第4章负阻振荡器概述

超外差式无线电收信设备
第3章 正弦波振荡器
简单的正弦波电信号如常见的50Hz工频交流电，是通 过发电机转子励磁产生交变磁场，将机械旋转变为交流 电信号。 1903年，查尔斯.斯坦梅茨发明“高频机械交流发电机” 以产生无线电信号载波。 1905年，[加拿大]雷金纳德.费森登利用“高频机械交流 发电机”发明了连续波语音发射机。 现代电信号发生器为电子式，即通过电子电路产生。 正弦波振荡器就是模拟产生正弦波电信号的电子电路。 分类：反馈振荡器：利用正反馈原理，应用最广； 负阻振荡器：利用负阻器件负电阻效应，微波。
O 1
T (osc )
非线性特性： T(ωosc)>1 → T(ωosc)=1
小信号起振 大信号平衡
A
ViA Vi
4.1.2 稳定条件
振荡频率和振幅抵御外界环境 变化和电路参数变化等因素影响， 自动保持不变的条件。 振幅稳定条件 A点：
Vi>ViA→T(ωosc)<1 →Vf↘→Vi↘→Vi≈ViA Vi<ViA→T(ωosc)>1 →Vf↗→Vi↗→Vi≈ViA
第4章负阻正弦波振荡器
正弦波振荡器的应用： 发射机中的载波信号； 性能要求
超外差式接收机中的本地（本机）振荡信号； 振荡频率和振幅 准确性和稳定性 电子测量仪器中的正弦波信号源； 数字电路系统中的时钟信号源，等； 工业高频感应加热设备的正弦交变能源；
医用电疗仪器中的正弦交变能源，等等。 正弦波振荡器的电路特点： 无输入信号，自输出信号。
大功率和高效率
4.1 反馈振荡器的工作原理
反馈放大器：
比较器： X X i X f
' i
Xi
负反馈： X i' X i 正反馈： X i' X i
_
X i&o
Xf
反馈网络
自激振荡： X i' X i
X i 0, X i' X f
Xi
波形 振荡器
正弦波振荡器 非正弦波振荡器
反馈型RC振荡器 反馈式振荡器 反馈型LC振荡器 产生机理 石英晶体振荡器 负阻式振荡器
本章主要介绍反馈型RC、LC振荡器和石英晶体振荡器 的工作原理。
振荡器频率和振幅稳定度
振荡器主要技术指标： 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 注意：其中频率的稳定度尤为重要
T (osc )
1 B A
O
ViB
ViA Vi
B点：
不起振
Vi>ViB→T(ωosc)>1 →Vf↗→Vi↗→T(ωosc)>1→Vi↗↗→Vi≈ViA Vi<ViB→T(ωosc)<1 →Vf↘→Vi↘→T(ωosc)<1→Vi↘↘→Vi≈0 停振
振幅稳定条件：T (osc )
Vi
0
ViA
主网络
+
A(jω)
U o
-
反馈网络
+
kf(jω)
U f
-
激发振荡的因素：宽频谱脉动信号
接通电源瞬间的电扰动； 环路内电子器件的固有噪声； 建立振荡的条件：反馈环路选频放大 振幅起振条件：T (osc ) 1 相位平衡条件：T (osc ) 2nπ
(n 0,1,2, )
相同点：均为能量转换器（将直流能量转换为交流能量的形式）。 相异点： 1.放大器：必须外加激励信号才能进行能量转换。
振荡器：不需外加激励信号，靠电路本身进行能量转换
2. 放大器：将外加激励信号进行不失真的放大。 振荡器：靠电路本身激发出要求的信号产生具有一定频率、 波形和幅度的交流信号
2.振荡器的分类
环路增益的幅值与振荡振幅 的大小成单调反比变化。
4.1.2 稳定条件
相位(频率)稳定条件 正弦波相位与频率的关系 ( ) 假定不考虑周期性，则
φT(ωosc)=0 →Uf与Ui同相，ω=ωosc；
U i
+ U
f
主网络
+
A(jω)
U o
-
反馈网络
+
kf(jω)
U f
-
A( j)k f ( j)
U 若在特定频率上满足： U i f
则有振荡平衡条件：
主网络
反馈网络
●
+
jT (osc )
T ( josc ) T (osc )e
1
振幅平衡条件： T (osc ) 1
第4章负阻振荡器

4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 4.6 4.7
反馈振荡器的工作原理 LC正弦波振荡器 LC振荡器的频率稳定度 晶体振荡器 RC正弦波振荡器 负阻正弦波振荡器 寄生振荡、间歇振荡和频率占据
引言
一、振荡器的定义
振荡器——就是自动地将直流能量转换为具有一定波形
U i -
+
U o
-
C
+
L
●
Lf
U f
-
T (osc ) 2nπ 相位平衡条件：
(n 0,1,2, )
+ U f
4.1.1 平衡和起振条件
起振条件
振荡平衡条件描述了振荡器 U i 等幅输出时的状态，但并没有 反映振幅的大小和如何达到要 + Uf 求的振幅。 +
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。
二、正弦波振荡器的应用
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。
三、振荡器与放大器的区别
（1）发送设备
高频 振荡器
高频谐振 放大器
振幅 调制器
高频 功放
消息信号
换能器
低频 放大器
1、发射机主振级：产生高频等幅振荡信号，以 备 后面用于作为低频 “载波信号”。
（2）接收设备
几十µv~几mV
fI=fs-fo
1V左右
fs 高频谐振 放大器 混频器 fo 本地 振荡器 中频 放大器 检波器 (解调) 低频 放大器
基本放大器 （主网络）
正弦波振荡器：
无比较器、正反馈环： X i X f
自动产生、特定频率、等幅输出 起振 选频 平衡 振幅条件和相位条件
Xo
Xf
反馈网络
4.1.1 平衡和起振条件
平衡条件
环路增益： +
U U U f T ( j ) o f U U U i i o