第三章正弦波振荡器

0～90o 在之间变化，最大不超过 90o 。
ui
uo
2、RC串联电路：
R1 C1
ui R2
C2 uo
R1 R2 R C1 C2 C
Z1 R 1
jc
Z2
1 R
1
jc
1
R
jcR
U0
Ui
Z2 Z1 Z2
R
1 1
jc
R
jcR
R
1 jcR
3
1
jRc
1
Rc
令 o 1
Rc
则
U0
Ui
０
网络ωO
输出
Uf
反馈网络
U０
Fｕ
Fu
Uf
U0
③振荡频率： ＝０＝ １
LC
２、振荡平衡条件：
当
Uf
＝
Ui
时，振荡器才能维持振荡。
而
Au
Uo
Au
e
jA
Fu
Uf
Fu e jf
Au
Ui
Fu
Uf
1
Uo
………….维持震荡.
Ui
振荡平衡条件： AU' F＝１ 振幅条件 A f 2n (n 0,1,2,3.......)
（四）改进型电容反馈三点式振荡器 １、克拉泼电路：
（１）电路：
Ｃ１
Ｃ３
Ｌ Ｃ２
（２）特点：①解决了调节频率时改变反馈系数
的问题。
②减小对Ｃｏ、Ｃｉ振荡频率的影
响频稳度高。
11
1
1
C C3 C1 C0 C 2 Ci
当 C3 C1. C3 C2. 时
而 C C3. 0 1
LC 3
③缺点： ａ．Ｃ３不能太大，所以调节频率范围窄、波 段窄。
注：
C2 C1
PC
C C1
C1
C2
C1
＝ C2 C1 C2
Pu
Uf Ub
I I
1C2
1
C1
＝ C1 C2
４、振荡频率：
0 1
LC
C C1 C2 C1 C2
５、特点： ①优点：容易起振、输出波形好、最高振 荡频率高。 ②缺点：改频不方便、频段窄、Ｃｉ、Ｃ对 频率有影响、频稳定度差．
间的差值。
①绝对频偏： f＝f f 0
f
②相对频偏：
＝f
f0
f0
f0
2、频率稳定度：指一定时间内和一定的条件下
f max
相对频偏的最大值。
f 时间
①长期稳定度：一天以上至一月、年。 产生不稳定的原因：元件老化、温度、 环境变化。
用途：国家天文台、授时中心、计量单位。
②短期稳定度：一天以内 产生不稳定的原因：电源电压变化、温度变 化、振动等。
①采用恒温槽：自动调节温度、保持恒温。 ②采用负温度系数元件：起温度补偿作用。 ③采用温度系数小的元件：减小温度变化影
响。 2、采用密封工艺减小温度变化和大气压的变化
的影响. 3、提高元件的机械强度：
①热滲银法做电感：形变小、膨胀系数小。 ②采用固态电容
4、合理安排电路： ①采用稳压性能好的电源。 ②管子与回路耦合松。 ③加缓冲级（射随器）
②三个电抗可以是单个电抗性元件，可以
是振荡系统充当。
２、相位平衡： 回路谐振时：
X１＋Ｘ２＋Ｘ３＝０ Ｘ１＝－Ｘ２＋Ｘ３
而
Uf
＝ｊＸｊ２Ｘ＋２Ｘ３
U ０＝－ＸＸ２１
U０
（如图示，所规定的电压方向）
为满足相位条件：即U f与Uｉ同相。则U f必须
与U０反相
所以：X2与X１必须是同性质电抗。
又 回路谐振
由电路中的分布参数，管子间电容等构成了 正反馈而引起的振荡。
克服的办法： 见教材P156 2、间歇振荡：振荡器时而振荡，时而停振的
现象。 产生的原因：由自偏压电路元件值选择不当
造成的
偏置电压跟不上振荡振幅的变化 克服的办法：见教材P158 3、频率占据：
不要求
七、RC振荡器
1、RC相移特性：
随着信号频率的变化，单节RC电路的相移
第三章 正弦波振荡器
大纲要求：
熟悉反馈振荡器的工作原理，掌握 LC振荡器，石英振荡器等电路的组成，熟悉 其工作原理及性能特点，了解稳频及稳频措 施，了解寄生振荡的产生与消除途径。
一、概述 （一）分类： 1、按工作原理分
反馈振荡器：利用正反馈网络 负阻振荡器：利用负阻效应
反馈振荡器：利用正反馈网络将放大器的输出信
②角频率：
0
1
LC
③特点：ａ．优点：容易起振、输出电压
大、结构简单、调频方便。
ｂ．缺点：高频工作时分布电容
影响大、输出波形差频稳
性较差。
三、LC三端式振荡电路
－ •
（一）电路的组成原则
＋
Ui
U０ X１ －
＋
• ＋•
I
Uf X２
X３
＋
１、一般结构：
－
－
•
①谐振回路的三个引出端分别与晶体管的
三个电极连接，故称为三端式振荡器。
X3必须是与Ｘ１、Ｘ２
异性质的电抗。
３、三端式振荡器的组成原则：
与发射机相连的为两个不同性质的电抗， 按在集电极与基极之间的电抗与前两者为异性 质电抗。
即：Xce与Xbe为同性质电抗 Xbc与Xce、Xbe为异性质电抗
（二）电感反馈三点式振荡器（哈特莱电路）
１、电路组成：原理电路
T C1
Vi
④选管时， fT f振
⑤加屏蔽
六、寄生振荡器和间歇振荡器及频率占据
1、寄生振荡：
在放大器或振荡器中，有时会产生某种不
需要的振荡信号
寄生振荡
①低频寄生振荡：由扼流圈、隔直流电容和
滤波电容等形成了正反馈环路而引起的振
荡。
（实际情况非常复杂，需长期实践摸索）
克服的办法：见教材P156 ②高频寄生振荡：
CL越大， fN 就 越靠 近 fS ，频稳度越好．
②特点：
ａ．回路标准高，自动调整能力强。
ｂ．Ｑ值极高，稳频作用强。
晶体稳频 的原因
ｃ．接入系数小，受外界影响小。
（二）晶体振荡器
并联晶体振荡器：振荡频率略高于 fs
分类
等效为电感。
串联晶体振荡器：振荡频率略等于 fs
等效为高选择性短路元件。
Uf
Ube
Uce与 Ube 反相，而在C２、L支路中为感性，故
IL
滞后
Uce９
0o
，而由 IL在C２上产生的
Uf
又
滞后 IL９0o
，所以
Uf
与
Ube
同相。
３、起振条件： Au Fu 1
Au U0 yfe Re' yfe Pc 2 QL 0L
Ui
起振条件： yfe Pc 2 QL 0L C1 1 C2
I９0o ，U f与
Ube
同相。
３、起振条件： Au Fu 1
yfe
Ube
R'e
Au
Fu L2 L1
Ube
Au Fu yfe PL2 Re L2 1 L1
yfe PL2 QL 0L L2 1
L1
考虑互感：
PL L1 L
PL L M L1 L2 2M
Fu L2 M L1 M
Vf
Vo
C2
T
L1
Vo
C
Vi
Vf
L2
（a）电容三点式
（b）电感三点式电路
电路
X3
T
Vo
X1
Vi
X
2
Vf
（c）一般化三点式 电路
2、相位平衡条件：
U0
Ube
I
Uf
电感支路：电压超前电流９0o
电容电路：电流超前电压９0o
U0与 Ube 反相，LL、C支路中为容性，故 I超前
Uce ９0o 而由于在Ｌ２上产生的电压 Uf 超前
４、振荡频率：
0
1
L1 L2C
1 LC
考虑互感：
L L1 L2 2M
通常不考 虑互感
５、特点：①优点：容易起振、输出电压幅度大、 调节频率容易、且调谐频段宽。
②缺点：最高振荡频率低、输出电压 波
形差。 （三）电容三点式振荡器（考比兹电路）
１、电路组成： 投影
2、相位平衡条件：
IL
Uce
晶体只能工作于 fs上或略高于 fs的频段内。 不能低于 fs和高于 fP的频段内－频稳度差。
１、并联晶体振荡器
①皮尔氏振荡电路
VCC
LC CC
RB1
T C1
CB
RB2 RE C2
RL
图（a）实际电路
T
RE
Lq
rq
晶体 Cq C0
C1 RL
C2
图（b）交流电路
②压控电路 a.变容二极管：符号
特性曲线
达到平衡、振幅停止增长。
C、实质是管子的自限幅作用。
4、稳定条件：即当外界因素影响振荡器偏离
平衡条件后，能否回到原来的平衡状态。
①振幅平衡稳定条件：在平衡点放大器的增
u 益振幅 （Au～ i ） 特性具有负斜率。
T osc
B
A
1
0 ViB
ViA
Vi
3-1-3硬激励工作的环路增益特性
ddu 0 即：
100Ω
150μH
160PF 20/5PF
2.2KΩ 20KΩ
0.03μF
+12V
140PF
C1 C2
C3
C1 C2
L
C3
1.6KΩ
0.03μF
（a）
（b）
3、晶体使用注意事项： ①电路应工作在标称频率，频稳度高。 ②激励电平应在额定范围内。 ③焊接时时间应尽可能短，防止损坏。
五、振荡器的频率稳定度 （一）频率稳定度的定义：（两个方面的含义） 1、频率准确度：指实际振荡频率与标称频率之
0.01μF 16KΩ 3KΩ
t0 1MΩ 9.1KΩ
R
C
号反馈到输入端来控制能量转换，
产生等幅持续的振荡信号。
负阻振荡器：将负阻器件接到谐振回路上，用来
抵消回路中的损耗电阻，从而产生
等幅持续震荡信号。
从本质上说：反馈振荡器也是一种负阻振荡
器，它不是用负阻器件，而是用反
馈能量来抵消损耗。
高频振荡器：LC谐振回路作为
2、按振荡频率分 重点讨论 振荡系统。
低频振荡器：RC相移网络作 为一般介绍
Au
be
A u
1 F
u
②相位平衡稳定条件:在平衡点 f 曲
线的斜率为负值.
即 d df
0 f f 0.1
T
0
ocs
T 0 ocs
图3-1-4
满足相位稳定条件的 T 特性
关键:外界干扰为 h ．而相移为 -
相抵消重新达到平衡．
５、互感振荡器介绍：（投影）
①平衡条件：正反馈。
３、起振条件：正反馈 相位条件
①相位条件：
放大器
Ube
反相
U０
反馈网络 反相
Uf
同相
②振幅条件：振荡必须逐渐增强
即
Uf
Ube
起振的振幅条件是：
Au Fu 1
③自动限幅：a. 正当刚开始：振幅小、管子甲类
工作、Au 大、使 Au Fu 1
b.振荡加强：信号大、管子工作在
甲乙类、AU减少、使 Au Fu＝1
3
j
1
0
当 o
时
U0
Ui
1 3
0
即 uo与 ui 之
间的相移为零
3、RC相移振荡器
R
R
•
_
A
CC C • • •
R
R
•
RC移相式振荡电路
4、文氏桥振荡器
A R
c
B•
•
A
•
R
c
C
•
Rt t0 Rt
•
uo
•
D
（a）
A
•
Rt
R
B• C
•
R
• _
C A
R1
C
••D
• • Uo _
（b）
A•
Fu C1 C0 C 2 Ci
四、晶体振荡器 （一）石英晶体及等效电路： １、石英晶体的特性： ①具有稳定的物理、化学性质（频率稳定 性好）。 ②具有压电效应和反压电效应（可做成谐振 器）。 ③具有很高的回路标准性，因而有很高的 平稳度。
２、符号：
３、等效电路： ①等效电路：
Xcr
0
s p
Cq
CL
C0 Lq
rq
图３-４-３晶体的阻抗曲线
图３-４-４并联ＣＬ后 晶体的等效电路
s 1
LqCq
P
s
1
1 2
Cq C0
Cq
C
很小．
0
s 与 P 间隔小．
指出：实际应用时，晶体通常应并联负载
电容CL．
此时，
fN
fs1
wenku.baidu.com
1 2
C
Cq 0 CL
外壳上标明的振荡频率 曲线越陡，自我调整能力越强．
振荡系统。
正弦波振荡器 3、按波形分 非正弦波振荡器
（二）用途：
1、各类电器、仪表、通信、导航等设备中。
2、医疗设备中大量应用：冲击波碎石机。
3、工农业生产中：炼钢、驱虫。
（三）技术指标： 1、频率准确度、稳定度
绝对稳定度 短期
中期
相对稳定度 长期
2、频率范围： 3、振幅稳定度： 4、输出功率、效率：
用途：仪器、仪表、设备的技术指标的衡量。
③ 瞬时稳定度：秒或毫秒以内。 原因：振荡器内部噪声引起的。
用途：精密测量仪器、仪表的技术指标的衡量。
（二）产生频率不稳定的原因 1、振荡回路参数的变化 2、晶体管参数的变化 ①温度变化②湿度变化、大气压变化 ③机械振动④电源电压变化 ⑤电磁干扰
（三）稳频措施 1、减小温度变化的影响：
ｂ．调节Ｃ３改变了接入系数，R'e改变，振幅
改变．
２、西勒电路： （１）电路：
Ｃ１
Ｃ３
Ｃ４ Ｌ Ｃ２
（２）特点：①调整伏在接入系数－C3，调节频 率－C4
C3<<C1，C3<<C2
②频稳度高、振荡频率高、频段宽。 ③振幅平稳、波形好。
C C4
1
1 1
1
＝ C4 1
C3
C1 C0 C2 Ci C3
Cj
Cj
Cj0
1 u
•CjD
UD
0 VD
U
特点：其电容量将随所加反向电压的变化
而变化。
b.实用电路：P147 3－4－7
（电视机电调谐高频头的本振电路）
③泛音晶体振荡器：
C1
L
Ｃ２
LC1谐振于3～5次泛音频率之间 抑 制低于5次谐波的振荡频率，如基波和 三次谐波
2、串联晶体振荡器：
f振＝fS 晶体为高频选择性短路元件。
用途不同、对技术指标的要求不同 二、工作原理：
1、反馈式振荡器的组成
①从放大器到振荡器； 开关“S”在“1”住时—放大器 开关“S”在“2”住时—振荡器
决定频率的网络
Vcc
Rb1
s 2
Cb
•
Uo L
•
L1
Uf
1
Ui
Rb2
Ce
Re
放大器
反馈网络
反馈控制电路
②组成框图:
Ui
放大器
AU
U 决定频率的