[工學(xué)]放大電路基礎(chǔ)

1、.教 案 紙 第 次課 第 頁(yè)課題課題二：放大電路基礎(chǔ)班級(jí)09電氣時(shí)間教學(xué)目的要求1、了解放大電路的基本概念、分類、組成。2、掌握共發(fā)射極放大電路的組成、工作原理、分析方法和定量計(jì)算。3、理解反饋的概念和負(fù)反饋對(duì)放大電路性能的影響，理解靜態(tài)工作點(diǎn)穩(wěn)定的原理。4、了解功率放大器的功能，熟悉OTL和OCL電路的工作原理。5、掌握正弦波振蕩器的組成及常見振蕩器的工作過(guò)程、特點(diǎn)及振蕩頻率。6、掌握放大電路的裝配工藝和調(diào)整測(cè)試方法。場(chǎng)地1-312教具掛圖與演示實(shí)驗(yàn)EWB仿真實(shí)物裝配重點(diǎn)共發(fā)射極放大電路的分析方法和定量計(jì)算。難點(diǎn)負(fù)反饋類型的判斷講授思路與教學(xué)方法本課題是電子技術(shù)的基礎(chǔ)，具有很強(qiáng)的實(shí)踐性。在

2、教學(xué)中著重定性分析、學(xué)生自己動(dòng)手裝配，要充分采用實(shí)物示教、演示實(shí)驗(yàn)以及計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)的先進(jìn)手段，即講授法、 EWB仿真演示、實(shí)物裝配與調(diào)試等教學(xué)方法相結(jié)合，以提高教學(xué)效果。引 入 新 課用來(lái)對(duì)電信號(hào)進(jìn)行放大的電路稱為放大電路，習(xí)慣上稱為放大器，它是使用最為廣泛的電子電路之一，也是構(gòu)成其他電子電路的基本單元電路。根據(jù)用途以及采用的有源放大器件的不同，放大電路的種類很多，它們的電路形式以及性能指標(biāo)不完全相同，但它們的基本工作原理是相同的。本課題主要討論三極管構(gòu)成的各種基本單元放大電路的組成、特點(diǎn)以及放大電路調(diào)整測(cè)試的基本方法。安 徽 馬 鞍 山 技 師 學(xué) 院 教 案 紙講 授 內(nèi) 容課題二：放大

3、電路基礎(chǔ)（一）理論部分2.1 放大電路的基本知識(shí)2.1.1 放大的概念和放大電路的組成 1. 放大的概念將微弱的電信號(hào)通過(guò)放大電路(也稱放大器)放大到具有足 夠大的功率去推動(dòng)負(fù)載，這就是放大。2. 放大的本質(zhì)能量的控制和轉(zhuǎn)換；即在輸入信號(hào)作用下，通過(guò)放大電路將直流電源的能量轉(zhuǎn)換成負(fù)載所獲得的能量，使負(fù)載從電源獲得的能量大于信號(hào)源所提供的能量。注意：只有在不失真的情況下放大才有意義。 3. 放大電路的組成放大電路的組成框圖如圖2.1所示。 圖2.1 放大電路組成框圖（1）信號(hào)源，是所需放大的電信號(hào)，它既可以是非電信號(hào)變換為電信號(hào)的換能器，又可以是前一級(jí)電子電路的輸出信號(hào)。（2）放大電路

4、，由三極管構(gòu)成，為了滿足放大性能的要求，往往是由單元放大電路組成多級(jí)放大電路。講 授 內(nèi) 容（3）負(fù)載，是接受放大電路輸出信號(hào)的元件（或電路），它既可以將電信號(hào)變換為非電信號(hào)的換能器，又可以是下一級(jí)電子電路的輸入電阻。（4）直流電源，用以供給放大電路所需要的能量，其中一部分是消耗在放大電路中的電阻、器件等耗能元件中。4. 放大電路的組成原則：（1）保證放大電路的核心器件三極管工作在放大狀態(tài)，即有合適的偏置。也就是說(shuō)發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏。（2）輸入回路的設(shè)置應(yīng)當(dāng)使輸入信號(hào)耦合到三極管的輸入電極，形成變化的基極電流，從而產(chǎn)生三極管的電流控制關(guān)系，變成集電極電流的變化。（3）輸出回路的設(shè)置應(yīng)該保證

5、將三極管放大以后的電流信號(hào)轉(zhuǎn)變成負(fù)載需要的電量形式（輸出電壓或輸出電流）。2.1.2 放大電路的主要性能指標(biāo)1. 放大倍數(shù)（直接衡量放大電路放大能力的重要指標(biāo)）1）電壓放大倍數(shù)：輸出電壓與輸入電壓之比，即 2）電流放大倍數(shù)：輸出電流與輸入電流之比，即 3）功率放大倍數(shù)：輸出功率與輸入功率之比，即2. 輸入電阻輸入電阻是從放大電路輸入端看進(jìn)去的交流等效電阻，定義為輸入電壓有效值和輸入電流有效值之比，即越大，表明放大電路所得到的輸入電壓越接近信號(hào)源電壓；即信號(hào)源內(nèi)阻上的電壓越小，信號(hào)電壓損失越小。3. 輸出電阻輸出電阻就是負(fù)載開路時(shí)從放大電路輸出端看進(jìn)去的交流講 授 內(nèi) 容等效內(nèi)阻。越小，負(fù)載電阻

6、變化時(shí)，輸出電壓的變化越小，稱為放大電路的帶負(fù)載能力越強(qiáng)。4. 通頻帶（衡量放大電路對(duì)不同頻率信號(hào)的放大能力） 圖2.2所示為某放大電路放大倍數(shù)的數(shù)值與信號(hào)頻率的關(guān)系曲線，稱為幅頻特性曲線，圖中為中頻放大倍數(shù)的數(shù)值。圖2.2 放大電路的幅頻特性曲線在信號(hào)頻率下降到一定程度時(shí)，放大倍數(shù)的數(shù)值明顯下降，使放大倍數(shù)的數(shù)值等于0.707倍的 頻率稱為下限截止頻率。在信號(hào)頻率上升到一定程度時(shí)，放大倍數(shù)的數(shù)值也將減小，使放大倍數(shù)的數(shù)值等于0.707倍的 頻率稱為上限截止頻率。與之間形成的頻帶稱為放大電路的通頻帶通頻帶越寬，表明放大電路對(duì)不同頻率信號(hào)的適應(yīng)能力越強(qiáng)。放大電路除了上述指標(biāo)外，針對(duì)不同的場(chǎng)合，還

7、有其他指標(biāo)，如非線性失真系數(shù)、最大不失真輸出電壓、最大輸出功率與效率等。2.2 基本放大電路講 授 內(nèi) 容由晶體管可構(gòu)成共發(fā)、共集、共基三種基本組態(tài)放大電路。2.2.1 共發(fā)射極放大電路1電路的組成直流電源VCC通過(guò)RB1、RB2、RC、RE使三極管獲得合適的偏置，為三極管的放大作用提供必要的條件，RB1、RB2稱為基極偏置電阻，RE稱為發(fā)射極電阻，RC稱為集電極負(fù)載電阻，利用RC的降壓作用，將三極管集電極電流的變化轉(zhuǎn)換成集電極電壓的變化，從而實(shí)現(xiàn)信號(hào)的電壓放大。與RE并聯(lián)的電容CE，稱為發(fā)射極旁路電容，用以短路交流，使RE對(duì)放大電路的電壓放大倍數(shù)不產(chǎn)生影響，故要求它對(duì)信號(hào)頻率的容抗越小越好，

8、因此，在低頻放大電路中CE通常也采用電解電容器。圖2.3 共發(fā)射極放大電路2. 直流分析斷開放大電路中的所有電容，即得到直流通路，如圖2.4所示，此電路又稱為分壓偏置式工作點(diǎn)穩(wěn)定直流通路。1）靜態(tài)工作點(diǎn)Q的估算講 授 內(nèi) 容2）穩(wěn)定Q點(diǎn)的原理圖2.4 共發(fā)射極放大電路直流通路3. 性能指標(biāo)分析（1）有旁路電容CE時(shí)將放大電路中的C1、C2、CE短路，電源VCC短路，得到交流通路，然后將三極管用H參數(shù)小信號(hào)電路模型代入，便得到放大電路小信號(hào)電路模型如圖2.5所示。圖2.5 交流小信號(hào)等效電路1）電壓放大倍數(shù)2）輸入電阻講 授 內(nèi) 容3）輸出電阻 RO RC（2） 無(wú)旁路電容CE時(shí)圖2.6 無(wú)旁路

9、電容時(shí)交流小信號(hào)等效電路1）電壓放大倍數(shù)2）輸入電阻3）輸出電阻 RO RC2.2.2 共集電極放大電路（射極輸出器、射極跟隨器）1電路組成與靜態(tài)工作點(diǎn)1）電路組成共集電極放大電路如下圖2.7所示，圖(a)、(b)分別是它的直流通路和交流通路。由交流通路看，三極管的集電極是交流地電位，輸入信號(hào)ui和輸出信號(hào)uo以它為公共端，故稱它為共集電極放大電路，同時(shí)由于輸出信號(hào)uo取自發(fā)射極，又叫做射極輸出器。2）靜態(tài)工作點(diǎn)講 授 內(nèi) 容圖2.7 共集電極放大電路圖2.8 共集電極交直流等效電路IBQ = (VCC UBEQ) / RB +(1+ b ) RE  ICQ = b I BQ ，UC

10、EQ = VCC ICQ RE2性能指標(biāo)分析根據(jù)圖2.8（b）所示可畫出放大電路小信號(hào)等效電路如圖2.9所示。由此可求得共集電極放大電路的各性能指標(biāo)。（1）電壓放大倍數(shù)講 授 內(nèi) 容圖2.9 共集電極放大電路小信號(hào)等效電路（2）輸入電阻R¢L = RE / RL（3）輸出電阻圖2.10 求共集電極放大電路輸出電阻等效電路講 授 內(nèi) 容3共集電極電路特點(diǎn) （1）Uo與Ui同相，具有電壓跟隨作用。（2）無(wú)電壓放大作用，Au<1。（3）輸入電阻高；輸出電阻低。4共集電極電路用途（1）高阻抗輸入級(jí)（2）低阻抗輸出級(jí)（3）中間隔離級(jí)2.2.3 共基極放大電路1. 電路組成與靜態(tài)

11、工作點(diǎn)（1）共基極放大電路圖2.11所示。由圖可見，交流信號(hào)通過(guò)晶體三極管基極旁路電容C2接地，因此輸入信號(hào)ui由發(fā)射極引入、輸出信號(hào)uo由集電極引出，它們都以基極為公共端，故稱共基極放大電路。從直流通路看，也構(gòu)成分壓式電流負(fù)反饋偏置。圖2.11 共基極放大電路（2）靜態(tài)工作點(diǎn)（略）講 授 內(nèi) 容圖2.12 共基極交流小信號(hào)等效電路2. 性能指標(biāo)分析（1）電壓放大倍數(shù)（2）輸入電阻（3）輸出電阻 RO RC3特點(diǎn)共基極放大電路具有輸出電壓與輸入電壓同相，電壓放大倍數(shù)高、輸入電阻小、輸出電阻大等特點(diǎn)。由于共基極電路有較好的高頻特性，故廣泛用于高頻或?qū)拵Х糯箅娐分小?.3 差分放大電路2.3.1

12、差分放大電路的工作原理1. 電路組成如圖2.13所示，對(duì)稱的兩個(gè)共射電路通過(guò)射極公共電阻耦合而成即：講 授 內(nèi) 容b1=b2=bUBE1=UBE2= UBErbe1= rbe2= rbe ICBO1=ICBO2= ICBO RC1=RC2= RC 圖2.13 基本差分放大電路2. 輸入和輸出方式 兩個(gè)輸入端：雙端輸入和單端輸入。兩個(gè)輸出端：雙端輸出和單端輸出。四種接法：雙入雙出、單入雙出、雙入單出和單入單出。3. 差模信號(hào)和共模信號(hào)1) 差模信號(hào)大小相等，極性相反。即：2) 共模信號(hào)大小相等，極性相同。即：如圖2.5所示講 授 內(nèi) 容圖2.5差模信號(hào)和共模信號(hào)任意信號(hào)分解為共模信號(hào)和差模信號(hào)

13、4.靜態(tài)分析入手點(diǎn)：所以(3)輸出電阻 講 授 內(nèi) 容兩管集電極對(duì)地電壓為可見，靜態(tài)時(shí)兩管集電極之間的輸出電壓為零，即5. 動(dòng)態(tài)分析1）差模參數(shù)（Aud、Rid、RO）雙入雙出差放（如圖2.6所示）圖2.6 雙入雙出差放電路差模電壓放大倍數(shù) 差模輸入電阻 講 授 內(nèi) 容差模輸出電阻雙入單出差放（如圖2.7所示）圖2.7 雙入單出差放電路差模電壓放大倍數(shù)差模輸入電阻差模輸出電阻單入雙出差放（如圖2.8所示）同雙入雙出差放單入單出差放（如圖2.9所示）同雙入單出差放圖2.6 二極管雙向限幅實(shí)驗(yàn)電路講 授 內(nèi) 容圖2.8 單入雙出差放電路圖2.9 單入單出差放電路2）共模參數(shù)（Auc、RCmR）雙端

14、、單端輸入，雙端輸出共模電壓放大倍數(shù)共模抑制比 或講 授 內(nèi) 容雙端、單端輸入，單端輸出共模電壓放大倍數(shù)（很小）共模抑制比（高）2.3.2 差分放大電路的傳輸特性如圖2.10所示圖2.10 差分放大電路的電流電壓關(guān)系 講 授 內(nèi) 容 圖2.11 差分放大電路的傳輸特性結(jié)論：1.當(dāng) 即 時(shí)， ，電路處于靜態(tài)工作狀態(tài)，工作在Q點(diǎn)； 2.當(dāng) 時(shí)，隨 增加， 增大， 減小，并近似呈線性關(guān)系； 3.當(dāng) 時(shí)，曲線趨于平坦，VT1、VT2中一管進(jìn)入飽和區(qū)，另一管進(jìn)入截止區(qū)，電路工作在非線性區(qū)域。 4. 為了使得差分放大電路有較大的線性工作范圍，可在VT1和VT2的發(fā)射極間串接電阻RE，利用RE的負(fù)反饋?zhàn)饔茫?/p>

15、擴(kuò)大線性工作范圍，如圖中虛線所示。 2.4 互補(bǔ)對(duì)稱功率放大電路前面討論的低頻電壓放大電路的主要任務(wù)是把微弱的輸人信號(hào)盡可能不失真地放大成幅度較大的輸出電壓，它的輸出電流較小。而在實(shí)際應(yīng)用中，經(jīng)常要求多級(jí)放大電路的末級(jí)能輸出一定的功率去推動(dòng)負(fù)載工作。例如電動(dòng)機(jī)控制繞組、儀表的指示、講 授 內(nèi) 容繼電器線包、揚(yáng)聲器音圈等。因此，多級(jí)放大電路的末級(jí)通常要采用功率放大器。2.4.1 對(duì)功率放大器的要求1. 輸出功率要大 為了得到足夠大的輸出功率，應(yīng)使功率放大管的集電極電流和電壓變化的幅度盡可能大，這樣才能使它們的乘積最大，輸出的功率最大。2. 效率要高 由于功率放大器的輸出功率大，所以直流電源消耗的

16、功率也大。功率放大器的效率為放大器輸出的交流功率Po與電源提供的直流功率PGB的比值，即 3. 非線性失真要小 功率放大器為了輸出足夠大的功率，就要使電流和電壓信號(hào)盡可能大，這樣會(huì)超出晶體管特性曲線的線性范圍，而產(chǎn)生非線性失真。這時(shí)只有從電路和結(jié)構(gòu)上采取一些措施，以保證輸出的波形盡可能保持不失真。4. 功放管散熱要好在功率放大器中，有相當(dāng)一部分電能以熱的形式消耗，使功放管溫度升高。因此，要利用散熱裝置來(lái)提高功放管的最大允許耗散功率，從而提高功率放大器的輸出功率。例如，當(dāng)3AD50不加散熱器，環(huán)境溫度在20時(shí)，該管PCM僅為1W；裝置合適的散熱器，PCM可提高到10W。2.4.2 功率放大器的分

17、類1. 按功放管靜態(tài)工作點(diǎn)的設(shè)置分類講 授 內(nèi) 容圖2.12 各類功放的集電極電流波形（a）甲類（b）乙類（c）甲乙類（d）丙類根據(jù)功放管靜態(tài)工作點(diǎn)Q在交流負(fù)載線上的位置不同，可分為甲類、乙類、甲乙類、丙類等。它們的集電極電流波形如圖2.12所示。（1）甲類功放 Q點(diǎn)在交流負(fù)載線的中點(diǎn)，功放管在輸入信號(hào)的整個(gè)周期內(nèi)都處于放大狀態(tài)，輸出信號(hào)無(wú)失真。但靜態(tài)電流大，效率低。前面介紹的小信號(hào)放大器就是工作于這一狀態(tài)。（2）乙類功放 Q點(diǎn)設(shè)置在交流負(fù)載線的截止點(diǎn)，功放管僅在輸入信號(hào)的半個(gè)周期內(nèi)導(dǎo)通，輸出為半波信號(hào)。如果采用兩只功放管組合起講 授 內(nèi) 容來(lái)交替工作，則可以讓它們的輸出信號(hào)在負(fù)載上合成一個(gè)完

18、整的全波信號(hào)。乙類功放幾乎沒(méi)有靜態(tài)電流，功耗極小，所以效率高。（3）甲乙類功放 Q點(diǎn)在交流負(fù)載線上略高于乙類工作點(diǎn)處，功放管的導(dǎo)通時(shí)間略大于半個(gè)周期，輸出波形比乙類削波程度小些，不是把整個(gè)半周全削掉。功放管靜態(tài)電流稍大于零，仍有較高的效率，是實(shí)用的功率放大器經(jīng)常采用的方式。（4）丙類功放 Q點(diǎn)設(shè)置在截止區(qū)，功放管的導(dǎo)通時(shí)間小于半個(gè)周期，效率比乙類還高，主要應(yīng)用在無(wú)線電發(fā)射機(jī)中作高頻功率放大。2. 按功率放大器的輸出端特點(diǎn)分類（1）變壓器耦合功率放大器（2）無(wú)輸出變壓器功率放大器（OTL）（3）無(wú)輸出電容功率放大器（OCL）（4）橋式功率放大器（BTL）變壓器耦合功率放大器可通過(guò)變壓器變換阻抗，

19、使負(fù)載獲得最大功率，但由于變壓器體積大，笨重，頻率特性差，且不便于集成化，目前應(yīng)用較少。OTL、OCL和BTL電路都不用輸出變壓器，目前都有集成電路，并廣泛應(yīng)用于電子產(chǎn)品中。2.4.3 功率放大器應(yīng)用電路1. 單電源互補(bǔ)對(duì)稱功率放大器（OTL）OTL功放電路基本結(jié)構(gòu)如圖2.13所示。VT1和VT2是一對(duì)導(dǎo)電類型不同，但特性對(duì)稱的配對(duì)管。兩管都接成射極輸出形式，輸出電阻小，所以無(wú)需變壓器就能與低阻抗負(fù)載較好地匹配。輸出耦合電容C同時(shí)可充當(dāng)VT2回路等效電源，電容容量常選用幾千微法的電解電容。ui為零時(shí)，前級(jí)電路應(yīng)使基極電位UB為UCC/2，由于VT1和VT2的特性對(duì)稱，所以UAUCC/2，通常稱

20、UA為中點(diǎn)電壓。ui為正半周時(shí)，VT1導(dǎo)通，VT2截止，電源UCC通過(guò)VT1向電容C充電，電流如圖2.13（a）中實(shí)線所示。講 授 內(nèi) 容圖2.13 單電源互補(bǔ)對(duì)稱功率放大器ui為負(fù)半周時(shí)，VT2導(dǎo)通，VT1截止，電容C代替電源UCC向VT2供電，電流如圖13.13（a）中虛線所示。功放管VT1和VT2交替工作，在負(fù)載上獲得正負(fù)半周完整的輸出波形。雖然電容C在工作過(guò)程中有時(shí)充電，有時(shí)放電，但因容量足夠大，所以兩端電壓基本維持在UCC/2。如果VT1和VT2在導(dǎo)通時(shí)都能接近飽和狀態(tài)，則輸出信號(hào)的最大幅度Um可接近UCC/2。每只功放管的實(shí)際工作電壓為電源電壓的1/2，所以負(fù)載可獲得的最大功率為因

21、為兩只三極管都工作在乙類狀態(tài)，即靜態(tài)工作點(diǎn)選在三極管的截止區(qū)，三極管輸入特性曲線上有一段死區(qū)門限電壓，因此當(dāng)ui為正弦信號(hào)電壓時(shí)，在負(fù)載RL上合成輸出電壓也將在兩個(gè)半波交界處跨越正負(fù)半波時(shí)發(fā)生交越失真。為了克服交越失真，R1、VD1和VD2給VT1和VT2兩管的基極提供一定的偏置電壓，使其處于弱導(dǎo)通狀態(tài)，具體電路如圖2.13（b）所示。2. 雙電源互補(bǔ)對(duì)稱功率放大器（OCL）在2.13（b）所示OTL電路中，輸出耦合電容C為功放管VT2供電，實(shí)際上起到了一個(gè)負(fù)電源的作用。如果直接用一個(gè)負(fù)電源代替電容C3，就構(gòu)成了OCL功放電路，如圖2.14所示。講 授 內(nèi) 容圖2.14 雙電源互補(bǔ)對(duì)稱功率放大

22、器OCL電路與OTL電路工作原理相似，但由于取消了輸出耦合電容，采用了直接耦合方式，所以低頻響應(yīng)優(yōu)于OTL電路，而且更便于集成化。需要注意的是，由于電路采用直接耦合方式，若靜態(tài)工作點(diǎn)失調(diào)或某些元器件（如VD1、VD2）虛焊，功放管便會(huì)有很大的集電極直流電流，所以一般要在輸出回路中接人熔斷器以保護(hù)功放管和負(fù)載。 3. 雙電源互補(bǔ)對(duì)稱功率放大器（OCL）OTL電路要求兩只功放管必須特性一致，輸出信號(hào)的正、負(fù)半周才能對(duì)稱，可是大功率異型管很難配對(duì)。采用復(fù)合管構(gòu)成OTL電路可以解決這一問(wèn)題，同時(shí)還能提高電流放大倍數(shù)，如圖2.15所示。圖2.15 復(fù)合管OTL功率放大器講 授 內(nèi) 容2.5 多級(jí)放大電路

23、實(shí)際應(yīng)用的放大電路通常都是多級(jí)的，即把幾個(gè)單級(jí)放大電路適當(dāng)連接起來(lái)構(gòu)成的放大電路。這是因?yàn)橐岩粋€(gè)微弱的信號(hào)放大到能夠推動(dòng)負(fù)載（繼電器、揚(yáng)聲器等），靠一級(jí)放大是不夠的。2.5.1 多級(jí)放大電路的組成多級(jí)放大器通?？煞譃閮纱蟛糠?，即電壓放大（小信號(hào)放大）和功率放大（大信號(hào)放大），如圖13.6框圖所示。前置級(jí)一般根據(jù)信號(hào)源是電壓源還是電流源來(lái)選定，它與中間級(jí)的主要作用是放大信號(hào)電壓。中間級(jí)一般都用共發(fā)射極電路或組合電路組成。末級(jí)要求有一定的輸出功率供給負(fù)載，稱為功率放大器，一般由共集電極電路或互補(bǔ)推挽電路，有時(shí)也用變壓器耦合放大電路。圖2.16 多級(jí)放大電路的組成2.5.2 多級(jí)放大電路的耦合方式

24、多級(jí)放大電路中，級(jí)與級(jí)之間的連接方式成為級(jí)間耦合。通常采用的耦合方式有阻容耦合、變壓器耦合和直接耦合三種。1. 阻容耦合（1）電路組成圖2.17所示為兩級(jí)阻容耦合放大器。第一級(jí)的輸出信號(hào)通過(guò)RC1和C2加到第二級(jí)的輸入電阻上，即信號(hào)是通過(guò)電阻和電容傳遞的，故稱阻容耦合。由于耦合電容的隔直作用，前后級(jí)放講 授 內(nèi) 容大器的靜態(tài)工作點(diǎn)互不影響。圖2.17 阻容耦合放大電路（2）電路特點(diǎn)各級(jí)靜態(tài)工作點(diǎn)互相獨(dú)立、體積小、價(jià)格低。但當(dāng)頻率很低時(shí)，電容的容抗不能忽略，輸出電壓比中頻時(shí)低，低頻響應(yīng)差，級(jí)與級(jí)之間阻抗嚴(yán)重失配。所以阻容藕合放大電路一般用在前置放大級(jí)中作為電壓放大器。2. 變壓器耦合（1）電路組

25、成圖2.18所示為變壓器耦合的兩級(jí)放大器。耦合變壓器的作用是隔斷前后級(jí)的直流聯(lián)系，同時(shí)把前級(jí)輸出的交流信號(hào)通過(guò)電磁感應(yīng)傳送到后級(jí)。此外，在某些放大器中，還利用耦合變壓器在傳遞信號(hào)的同時(shí)實(shí)現(xiàn)阻抗變換。圖2.18 變壓器耦合放大電路（2）電路特點(diǎn)各級(jí)靜態(tài)工作點(diǎn)互相獨(dú)立、變壓器的阻抗變換可以使級(jí)與級(jí)之間阻抗匹配，以獲得最大輸出功率。但它的低頻特性較差，不講 授 內(nèi) 容能傳輸直流信號(hào)，而且體積較大。主要應(yīng)用于調(diào)諧放大器或由分立元件組成的功率放大器中。3. 直接耦合（1）電路組成如圖2.19所示為直接耦合放大電路，其前一級(jí)放大電路的輸出端與后一級(jí)放大電路的輸入端直接或通過(guò)一個(gè)電阻連接起來(lái)。圖2.19 直

26、接耦合放大電路（2）電路特點(diǎn)電路中沒(méi)有外加電抗元件，頻率響應(yīng)好，低頻段可以延伸到直流，使用元件少，適用于線性集成電路。但級(jí)與級(jí)之間阻抗嚴(yán)重失配，功率增益低；各級(jí)的靜態(tài)工作點(diǎn)相互影響，設(shè)計(jì)和調(diào)整比較麻煩。2.5.3 多級(jí)放大電路的電壓放大倍數(shù)（1）多級(jí)電壓放大倍數(shù) 在多級(jí)放大電路中，前一級(jí)的輸出信號(hào)電壓就是后一級(jí)的輸入信號(hào)電壓，見圖2.20。因此，多級(jí)放大電路的總電壓放大倍數(shù)Au等于各級(jí)電壓放大倍數(shù)的乘積，即（2）放大器的增益 用放大倍數(shù)的對(duì)數(shù)形式表示放大電路放大能力的方法叫做增益。習(xí)講 授 內(nèi) 容慣上人們有時(shí)也將放大倍數(shù)稱為增益。放大電路的增益包括功率增益、電壓增益和電流增益。圖2.20 多級(jí)

27、電壓放大倍數(shù)功率增益 Gp=10lgAP 電壓增益 Cu=201gAu 電流增益 Gi=201gAi 增益的單位為分貝，以dB表示。例如：某放大電路的電壓放大倍數(shù)Au=l00，則其電壓增益為Gu =201gAu =201g100 dB =40dB放大電路的放大倍數(shù)用對(duì)數(shù)表示時(shí)，可以簡(jiǎn)化運(yùn)算過(guò)程。例如：計(jì)算多級(jí)放大電路的電壓增益時(shí)有Gu =20gAu =201g(AulAu2···Aun)=201g Aul +201gAu2 +···+201gAun =Gu1 +Gu2 +···+Gun因?yàn)樗梢詫⒊朔ㄟ\(yùn)算

28、變化為加法運(yùn)算，所以這種方法使計(jì)算過(guò)程大大簡(jiǎn)化。2.6 負(fù)反饋放大電路反饋是改善放大器性能的重要手段，也是自動(dòng)控制系統(tǒng)的一個(gè)基本概念，幾乎所有的實(shí)用放大器都引入了負(fù)反饋。因此，了解負(fù)反饋對(duì)放大電路的影響，是十分必要的。2.6.1 負(fù)反饋的基本概念1反饋的定義從廣義上講，凡是將輸出量送回到輸入端，并對(duì)輸入量產(chǎn)生講 授 內(nèi) 容影響的過(guò)程都稱為反饋。放大器中的反饋是指將輸出量（電壓或電流）的一部分或全部通過(guò)一定的電路形式送回到輸入回路，并與輸入量進(jìn)行疊加的過(guò)程。圖2.21 負(fù)反饋放大電路的組成引人了反饋的放大器稱為反饋放大器，它由基本放大器和反饋電路兩部分組成，如圖2.21所示。圖中稱為比較環(huán)節(jié)，表

29、示信號(hào)在此疊加。輸出量經(jīng)反饋電路處理，獲得反饋量送回到輸入端，與輸入量疊加后，產(chǎn)生凈輸入量加到放大器的輸入端?？梢姺答伔糯笃魇且粋€(gè)閉合回路，因此反饋放大器通常稱為閉環(huán)放大器，而未引人反饋的放大器則稱為開環(huán)放大器。反饋放大器的特征是存在反饋元件，反饋元件聯(lián)系著放大器的輸出與輸入，并影響放大器的輸入。因此，能否從電路中找到反饋元件是判斷有無(wú)反饋的依據(jù)。2反饋的類型由于反饋的極性不同，反饋信號(hào)的取樣對(duì)象不同，反饋信號(hào)在輸入回路中連接方式也不同。（1）正反饋負(fù)反饋根據(jù)反饋極性的不同，可將反饋分為正反饋與負(fù)反饋。便放大器凈輸入量增大的反饋稱為正反饋，使放大器凈輸入量減小的反饋稱為負(fù)反饋。放大器中主要采用

30、負(fù)反饋，正反饋多用于振蕩電路中。（2）電壓反饋與電流反饋根據(jù)反饋信號(hào)從輸出端取樣方式的不同，可分為電壓反饋與電流反饋。如果反饋信號(hào)取自放大器的輸出電壓，稱為電壓反饋；如果反饋信號(hào)取自放大器的輸出電流，稱為電流反饋。 講 授 內(nèi) 容電壓反饋的取樣環(huán)節(jié)與放大器輸出端并聯(lián)，電流反饋的取樣環(huán)節(jié)與放大器輸出端串聯(lián)。電壓反饋如圖2.22（a）、（c）所示，電流反饋如圖2.22（b）、（d）所示。圖2.22 四種基本類型負(fù)反饋框圖（a）電壓串聯(lián)負(fù)反饋（b）電流串聯(lián)負(fù)反饋（c）電壓并聯(lián)負(fù)反饋（d）電流并聯(lián)負(fù)反饋（3）串聯(lián)反饋與并聯(lián)反饋根據(jù)反饋信號(hào)與輸入信號(hào)連接方式（也稱比較方式）的不同，（3）串聯(lián)反饋與并聯(lián)反

31、饋可分為串聯(lián)反饋與并聯(lián)反饋。如果反饋信號(hào)在輸入端是與信號(hào)源串聯(lián)的稱為串聯(lián)反饋；如果反饋信號(hào)在輸入端是與信號(hào)源并聯(lián)的稱為并聯(lián)反饋。串聯(lián)反饋如圖2.22（a）、（b）所示，并聯(lián)反饋如圖2.22（c）、（d）所示。（4）直流反饋與交流反饋如果反饋量只含有直流量，稱為直流反饋；如果反饋量只含有交流量，稱為交流反饋。在圖2.3所示的分壓式偏置放大器中，如果發(fā)射極電阻RE接有交流旁路電容CE，則RE只對(duì)直流量有反饋?zhàn)饔?，而?duì)交流量沒(méi)有反饋?zhàn)饔?，即所引入的是直流反饋。如果去掉交流旁路電講 授 內(nèi) 容容CE，則RE所引人的就是交、直流反饋了。直流負(fù)反饋主要用于穩(wěn)定放大器的靜態(tài)工作點(diǎn)，交流負(fù)反饋可以改善放大器的

32、動(dòng)態(tài)特性。2.6.2 負(fù)反饋對(duì)放大電路的影響1負(fù)反饋對(duì)放大倍數(shù)的影響（1）負(fù)反饋使放大倍數(shù)下降從負(fù)反饋的定義可知，反饋信號(hào)與輸入信號(hào)比較，使凈輸入信號(hào)減小，而基本放大倍數(shù)不變，是負(fù)反饋?zhàn)饔脤?dǎo)致輸出信號(hào)減小。因此，具有負(fù)反饋的放大電路其放大倍數(shù)比不加負(fù)反饋時(shí)要低。（2）負(fù)反饋提高了放大倍數(shù)的穩(wěn)定性周圍環(huán)境溫度的變化、元器件的老化與更換，以及負(fù)載的變化等原因，往往使放大器件的特性參數(shù)等發(fā)生變化，從而導(dǎo)致放大器放大倍數(shù)的變化。引入負(fù)反饋后，由于它的自動(dòng)調(diào)節(jié)作用，使輸出信號(hào)的變化得到遏制；放大倍數(shù)趨于不變，因此提高了放大倍數(shù)的穩(wěn)定性。2負(fù)反饋對(duì)輸入電阻的影響負(fù)反饋對(duì)輸入電阻的影響，只取決于反饋電路在輸

33、入端的連接方式，即取決于是串聯(lián)反饋還是并聯(lián)反饋。（1）串聯(lián)負(fù)反饋使輸入電阻提高在串聯(lián)負(fù)反饋中，由于反饋電路與輸入電阻串聯(lián)，由電路的基本知識(shí)可知，電阻越串越大。因此引入串聯(lián)負(fù)反饋后，使得放大電路的輸入電阻增大。（2）并聯(lián)負(fù)反饋使輸入電阻下降在并聯(lián)負(fù)反饋中，由于反饋電路與輸入電阻并聯(lián)，由電路的基本知識(shí)可知，電阻越并越小。因此引入并聯(lián)負(fù)反饋后，使得放大電路的輸入電阻減小。3負(fù)反饋對(duì)輸出電阻的影響負(fù)反饋對(duì)輸出電阻的影響，只取決于反饋電路在輸出端的連講 授 內(nèi) 容接方式，即取決于是電壓反饋還是電流反饋。（1）電壓負(fù)反饋便輸出電阻降低電壓負(fù)反饋可使輸出電壓在負(fù)載變動(dòng)時(shí)保持基本穩(wěn)定，使之接近恒壓源。因此，電

34、壓負(fù)反饋使放大電路的輸出電阻減小。（2）電流負(fù)反饋便輸出電阻提高電流負(fù)反饋可使輸出電流在負(fù)載變動(dòng)時(shí)保持基本穩(wěn)定，也就是放大電路輸出接近恒流源。因此，電流負(fù)反饋使放大電路的輸出電阻增大。3負(fù)反饋對(duì)放大電路非線性失真的影晌負(fù)反饋可以使放大電路的非線性失真減小，還可以抑制放大電路自身產(chǎn)生的噪聲。需要指出的是，負(fù)反饋只能減小本級(jí)放大器自身產(chǎn)生的非線性失真和自身的噪聲，對(duì)輸入信號(hào)存在的非線性失真和噪聲則無(wú)能為力。2.7 正弦波振蕩器振蕩器是以調(diào)諧放大器為基礎(chǔ)再加正反饋網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的。它和放大器一樣也是一種能量轉(zhuǎn)換裝置，但和放大器不同的是，放大器需要輸入信號(hào)才能輸出信號(hào)，而振蕩器無(wú)需外加信號(hào)，就能自動(dòng)產(chǎn)生一定

35、頻率、一定振幅和一定波形的交流信號(hào)，從而將直流電源提供的直流電能轉(zhuǎn)換成振蕩信號(hào)的交流電能。如果振蕩器所產(chǎn)生的交流信號(hào)是正弦波，則稱正弦波振蕩器。它廣泛應(yīng)用于多種電子設(shè)備中，例如無(wú)線電發(fā)射機(jī)中的載波信號(hào)源，超外差收音機(jī)中的本振信號(hào)源，數(shù)字系統(tǒng)中的時(shí)鐘信號(hào)源，微波爐中的高頻振蕩源等。2.7.1 正弦波振蕩器的基本原理1自激振蕩的概念在圖2.23所示的方框圖中，當(dāng)開關(guān)S接在位置“1”時(shí)，外講 授 內(nèi) 容圖2.23 由放大器到自激振蕩器框圖加輸入信號(hào)ui經(jīng)基本放大電路放大后產(chǎn)生一個(gè)輸出信號(hào)uo，若ui是一正弦波信號(hào)，則uo也是正弦波信號(hào)，這是由基本放電路放大的結(jié)果。輸出信號(hào)uo經(jīng)反饋電路產(chǎn)生一個(gè)反饋信

36、號(hào)uf，通過(guò)調(diào)整放大電路和反饋網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)，使uf = ui，若在某瞬間將開關(guān)S由位置“1”改接在位置“2”，電路的輸出信號(hào)uo將保持不變。這時(shí)的電路雖然沒(méi)有外加輸入信號(hào)，卻能輸出具有一定頻率、一定幅值的正弦波信號(hào)，這種現(xiàn)象稱為自激振蕩，能形成自激振蕩的電路稱為振蕩電路。當(dāng)然，振蕩電路還是需要由直流電源提供能量。因此，振蕩電路是一種無(wú)需外加信號(hào)就能將直流電能變?yōu)榻涣麟娔艿哪芰孔儞Q電路。2自激振蕩的平衡條件由上述分析知道，當(dāng)uf = ui時(shí)，振蕩器能維持振蕩，結(jié)合框圖13.17所示，可知 uo =Au ui uf =F uo 式中 Au為基本放大電路的電壓放大倍數(shù)；F為反饋電路的反饋系數(shù)。所以，將

37、上述兩式代入關(guān)系式uf = ui，得 AuF=1 上式為振蕩的平衡條件，也就是說(shuō)只要滿足這個(gè)條件，振蕩器就能產(chǎn)生自激振蕩。其條件可具體表示為以下兩點(diǎn)： （1）振蕩的幅值平衡條件|AuF|=1 它說(shuō)明振蕩時(shí)，反饋信號(hào)uf和加到放大電路輸入端的信號(hào)講 授 內(nèi) 容ui大小相等。（2）振蕩的相位平衡條件a=f=2n（n為整數(shù)）式中 a為輸入信號(hào)經(jīng)放大電路產(chǎn)生的相移量；f為輸出信號(hào)經(jīng)反饋網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生的相移量。 這說(shuō)明振蕩時(shí)，反饋信號(hào)uf與輸入信號(hào)ui相位相同，也就是說(shuō)只要反饋網(wǎng)絡(luò)引人的是正反饋，就自然滿足自激振蕩的相位平衡條件。綜上所述，振蕩電路是一個(gè)具有足夠強(qiáng)度正反饋的放大電路。3自激振蕩的建立在框圖2.

38、23中，當(dāng)開關(guān)S接到2端，便成為自激振蕩器。在接通電源瞬間，電路受到擾動(dòng)，這個(gè)擾動(dòng)就是初始信號(hào)，它具有跳變的特性，包含豐富的交流諧波，經(jīng)放大器的選頻回路選出回路的諧振頻率信號(hào)，通過(guò)反饋網(wǎng)絡(luò)送回到輸入端，形成“放大選頻正反饋再放大”不斷循環(huán)的過(guò)程，振蕩便由弱到強(qiáng)地建立起來(lái)。當(dāng)振蕩信號(hào)幅度達(dá)到一定數(shù)值時(shí)，由于三極管非線性區(qū)的限制作用（有些振蕩器設(shè)有專門的穩(wěn)幅環(huán)節(jié)）使放大倍數(shù)降低，振幅也就不再增大，最終使電路維持穩(wěn)幅振蕩。為了保證振蕩器在接通電源后能完成輸出信號(hào)從小到大直至平衡在一定幅值的過(guò)程，電路的起振條件必須滿足|AuF|=1 4正弦波振蕩器的組成及分類從以上分析可知，正弦波振蕩器必須包括以下三

39、部分：（1）放大電路。保證電路具有足夠的放大倍數(shù)。（2）選頻網(wǎng)絡(luò)。確定電路的振蕩頻率，使電路產(chǎn)生單一頻率的正弦波。（3）反饋網(wǎng)絡(luò)。引人正反饋信號(hào)作為輸入信號(hào)，使電路產(chǎn)生自激振蕩。正弦波振蕩器常按選頻網(wǎng)絡(luò)組成元件來(lái)命名，可分為L(zhǎng)C振蕩器（振蕩頻率多在1MHZ以上）、RC振蕩器（振蕩頻率一般在1MHZ以下）、石英晶體振蕩器（振蕩頻率非常穩(wěn)定）等類型。講 授 內(nèi) 容2.7.2 LC正弦波振蕩器LC正弦波振蕩由放大器、LC選頻網(wǎng)絡(luò)和反饋網(wǎng)絡(luò)三部分組成。常見的LC正弦波振蕩電路有變壓器反饋式、電感三點(diǎn)式和電容三點(diǎn)式。其選頻網(wǎng)絡(luò)都是由電感L和電容C組成選頻電路，利用LC諧振特性確定自激振蕩輸出信號(hào)的頻率。

40、1變壓器反饋式振蕩器其電路如圖2.24所示。假設(shè)三極管VT輸入信號(hào)瞬時(shí)極性為“+”，由于LC回路諧振時(shí)為純阻性，因此，三極管集電極瞬時(shí)極性為“”，反饋線圈L1的同名端瞬時(shí)極性為“+”，反饋到輸入端，與輸入信號(hào)極性相同，滿足相位平衡條件。只要三極管的電流放大系數(shù)合適，L1與L2的匝數(shù)比合適，即可滿足振幅平衡條件。該電路振蕩頻率為圖2.24 變壓器反饋式振蕩器變壓器耦合式振蕩器易產(chǎn)生振蕩，輸出電壓的波形失真小，應(yīng)用范圍廣泛。但是由于輸出電壓與反饋電壓靠磁路耦合，因而藕合不緊密，損耗較大，并且振蕩頻率的穩(wěn)定性不高。2電感三點(diǎn)式振蕩器如圖2.25（a）、（b）所示是電感三點(diǎn)式振蕩器的原理電路和交流通路

41、。LC諧振回路接在三極管的基極與集電極之間，諧振時(shí)LC回路呈純阻性。設(shè)基極瞬時(shí)極性為“+”，則集電極瞬時(shí)極講 授 內(nèi) 容性為“”，反饋信號(hào)瞬時(shí)極性為“+”，形成正反饋，滿足相位平衡條件。改變線圈抽頭位置，可調(diào)節(jié)正反饋量的大小，從而可調(diào)節(jié)輸出幅度。該電路振蕩頻率為圖2.25 電感三點(diǎn)式振蕩器但因反饋電壓取自電感，輸出信號(hào)申含有高次諧波較多，波形較差，常用于對(duì)波形要求不高的振蕩器中。3電容三點(diǎn)式振蕩器圖2.26所示是電容三點(diǎn)式振蕩器原理圖及交流通路。其電路工作原理分析與電感三點(diǎn)式振蕩器相似，振蕩頻率為由于Cb和Cc的電容量可以取得較小，所以振蕩頻率可以很高。一般可達(dá)100MHz以上。又由于反饋信號(hào)

42、取自電容，所以反饋信號(hào)中所含高次諧波少，輸出波形較好。其缺點(diǎn)是凋節(jié)頻率不便，因?yàn)殡娙萘康拇笮〖扰c振蕩頻率有關(guān)，又與反饋量有關(guān)，即與起振條件有關(guān)，調(diào)節(jié)電容有可能造成停振。此外，當(dāng)振蕩頻率較高時(shí)，三極管的極間電容將成為Cb和Cc的一部分。由于三極管VT的極間電容會(huì)隨著溫度等因素變化，故影響了振蕩頻率的穩(wěn)定性。講 授 內(nèi) 容圖2.26 電容三點(diǎn)式振蕩器2.7.3 RC正弦波振蕩器當(dāng)LC振蕩器用于低頻振蕩時(shí)，所需L和C的數(shù)值均應(yīng)加大。這種損耗小的大電感和大容量電容制作困難，而使用RC振蕩器卻顯得方便而經(jīng)濟(jì)。RC振蕩器的工作原理與LC振蕩器相同，都是利用了放大器的正反饋，井要求滿足相位平衡和幅值兩個(gè)條件

43、。兩者的不同點(diǎn)是RC振蕩器是用RC選頻電路代替了LC振蕩器的選頻回路。1. 基本電路分析 RC振蕩電路的選頻電路由R、C元件組成。常見的RC正弦波振蕩電路是RC串并聯(lián)正弦波振蕩器，如圖2.27所示。下面先分析RC串并聯(lián)電路的選頻特性。圖2.27 RC正弦波振蕩器講 授 內(nèi) 容RC串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)如圖2.28(a)所示。為了討論方便，假定輸入電壓們是正弦波信號(hào)電壓，其頻率可變，而幅值保持恒定。當(dāng)頻率足夠低時(shí)，即，選頻網(wǎng)絡(luò)可近似地用RC高通電路表示，如圖2.28(c)所示。當(dāng)頻率足夠高時(shí)，即，則選頻網(wǎng)絡(luò)近似地用RC低通電路來(lái)表示，如圖上2.28 (b)所示。圖2.28 RC串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)由此可以推出，在某一

44、確定頻率下, 其輸出電壓幅度可能有某一最大值；同時(shí)，相位角從超前（趨于90°）到滯后（趨于-90°）的過(guò)程中，在其一頻率品f0下必有=0。即在高頻與低頻之間必定存在一個(gè)頻率f0輸出電壓u2與輸入電壓u1相位相同，這就是RC串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的選頻特性。其頻率特性如圖2.29所示。圖2.29 RC串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)頻率特性由圖2.29可見，當(dāng)，即時(shí), 達(dá)到最講 授 內(nèi) 容大值，等于，而相頻響應(yīng)的相位角為零，即=0。由于在時(shí)的信號(hào)才能滿足自激振蕩的條件，因此該電路的振蕩頻率為2. 振蕩的建立與穩(wěn)定由圖2.29可知，在時(shí)，經(jīng)RC反饋網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)椒糯笃麟妷号c同相，即有=0和。這樣，放大電路和由RC串

45、并聯(lián)電路組成的反饋岡絡(luò)則好形成正反饋系統(tǒng)，可以滿足相位平衡條件，因而有可能振蕩。實(shí)現(xiàn)穩(wěn)幅的方法是使電路的值隨輸出電壓幅度增大而減小。RT是一個(gè)具有負(fù)溫系數(shù)的熱敏電阻，當(dāng)輸出電壓增加使RT的功耗增大時(shí)，熱敏電阻RT減小，放大器的增益下降，使的幅值下降。如果參數(shù)選擇合適，可使輸出電壓幅值基本恒定，且波形失真較小。同理，RE用一個(gè)具有正溫度系數(shù)的電阻代替，也可實(shí)現(xiàn)穩(wěn)幅。穩(wěn)幅的方法還很多，讀者可自行分析。如果選頻電路的電阻和電容采用雙聯(lián)電位器和雙聯(lián)電容器，則可方便地調(diào)節(jié)RC振蕩電路輸出信號(hào)的頻率。目前生產(chǎn)和實(shí)驗(yàn)中常用的音頻振蕩器大多采用這種電路形式。2.7.4 石英晶體正弦波振蕩器在振蕩器中，盡管采取

46、了多種穩(wěn)頻措施，其頻率穩(wěn)定度也只能達(dá)到10-310-5數(shù)量級(jí)，如果要求更高的頻率穩(wěn)定度，就必須采用石英晶體振蕩器。石英晶體振蕩器的頻率穩(wěn)定度可達(dá)10-610-11數(shù)量級(jí)，它的這種優(yōu)異性能與石英晶體本身的特性有關(guān)。講 授 內(nèi) 容1石英晶體的特性將二氧化硅 (SiO2)結(jié)晶體按一定的方向切割成很薄的晶片，再將晶片兩個(gè)對(duì)應(yīng)的表面拋光和涂敷銀層，并作為兩個(gè)極引出引腳，加以封裝，就構(gòu)成石英晶體諧振器。其結(jié)構(gòu)示意圖和符號(hào)如圖2.30（a）、（b）所示。圖2.30 石英晶體振蕩器（1）石英晶體的壓電效應(yīng)和壓電振蕩在石英晶體兩個(gè)引腳加上一個(gè)交變電場(chǎng)時(shí)，它將會(huì)產(chǎn)生一定頻率的機(jī)械變形，而這種機(jī)械振動(dòng)又會(huì)產(chǎn)生交變電

47、場(chǎng)，上述物理現(xiàn)象稱為壓電效應(yīng)。一般情況下，無(wú)論是機(jī)械振動(dòng)的振幅，還是交變電場(chǎng)的振幅都非常小。但是，當(dāng)交變電場(chǎng)的頻率為某一特定值時(shí)，振幅驟然增大，會(huì)產(chǎn)生共振，稱為壓電振蕩。這一特定頻率就是石英晶體的固有頻率，也稱為諧振頻率。（2）石英晶體的等效電路和振蕩頻率石英晶體的等效電路如圖2.30（b）所示。當(dāng)石英晶體不振動(dòng)時(shí)，可等效為一個(gè)平板電容Co，稱為靜態(tài)電容；其值取決于晶片的幾何尺寸和電極面積，一般約為幾皮法到幾十皮法。當(dāng)晶片產(chǎn)生振動(dòng)時(shí)，機(jī)械振動(dòng)的慣性等效為電感L，其值為幾毫亨到幾百毫亨。晶片的彈性等效為電容C，其值僅為0.010.1pF，則C<<Co。晶片的摩擦損耗等效為電阻R，其值

48、約為100,理想情況下R =0。因此回路的品質(zhì)因數(shù)Q很高（）。講 授 內(nèi) 容因?yàn)镽、C、L等參數(shù)基本不隨溫度變化，所以它的頻率穩(wěn)定度高。從圖2.30（b）可以看出，石英晶體振蕩電路有兩個(gè)諧振頻率，一個(gè)是R、C、L串聯(lián)支路的串聯(lián)諧振頻率fs，另一個(gè)是并聯(lián)回路的諧振頻率fp，它們分別為圖2.31所示為石英晶體振蕩器的等效電抗和頻率之間的關(guān)系曲線。當(dāng)f = fs時(shí)，電抗X = 0呈串聯(lián)諧振，等效為一根短路線，在串聯(lián)型晶振電路中等效短路元件；圖2.31 石英晶體振蕩器的等效當(dāng)f = fp時(shí)，電抗X =，呈并聯(lián)諧振，等效開路；當(dāng)fsffp，電抗X0，呈容性；當(dāng)fsffp時(shí)，電抗X0，呈感性，在晶振電路中等效為電感元件。2石英晶體正弦波振蕩電路石英晶體振蕩器的電路形式主要分為兩類：石英晶體在電路講 授 內(nèi) 容中作為等效電感元件使用的稱為并聯(lián)型晶體振蕩器；石英晶體