡器
• 4.2反馈振荡原理
F 1 1. 起振条件： A F 1 A
Xi Xf
放大器A 反馈网络F
Xo
幅度平衡条件
2.振荡平衡条件:
A F 2n 相位平衡条件
3. 平衡状态的稳定性和稳定条件
稳定的平衡状态
不稳定的平衡状态
F A
1
A
uiA ui
F A
C0
Re vi si o n
C
RL C2
B R e
B
Cb
Rb Da 2 t e:
Fi l e:
Re visio n
B
B
She et of 教案\ 通信电路\c irc uit\ 第四章. Dd Dra b wn By : A 1
04
Re
C2
3
4
A
特点： 1. 振荡回路与晶体管、负载之间的耦合很弱，所以外电路 中的不稳定参数对振荡回路的影响很小。 2. 1 Cq (C0 C L ) C1C 2 f0 CL C 2 Lq C C1 C 2 Cq C0 C L 3. 频率稳定性好。
C j 0 ：变容二极管偏置电压 u 0 时的电容； U B ：变容二极管PN结的内建电位差； n ：变容二极管结电容变化指数。
变容二极管的表示方法：
Cj Cj
若变容二极管两端加反向电压：
u UQ u
t UQ Um cost C j0 Cj U Q U m cost n (1 ) t UB C j0 CQ n U B UQ n U m ( 1 m cos t ) n ( ) (1 cost ) UB U B UQ
4.6 集成电路振荡器
• 4.6.1 差分对管振荡电路
• 4.6.2 单片集成振荡电路E1648
4.4 晶体振荡器
• 4.4.1 石英晶体的阻抗频率特性
石英晶体的特性：
1. 品质因数高，固有频率稳定； 2. 晶体振动的多谐性。 等效电路： A.
Lq
特别大；
Cq
很小； C0
Cq
B.
q Lq Qq 125000 ~ 250000 rq
都由晶体的尺寸决定, 因而谐振频率非常稳定.
1. 放大器工作在甲类； 2. 是否满足起条件和振荡的幅值平衡条件； 3. 是否满足振荡的相位平衡条件（即正反馈）； 4. 是否满足振荡平衡的稳定条件； （主要考虑相位稳定条件）
• 4.2.4 振荡器的频率稳定度
4.3 LC振荡器
Nu mb er
• 4.3.1 互感耦合振荡器
• 4.3.2 三点式振荡器
u u
U m m U B UQ
调制深度
• 4.5.2 变容二极管压控振荡器
UCC
. .
4
变容二极管的控制电压：
V
D
D C CC
uU
U u
U u f C 1 f (t ) L C T 2 L1C f0 B CC C j N R u C C1 CC C j C S
Cb ' e b
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R' L
L C2
3
Re
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Cb ' e
4
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A
2
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C
1
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3 Re vi si o n
4
D C B
+
' C2 C 2 C b' e
' RL RL // Re 0 1 re ' re 2 ( Re // re ) 2 n n C1 n ' C1 C 2
D
D C
1
2 Re visio n
3
3 L1 2 L2
4
D C B R
Size B
C
Re 0
RL
Da te: File:
2 4-Oc 04 She et of Ce t-20 L1 B C F:\ 王平\ 教案 \c irc uit\ 第四章. Dd Dra b wn By : 2 \ 通信电路
C
3
1 1 1 1 C C1 C2 C j
• 4.5.3 晶体压控振荡器
1 D Re visio n C B 2 3
Cj
4 D C
C1 C2
1 A 2 3 B 4 A
优点：中心频率稳定度高。 缺点：频率控制范围很窄。
t of wn By :
只在串并联振荡频率之间可调。
频率控制范围的扩展： 1. 晶体与电感串联； 2. 晶体与电感并联。
串联型：石英晶体作为短路元件接入电路中。
• 1. 皮尔斯（pierce）振荡电路
1 D 2
UC 3C
4 D
1 D 2 3 4 D
Lc Rb1 Cc
Cq C1
C
T itle
C
C
Lq
Si ze
C 1 m b er Nu
B 2 7-Oc t -20 04 R She et of L R 0 : F: \ 王平\ 教案\ 通信电路\ c i rc ui t \ 第四章. Dd Dra b wn eBy A 1 2
2. 频率稳定度不高。
例4.3： 例4.4：
• 4. 克拉泼(clapp)电路
1 D 2
UC C3 RC
4 D
Rb1
C
C3
C
C1>> C3 , C2 >> C3
C1
B
0
Cb
Rb 2
Re visio n
L C2
3 4
R BL
1 LC
1 LC3
She et of 路\c irc uit\ 第四章. Dd Dra b wn By : A 1 2
1. 电路组成法则
1 Xbc 2 D Re visio n C ＋
＋
Xbe
2
－
3
3
4
D C B
2 2-Oc t-20 04 She et of F:\ 王平\ 教案\ 通信电路\c irc uit\ 第四章. Dd Dra b wn ByB : A 1
Xce4
A
X be X bc X ce 0 X beU ce jX beU ce 0 U f U be X ce j( X be X bc ) X be 0 X ce
Nu mb er
L Cc
C1
Re visio n
C3
D
C
Size B Da te: File:
B
C
C
L
B Re 2 7-Oc t-20 04 She et o f C C3 B F:\ 王平\ 教案\ 通信电路\c 1 irc uit\ 第四章 . Dd Dra b wn By :
C2
2 3
B
er
Cb
1
B
A uiA ui
A: 稳定的平衡点 B: 不稳定的平衡点
振幅稳定条件：
F A ui
ui uiA
0
相位稳定条件：
2
0

ui uiA
2
0

并联振荡回路的输出电压与输入电流的相位差
满足以上关系
串联振荡回路的回路电流与输入电压的相位差
• 4.2.3 反馈振荡电路的判断方法
F 取值一般为1/10～1/2
L L1 L2 2M
电容三点式和电感三点式振荡器的优缺点： 电容三点式振荡器 优点：输出信号中的高次谐波分量小，输出波形好。 缺点：1. 反馈系数与电容有关，如果改变电容调整振
荡频率，有可能影响起振。
2. 频率稳定度不高。 电感三点式振荡器 优点：改变电容调整振荡频率时，不会影响起振。 缺点：1. 输出信号中高次谐波分量多，输出波形较差。
C
Re visio n C 1
L
C
She et of 第四章. Dd Dra b wn By :
B
C3
B
C2
A1 2 3 4A
L,C1组成回路的作用： 使频率小于所需信号频率的信号不满足振荡的 相位平衡条件。
• 4. 串联型晶体振荡器
1 D 2
UC 3 C
4 D
R
Cc
D
1
2
3
4
T itle
C
Rb1
Xbe与Xce为同性质的电抗，Xbc为异性质的电抗。
• 2. 电容三点式电路（coplitts 电路）
1 2
U3 CC L
4 D
T itle D
Rb1
Size B Da te: File: B
C
Cc
C
D C
1
2 Re visio n
3
4
Nu mb er
C1 C2
3 4
D C B
Cb
2 4-Oc t-20 04 She et of B F:\ 王平 \ 教案 \ 通信电路\c Dra b wn By : R Re visio n Birc L uit\ 第四章. Dd
Re
A
1 1 1 1 其中: C C1 C 2 C 3
缺点：调节频率时会改变电路的接入系数，从而使 输出信号的幅值不稳定。
• 5. 西勒(seiler)电路
1 D 2
UC C 3 RC
4 D
C1 , C2 >> C3 , C4
Rb1
C
C3
C
0

1 L(C4 C 3 ' ) 1
e
L2 L4 Cb
B
A
1
2
1
4
A
C
RL
Rb 2
B
起振条件：
Re
Re vi sio n
1
A She et
信电路\c irc ui t\ 第四章. Dd Dra b wn
1
振荡频率：
2
of By :
0
3
4
1 LC
A
1 ' gm g L nge n L2 M F n L1 L2 2 M
Rb 2
Re visio n
A 1
4 A
-20 04 She et of A 平\ 教案\ 通信电路\c irc uit\ 第四章 . Dd Dra b wn By : 1 2
Re
3
C2
4
A
4.5 压控振荡器
• 4.5.1 变容二极管
特点：结电容随反向电压变化。
C j0 Cj u n (1 ) UB