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通信电子线路 第 05 章 正弦波振荡器

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正弦波振荡器-通信电路-课件-05

正弦波振荡器-通信电路-课件-05
17
相位平衡条件决定振荡频率
讨论：
(
osc )
o i f
gm o f 2n n 0,1,2
并联谐振回路的相频特性
0 o arctgQ 0 除 o 外， 晶体管跨导gm和反馈系数F的相角几乎不随频率 的变化而变化，令
h gm f i f
相位平衡条件简化为
o h 2n
n=0,1,2„
18
相位平衡条件决定振荡频率讨论（续）
（1）振荡器要产生振荡，必须同时满足振荡的起振条 件和平衡条件。平衡条件是产生振荡必要条件。 （2）若假设：
vCE

M
Re
vBE
C
L

VCC
互感耦合 LC 振荡器实际是含正反馈的谐振放大器，正反馈靠变压器初、 次级线圈同名端保证。
8
振荡的产生--初始阶段(小信号）
反 馈 放 大 器 反馈振荡器原理框图
V f ( s) F s Vo ( s ) Vi ( s ) Vs ( s ) V f ( s )
6
振荡器 概述（续）－分析方法
（5）分析方法： 正弦波振荡器是一个含有非线性元件和储能元件的闭 环系统，或说是一个非线性动态网络，要对它进行分 析，至少需求解一个二阶以上的非线性微分方程。 为便于定性分析振荡器的振荡特性，在进行电路分析时， 仍采用电路参数的准线性分析法和零极点分析法。 在振荡的初始阶段，系统内流通的信号比较微弱，因 此，可以引用线性系统的分析方法－－传递函数，来 确定这一时期振荡器的工作状态。 振荡建立后，用准线性方法（如用表示基波电流与基波 电压的关系的平均跨导代替跨导，采用线性方法）分析。

正弦波振荡器PPT课件

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。

通信电子线路Chapter5正弦波振荡器

通信电子线路Chapter5正弦波振荡器

必须强调指出： 必须强调指出：相位稳定条件和频率稳定条件实质上是 一回事。因为振荡的角频率就是相位的变化率， 一回事。因为振荡的角频率就是相位的变化率，所以当振荡 器的相位变化时，频率也必然发生变化。 器的相位变化时，频率也必然发生变化。 (ω = d) 如果由于某种原因，相位平衡遭到破坏， 如果由于某种原因，相位平衡遭到破坏，产生了一个很 小的相位增量+ ， 小的相位增量 ，这就意味着反馈电压超前于原有输入电 压一个相角,相位超前就意味着周期缩短 频率不断地提高。 压一个相角 相位超前就意味着周期缩短,频率不断地提高。 相位超前就意味着周期缩短 频率不断地提高 反之，如果为负，即滞后于原输入电压,同理将导致频率 为负 反之，如果为负，即滞后于原输入电压 同理将导致频率 的不断降低。 的不断降低。 从以上分析可知，外因引起的相位变化与频率的关系是： 从以上分析可知，外因引起的相位变化与频率的关系是： 相位超前导致频率升高，相位滞后导致频率降低， 相位超前导致频率升高，相位滞后导致频率降低，频率随相 位的变化关系可表示为 ω
2 8
o
由上分析知，反馈型正弦波振荡器的起振条件是： 由上分析知，反馈型正弦波振荡器的起振条件是：
AoF >1
振幅起振条件 Ao F > 1 ) A +F = 2nπ (n = 0, ±1,
相位起振条件
其物理意义是： 其物理意义是：振幅起振条件要求反馈电压幅度vf要 一次比一次大，而相位起振条件则要求环路保持正反馈。 一次比一次大，而相位起振条件则要求环路保持正反馈。
F
即出现AF＞1的情况 于是振幅就自动增强， 的情况。 即出现AF＞1的情况。于是振幅就自动增强，从而又回到 VomQ。因此Q点是稳定平衡点。 点是稳定平衡点。 因此 点是稳定平衡点

第5章5.1-5.3_正弦波振荡器

第5章5.1-5.3_正弦波振荡器
接通电源瞬间引起的电压、电流突变，电路器件内部噪声等 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 （从无到有） 路，这就是激励信号。 尽管起始振荡信号开始十分微弱，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
§5.2.1 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
us
当AF=1时，振荡进入平衡状态
Σ
uf
ui
放大器
A（jω ）
uo
反馈网络
F（jω ）
起振
平衡
§5.2.2 起振条件
振幅起振条件
(n 0, 1, )
相位起振条件
其物理意义是：振幅起振条件要求反馈电压幅度vf要 一次比一次大，而相位起振条件则要求环路保持正反馈。
以上分析了保证振荡器由弱到强地建立起振荡的 起振条件；保证振荡器进入平衡状态、产生等幅振荡 的平衡条件。
实际上，平衡状态下的振荡器仍然受到外界因素 变化的影响而可能引起幅度和频率不稳。因此，还应 该分析保证振荡器的平衡状态不因外界因素变化而受 到破坏的稳定条件。 稳定条件也分为振幅稳定与相位稳定两种。以 下分别讨论之。
要维持一定振幅的振荡，反馈系数F应设计得大一些。一般
取
1 2
~
1 8
，这样就可以使得在 A o F ＞1时的情况下起振，而后随
着振幅的增长A0就向A过度。直到振幅增大到某一程度，出现 AF=1，振荡就达到平衡状态。 由上分析知，因此，起振阶段要求：

正弦波振荡器

正弦波振荡器
的负担。
设计实例分析
RC正弦波振荡器
适用于低频信号源，电路简单，但频率稳定性较差。
LC正弦波振荡器
适用于高频信号源，频率稳定性较高，但电路较为复 杂。
石英晶体振荡器
具有极高的频率稳定性和精度，广泛应用于各种高精 度测量和控制系统。
05
正弦波振荡器的调试与测试
调试步骤
01
检查电路连接
确保所有元件都正确连接，没有短 路或断路。
相位平衡条件
正弦波振荡器的相位平衡条件要求系统内部的相移与反馈路径上的相移之和为 整数倍的圆周，即相移之和必须等于2nπ（n为整数）。
幅度平衡条件
正弦波振荡器的幅度平衡条件要求系统内部的增益与反馈路径上的衰减之比等 于1，即系统内部的放大倍数与反馈路径上的衰减倍数相等。
04
正弦波振荡器的设计
设计流程
奈奎斯特判据
奈奎斯特判据通过分析系统的开环频率响应，判断闭环系统的稳定性。如果系统的开环频率响应在复平面的右半平面 没有极点，则闭环系统是稳定的。
伯德图判据
伯德图判据通过绘制系统开环频率响应的幅值和相位图，观察幅频特性和相频特性的变化趋势，判断系 统是否具有足够的相位裕量和幅值裕量以保证稳定性。
相位和幅度平衡条件
正弦波振荡器的应用
01
02
03
信号源
正弦波振荡器可作为各种 电子设备和系统的信号源， 提供稳定的正弦波信号。
通信
在无线通信领域，正弦波 振荡器用于生成载波信号， 实现信息的传输。
测量
正弦波振荡器产生的信号 可用于各种电学、磁学和 光学测量。
正弦波振荡器的分类
按照频率调节方式
01
分为固定频率和可调频率正弦波振荡器。

通信电子线路电子教案

通信电子线路电子教案
Βιβλιοθήκη 设实际工作频率为f1，标称频率为f0
绝对频率偏差： f f1 f 0 相对频率偏差：
f1 f 0 f f0 f0
频率稳定度：在一定时间间隔内振荡频率的相对变化 量，即
f f0 f0
( 时间间隔）
对频率稳定度的要求视用途而异，一般的 短波、超短波发射机的相对频稳度为10-4~10-5 数量级；电视发射机为10-7数量级；卫星通信 发射机为10-9~10-11数量级。普通信号发生器为 10-4~10-5数量级，高精度信号发生器为10-7~10-9 数量级。用于国家时间标准的频率源，要求在 10-12数量级。
ui
ui u0
uf
X1 X2
uf
X2
u0 I
X3 X1
I
X3
二、 电容三端式振荡器
UCC LC R1 Cb R2 Ce Re C2 C1 L
R1、R2、Re 为直流偏置电阻；振荡产 生后作为自偏压电阻，稳幅作用。 Lc高频扼流圈，防止电源旁路 Ce旁路电容、Cb 隔直流电容 L 、C1、C2 构成谐振回路，决定振 1 荡频率：
5.3.2 三端式振荡器
一、三端式振荡器构成原则：
X1、X2、X3组成谐振回路 谐振时： X1+X2+X3=0 回路电流处处相同＝I Uf X2 X2 F U0 X2 X3 X1 U0 X X AF ( 2 ) A 2 Uf X1 X1 ∴构成正反馈：X1、X2为同性质电抗 uf
三、电感三端式振荡器
ui
L2 C
u0
L1
Ui g ie
gmUi
goe
gL'
U0
L1 L2 C
Uf gie 1 1 , 其 中L L1 L 2 2M LC gm 回归比 T g m Z ce F F 通过改变回路电容调 ' 2 goe g L F g ie 整频率时，基本不影 Uf L2 M 响F；但产生信号的频 其 中F ＝ 率较低；由于反馈电 U0 L1 M 压取自L2，使输出含 紧耦合时，反馈系数为线圈匝数比 有较大的谐波电压。

通信电子电路正弦波振荡器分析课件

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 。

高频电子线路正弦波振荡器.ppt

高频电子线路正弦波振荡器.ppt
• 反馈式振荡的基本原理 • LC正弦波振荡器 • 晶体振荡器
第一节 反馈式振荡的基本原理
一、反馈振荡器的组成
下图所示是一个反馈式放大器的框图。它由放大器和
反馈网络组成。U•o
•
是放大器输出电压，U
i
是放大器输入
电压，U•
f
是反馈网络输出反馈电压，
•
U
i
是外加电压。
5
•
放大器的增益为
•
A
U
•
o
反馈系数F为
克拉泼振荡器与前述的电容三点式振荡器的主要区别是在电感支路 内串入了一个小电容C3，且C3<<C1、C3<<C2。因此回路总电容 C≈C3.
振荡器的工作频率
由于C3<<C1、C3<<C2，谐振回路中三个电容C1、C2 、C3串联，
串联后的等效电容为
C
1
1 1
1
C1C2C3
C3
C1C2 C2C3 C1C3 1 C3 C3
为了克服克拉泼电路的缺点，提出了西勒电路。如下图所 示。西勒电路是在克拉泼电路基础上，在回路电感L两端 并入一个小电容C4(参数值满足C1、C2远大于C4和C3)。
回路的等效电容为
C (C1串C2串C3 )并C4
1
1 1
1
C4
C1C2
C1C2C3 C2C3 C1C3
C4
1
C3 C3
C3
高频电子线路
High-frequency Electronic Circuits
浙江万里学院电子信息学院 高小能
1
第5章 正弦波振荡器
• 不需外加输入信号,便能自行产生输出信号的电路称为 振荡器.

《高频电子线路》课件—05正弦波振荡器

《高频电子线路》课件—05正弦波振荡器

相位条件判断：
图5.2.2 例5.2.1图
e1 c1 b2 e2 (e1)
可见电路是负反馈，不能产生振荡。
怎样修改才能能产生振荡？
5.2.2 三点式振荡电路
三点式振荡器的工作频率可达到几百兆赫。
一、电路组成法则（相位条件）
在三点式电路中，ＬＣ回 路中与发射极相连接的两个电 抗元件必须为同性质，另外一 个电抗元件必须为异性质。同 时满足 X ce Xbe Xbc 0
Vi
5.1.3 反馈振荡的条件
一、起振条件和平衡条件 由振荡建立过程的起振循环得出，使振幅不断增 长的条件（起振条件）是 Vf Vi 。
1、起振条件
T
josc
Vf Vi
1
或
或表示为
( AF 1)
T (osc ) 1 T 2n
或 AAF1F(振 2幅n起（振相条位件起）振条件）（n=0,1,2,…）
若组成电感三点式，则在振荡频率 fosc2处，应满足
f1 f2 fosc2 f3 或 f2 f1 fosc2 f3
二、 电容三点式电路（又称考毕兹电路，Coplitts）
1、电路分析
Ｌ回路电感
Cb 高
频旁 路电 容
电耦容合回C路1 电C容2
图5.2.5 电容三点式电路 （ａ）原理电路 （ｂ）高频交流等效电路
由（a）到（b）：
C2 C2 Cbe
V f
1 n
Vf
接入系数 n C1
C1 C2
（通常re Re ）
re
1 n2
(re
//
Re )
1 n2
re
由（b） 到（c）：
G
g L
ge
1 RL

正弦波振荡器

正弦波振荡器

四川信息职业技术学院·电子工程系
第五章 正弦波振荡器
自激振荡两个条件中，关键是相位平衡条件，如果电 路不能满足正反馈要求，则肯定不会振荡。至于幅值条 件，可以在满足相位条件后，调节电路的参数来达到。 判断相位条件，通常采用“瞬时极性法”。 综上所述，反馈式正弦波振荡器必须在某一频率 f0 处， 既要满足平衡条件，又要满足起振条件。如果只满足平
这种现象，是由于当话筒靠近扬声器时，来自扬声器的 声波激励话筒，话筒感应电压并输入放大器，然后扬声 器又把放大了的声音再送回话筒，形成正反馈。如此反 复循环，就形成了声电和电声的自激振荡哨叫声。
四川信息职业技术学院·电子工程系
第五章 正弦波振荡器
二、产生正弦波自激振荡条件（平衡条件、起振条件）
放大器在一定条件下通过引入正反馈可以产生自激振荡， 此时放大器变成了振荡器。
F
时的特点，既可把它作为选频网络，又可作为反馈网络。
四川信息职业技术学院·电子工程系
第五章 正弦波振荡器
RC串并联电路的选频特性
串联阻抗 Z1 R1 1 jC1 并联阻抗 Z 2 R2 //(1 jC2 ) R2 /(1 jR2C2 )
U R2 (1 jR2 C 2 ) f Z2 F Z 1 Z 2 R1 (1 jC1 ) R2 (1 jR2 C 2 ) U O 1 (1 C 2 C1 R1 R2 ) j (R1C 2 1 C1 R2 )
四川信息职业技术学院·电子工程系
第五章 正弦波振荡器
本讲作业
1、思考：教材P71， 1）；2）；3
2、练习：教材P72 ， 4）；6）
四川信息职业技术学院·电子工程系
第五章 正弦波振荡器

高频 通信电子线路课件Chapter 5 正弦波振荡器

高频 通信电子线路课件Chapter 5 正弦波振荡器

(Y Z F ) 0
一般Y 和F 对频率的敏感性远小于 Z
(Y Z F ) Z 0
–YF Z Q1 o1 Q2 YF YF o1 1 Q1Q2
即要求选频网络的相频特 性曲线在工作频率附近具有负 的斜率，而并联谐振回路正好 具有负的相频特性。故谐振回 路不但决定了振荡频率，还是 稳定频率的机构。 Q值越大，曲线越陡峭， 振荡器稳定性越好。
三端式LC振荡器有多种形式，主要有：
电感三端式，又称哈特莱振荡器(Hartley)； 电容三端式，又称考毕兹振荡器(Coplitts)； 串联型改进电容三端式，又称克拉泼振荡器(Clapp)； 并联型改进电容三端式，又称西勒振荡器(Selier)。
1、电感反馈三端式振荡器(哈特莱电路)
＋VCC Rb1 v1 Cb Rb2 Ce Re C L L1 L2
§5.3 振荡条件分析
一、振荡器的起振条件
Vo 开环增益Ao V
i
Vf 反馈系数F V
Vs
Vi
放大器
Vo
A（s）
o
Vo 闭环增益A f Vs
Vo Af Vs
Vf
反馈网络 F（s）
Vo Vo Vi Ao Ao V Vf Vi 1 Ao F Vo V f f 1 1 Vi Vi Vo
L 若是理想耦合，则 F 2 L1
电感反馈三端电路的起振条件为：
h fe hie h hie L M ie 1 FR R L2 M h fe R p p p
注：F不可太大，也不可太小，通常1/2～1/8。
电感反馈三端电路的振荡频率为：

高频电子线路：第5章 正弦波振荡器

高频电子线路：第5章 正弦波振荡器

第5章 正弦波振荡器
振荡器组成
放大器 a. 晶体三极管 b. 场效应管 c. 差分放大器 d. 运算放大器
选频网络 a. LC并联谐振回路 b. RC选频网络 c. 晶体滤波器等
反馈网络 a. 电容分压 b. 电感分压 c. 变压器耦合 d. 电阻分压
第5章 正弦波振荡器
5.2.1 互感耦合振荡器 5.2.2 三端式振荡电路 5.2.3 LC正弦波电路的分析举例
第5章 正弦波振荡器
gm＞ gm min
rC
gL M
◎ r越大，M越小，电路起振所需要的跨导gm就越大。 当M＝0时，起振需要的跨导gm为∞。这表明电路已不再是 振荡器了。
◎ 振荡器的振荡频率和晶体管的参数有关， 也与晶体管的输 入输出电导有关，实际上当振荡频率较高时，管子的极间电 容对高频振荡频率影响较大， 这一点是不希望的， 因为这 些参数与温度有关。
正反馈，满足相位平衡条件。如果再满足起振条件， 就符合基本原理。射基(集)同名
第5章 正弦波振荡器
三极管，LC谐振回路
变压器
第5章 正弦波振荡器
1：电路
2：工作原理
3：结论
● 是否可能振荡，取决
于变压器正确的同名端标向
● 是否能起振，在同名端标向正确的前提下，取决于变
压器是否有足够的耦合量M， M L
使振幅平衡条件从 AF>1 到AF=1 。 （由增到稳） End
第5章 正弦波振荡器
当反馈信号等于放大器的输入信号时，振荡电路的输出
电压不再发生变化，电路达到平衡状态。
A
U o U i
,
F
U f U o
A即AV ( j), F即BV ( j),
U f FUo FAUi Ui ,Uo ,U f 即Vi ,Vo ,Vf

通信电子线路 第5章 振荡器

通信电子线路 第5章 振荡器

第5章 振荡器 5．6 压控振荡器(VCO)
LNA
2019年2月11日星期一
带通滤波器 双工器 滤波器
PA
频率 综合器
LO
带通滤波器
大多数振荡器的输出频率是要求能调变的，图中的LO 振荡器，要求有一个输出频率范围。 调变的方法一般是将压控可变电抗元件接在振荡器的振 荡回路中参与振荡频率的改变，这种振荡器称为压控振荡器 (Voltage Controlled Oscillator，VCO)。 其中常用的压控电抗元件是变容二极管。
uC
C3
L2
C2
RB2
RE
VCXO振荡交流通路
VCXO实用电路
第5章 振荡器 5．6 压控振荡器(VCO)
5． 6． 2 晶体压控振荡器VCXO
2019年2月11日星期一
VCXO的缺点是频率调变范围很窄，这是由于晶体电抗特 性中的等效感性区很窄的原因。
f p f s (1
Cq 2C o s
t
第5章 振荡器 5．6 压控振荡器(VCO)
5． 6． 1 变容二极管VCO 1、变容二极管的压控特性
变容二极管的结电容与控制电压的关系为
2019年2月11日星期一
Co Cj uC n (1 ) UD
n：变容指数，其值随半导体掺杂浓度和PN结的结构、工艺 不同而不同； Co：外加反向电压uC=0时的结电容值 。 UD ：PN结的内建电位差，硅：UD=0.7V，锗：UD=0.3V左右 uC：变容二极管所加反向偏压的绝对值。
第5章 振荡器 5．7 集成振荡器
5．7．1 集成压控多谐振荡器
AM 输入
2019年2月11日星期一
输出振荡频率：
对称调整

第五章正弦波振荡器(1)

第五章正弦波振荡器(1)

T (osc ) 2n
(相位偏移）
A、当 >0时，说明 V f 超前Vi 一个 相角，使每次
V f 一次比一次超前Vi ，振荡周期缩短 经过放大和反馈后，
振荡频率升高。
3.1.3
B、当 <0 时，说明 V f 滞后Vi 一个 相角， 使每次经过放大和反馈后 V f 一次比一次滞后Vi ，使 振荡周期增长，频率降低。 所以振荡频率随 的变化关系为：
3.1.1
二、反馈振荡器的原理分析
反馈振荡器的组成框图如右图 所示。其主网络一般由放大器件和 选频网络组成的放大器, 反馈网络 一般由无源器件组成。 互感耦合LC 振荡器电路结构：
主网络
Cb
反馈网络
反馈振荡器组成框图
+ viR -
+
vBE
b1
Rb 2 Re
- M + C vL v o f C+
2、产生无阻尼振荡的方法
RLC并联谐振回路中自由振荡衰减（产生阻尼振荡）的 原因在于损耗电阻的存在。 若回路无损耗, 即 R→0，则衰减系数 →０， 回路中电流为
V0 i (t ) sin(t 0 ) L
（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R上损耗的能量相等，那么就 可以获得等幅的正弦振荡了；
Vf
.
3.1.2
振荡的建立过程
电路中的初始扰动将产生微弱的电信号Vi ，利用 放大器 放大后，主网络输出 Vo ，再经过反馈网络
反馈，产生的 V f 反送到放大器的输入端作为新的 Vi ，
如此周而复始下去，其过程可以用下列循环表示
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○ 同相端相同，反相端相反－运算放大器
• 注意：若 x 是组合的电抗元件，则 需要根据频率确定其电抗性质。
b c e C1 L C2
通信电子线路 第 5 章 正弦波振荡器
b
c
vo
b
c L1 e L2 C
xce xcb xbe
vi e
必须 vf
Page #14
5.3 反馈型 LC 振荡器线路
2. 电感反馈三端式振荡器 (哈特莱电路)
Page #12
5.3 反馈型 LC 振荡器线路
二、三端式 LC 振荡器
分类：
• • • • 电感三端式，又称哈特莱振荡器 ( Hartley ) 电容三端式，又称考毕兹振荡器 ( Colpitts ) 串联型改进电容三端式，又称克拉泼振荡器 ( Clapp ) 并联型改进电容三端式，又称西勒振荡器 ( Sellier )
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通信电子线路 第 5 章 正弦波振荡器
5.3 反馈型 LC 振荡器线路
4. 串联改进电容三端式振荡器 (克拉泼电路)
• 目的：减小晶体管寄生参量的影响，可以提高稳定性 • 手段：加入一个小电容，减小晶体管各端的接入系数 • C3 C1；C3 C2 • 工作频率： 0
Z P |Z P | Z
+ Vi ·
yreVc yfeVi yoe
·
·
Ic + Vc ·
·
yie
ZP
& A y fe Z P
&& 1 AF
| y fe | |Z P | F 1
Y + Z + F 2n
n 0, 1,
Z - (Y + F ) 0
振荡回路处于微失谐状态
Page #6
5.2 反馈型振荡器的基本工作原理
四、振荡器平衡状态的稳定条件
平衡的概念
稳定的概念
振荡特性 ( A ~ Vom )；反馈特性 ( 1/F ~ Vom )
A 1 F Q 软激励 VomQ Vom 1 F A B Q
硬激励
VomQ Vom
• Q：稳定平衡点；B：不稳定平衡点
通信电子线路 第 5 章 正弦波振荡器
Page #5
5.2 反馈型振荡器的基本工作原理
三、振荡器的平衡条件
&& 1 AF
AF 1
振幅平衡条件
n 0, 1, 相位平衡条件
Z g
A
A + F 2n
对于晶体管振荡器
& I & Z y V & V o C P fe i ZP
• 频率稳定性差 • 调整不便：改变 C 调整工作频率，但反馈系数也改变 • 波形好：输出和反馈取自电容，对高次谐波阻抗小，滤 除高次谐波的能力强，波形质量好。 c b C1 • 工作频率高：极间电容 Cb'e 、Cce 与回路电容并联，仅 e L 用极间电容做回路电容时，振荡频率可达千兆Hz。 C2 • 频率稳定性好
L3 L2 C3 C1 L1 C2
例：
• 已知：L1C1 > L2C2 > L3C3 • 问能否起振? 若可，等效为哪种 类型的振荡电路，其振荡频率与 各回路固有谐振频率的关系。
通信电子线路 第 5 章 正弦波振荡器
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5.3 反馈型 LC 振荡器线路
电容三端式与电感三端式振荡器的比较：
通信电子线路 第 5 章 正弦波振荡器
1 1 hoe + hoe RP RP
L L1 + L2 + 2 M
Page #15
5.3 反馈型 LC 振荡器线路
3. 电容反馈三端式振荡器 (考毕兹电路)
b c
+VCC
vo + + vi e vf +
C1 L C2
R1 Cb R2
AF 1
& & 环路增益 A F
&& 起振条件 AF 1
振幅起振条件
n 0, 1, 相位起振条件
A + F 2n
& & V A o & 闭环增益 A f && & 1 AF V i
通信电子线路 第 5 章 正弦波振荡器
Page #4
& V & & & && & V i i + V f Vi + AF Vi
Page #3
5.2 反馈型振荡器的基本工作原理
二、振荡器的起振条件
& V & o Ae j A 开环增益 A & V i
Vi' +
.
＋ +
Vi
.
A
.
.
Vo
.
& V & f Fe j F 反馈系数 F & V
o
Vf
.
. F
反馈量
& & F & & F & & V V A V f o i
第 5 章 正弦波振荡器
5.1 概述 5.2 反馈型振荡器的基本工作原理 5.3 反馈型 LC 振荡器线路 5.4 振荡器的频率稳定问题 5.5 石英晶体振荡器 5.6 其他形式的振荡器 5.7 RC 正弦波振荡器
LOGO



通信电子线路 第 5 章 正弦波振荡器
Page #1
b vo + vi e + Zi vf + c L1 N1 L2 N2
Z i
C
1 Zi 2 Pbe
Cb
Rb1 C Rb2 Re Ce
+VCC L1 L2
F Pbe Zi'
• 反馈系数：F L2 + M L1 + M
理想耦合时：F
L2 N 2 L1 N 1
hie hoe • 起振条件：h fe F h fe 1 • 振荡频率： f 0 2 LC
y fe | y fe | Y
Z P |Z P | Z
& A y fe Z P
&& 1 AF
| y fe | |Z P | F 1
0

-YF
Y + Z + F 2n
n 0, 1,
Z - (Y + F ) 0
通信电子线路 第 5 章 正弦波振荡器
5.3 反馈型 LC 振荡器线路
变形三端式振荡器的分析：
• 设 g 为实际工作频率；0 为回路谐振频率 • LC 串联：g >0 时，呈感性；g <0 时，呈容性 • LC 并联：g >0 时，呈容性；g <0 时，呈感性
1 L1C1 1 L2C 2
L2
01 02
YF' YF 0
YF
YF -YF YF + Z -YF' 相位稳定过程分析
Page #9
Z
01 01' 0
Z

通信电子线路 第 5 章 正弦波振荡器
5.3 反馈型 LC 振荡器线路
选频网络：
采用 LC 谐振回路作为选频网络的反馈式振荡器称 为 LC 正弦波振荡器。
电 感 三 端 式 电 容 三 端 式
• 调整方便：改变 C 调整工作频率，不影响反馈系数 • 波形差：输出和反馈取自电感，对高次谐波阻抗大，高 次谐波的反馈电压大，波形质量差。 c b L1 • 工作频率低：极间电容与回路电感并联，形成多回路电 e C 路，高频时其影响可能破坏相位平衡条件。仅几十兆 L2 Hz
振幅平衡 稳定条件
A Vom
|Vom VomQ 0 用非线性放大器实现
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通信电子线路 第 5 章 正弦波振荡器
5.2 反馈型振荡器的基本工作原理
相位平衡的稳定条件
• 振荡器相位平衡条件： = Y + Z + F = 0 d ( t ) d ：相位稳定与频率稳定的实质相同 0 + dt dt 稳定 若内部电路使之 不稳定 外界因素 0 稳定 0 • 要求： 不稳定 Z • 窄带： Y + F 0 0 • 结论：只有当谐振回路的相频特性曲线 Z() 在工作频 率附近具有负的斜率，才能满足频率稳定条件。
5.1 概述
自激式振荡器：
不需外加输入信号，能自行产生输出信号的电路。
振荡器的分类：
按产生的波形 按工作的方式
正弦波振荡器
非正弦波振荡器：方波、三角波等
反馈式振荡器 负阻式振荡器 LC 振荡器：频率较高 RC 振荡器：频率较低
按选频的元件
晶体振荡器：频率较高，稳定性好
通信电子线路 第 5 章 正弦波振荡器
组成：
• 三个电抗元件 x1 、x2 、x3 构成选频网络，与晶体管 (场 效应管、运放) 的三个电极对应连接起来，构成反馈式 正弦振荡器电路。
振荡频率： g
1 L C
fg
1 2 L C
通信电子线路 第 5 章 正弦波振荡器
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5.3 反馈型 LC 振荡器线路
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5.2 反馈型振荡器的基本工作原理
一、自激振荡建立的物理过程和电路基本构件
反馈的概念：
• 先修课程
VCC M + vf -
组成
• 放大环节 • 反馈环节：正反馈 • 谐振环节：选频

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