第七章正弦波振蕩器

1、第第 七七 章正弦波振蕩器章正弦波振蕩器振蕩器是一種能量轉(zhuǎn)換裝置。無需振蕩器是一種能量轉(zhuǎn)換裝置。無需外加信號(hào)，能自動(dòng)將直流電能轉(zhuǎn)換成外加信號(hào)，能自動(dòng)將直流電能轉(zhuǎn)換成具有一定頻率、一定幅度和一定波形具有一定頻率、一定幅度和一定波形的交流信號(hào)。的交流信號(hào)。正弦波振蕩器是振蕩器中應(yīng)用最廣泛的一種。正弦波振蕩器是振蕩器中應(yīng)用最廣泛的一種。其輸出波形是正弦波。其輸出波形是正弦波。普通的放大器是需要加輸入信號(hào)才能有輸出信號(hào)；普通的放大器是需要加輸入信號(hào)才能有輸出信號(hào)；振蕩器是不需要加輸入信號(hào)，由電路本身自激而自振蕩器是不需要加輸入信號(hào)，由電路本身自激而自動(dòng)產(chǎn)生輸出信號(hào)。動(dòng)產(chǎn)生輸出信號(hào)。一、正弦波振蕩器的組

2、成（三大部分）一、正弦波振蕩器的組成（三大部分）. .正弦波振蕩器的基本知識(shí)正弦波振蕩器的基本知識(shí)（157157）1、放大電路：以三極管為核心的放大電路2、選頻電路（網(wǎng)絡(luò)）：只對(duì)某個(gè)特定頻率的信號(hào)產(chǎn)生諧振3、反饋電路（網(wǎng)絡(luò)）：正反饋電工基礎(chǔ)電工基礎(chǔ)第五章第五章串聯(lián)諧振串聯(lián)諧振時(shí)，總阻抗最小，電流最大，發(fā)生諧振。時(shí)，總阻抗最小，電流最大，發(fā)生諧振。諧振頻率為：諧振頻率為：電子線路電子線路振蕩電路振蕩電路有相同的、有不同的有相同的、有不同的 LCfp p= =210三、自激振蕩的基本過程三、自激振蕩的基本過程（一）、起振（建立）：振蕩器接通直流電源的瞬間，電路受到擾動(dòng)，在放大器的輸入端將產(chǎn)生一個(gè)微

3、弱的擾動(dòng)電壓，經(jīng)過放大器放大、選頻后，通過正反饋網(wǎng)絡(luò)送回到輸入端，形成放大選頻正反饋再放大再選頻再正反饋的過程，是輸出信號(hào)的幅度逐漸增大，振蕩就這樣從無到有、從小到大地建立起來。（二）、平衡：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)（飽和區(qū)和截止區(qū)）的限制作用，使管子的放大作用削弱，即電路的放大倍數(shù)下降，放大器的放大倍數(shù)降低到 AVF = 1 時(shí)，振幅也就不再增大，最終電路自動(dòng)維持穩(wěn)定的幅度在振蕩，即等幅振蕩。以上分析是理想情況，以上分析是理想情況，實(shí)際中有損耗！實(shí)際中有損耗！沒有外加信號(hào)沒有外加信號(hào)直直流流電電能能轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換換成成交交流流信信號(hào)號(hào)依次經(jīng)過電路中的放大選頻反饋三個(gè)部分。在三

4、極管的放大區(qū)范圍內(nèi)不斷循環(huán)，一次比一次大。接通電源瞬間的電擾動(dòng)信號(hào)就是最初的激勵(lì)信號(hào)三極管的非線性區(qū)的限制，放大作用得到一定的控制，不能無限制的增大，保持平衡（理想）第一階段：起振第一階段：起振第二階段：平衡第二階段：平衡四、自激振蕩的條件四、自激振蕩的條件（同時(shí)滿足兩個(gè)條件）（同時(shí)滿足兩個(gè)條件）1 1相位平衡條件相位平衡條件2 2振幅平衡條件振幅平衡條件三極管處于放大狀態(tài)，放大電路要有合適的靜態(tài)工作點(diǎn)，正三極管處于放大狀態(tài)，放大電路要有合適的靜態(tài)工作點(diǎn)，正常工作。即反饋信號(hào)幅度大于或等于原輸入信號(hào)幅度，公式表示常工作。即反饋信號(hào)幅度大于或等于原輸入信號(hào)幅度，公式表示為：為：1FAV反饋信號(hào)的

5、相位與輸入信號(hào)的相位相同，即為反饋信號(hào)的相位與輸入信號(hào)的相位相同，即為正反饋正反饋，公式表示為：公式表示為： = 2np p 表示反饋電壓與輸入電壓的相位差表示反饋電壓與輸入電壓的相位差n n 是整數(shù)是整數(shù)，n n， ( (2) )相位平衡條件：相位平衡條件：采用瞬時(shí)極性法，設(shè)采用瞬時(shí)極性法，設(shè) V 基極電位為基極電位為“正正”，根據(jù)共射電路的倒相作用，可，根據(jù)共射電路的倒相作用，可知集電極電位為知集電極電位為“負(fù)負(fù)”，于是，于是 L 同名端同名端為為“正正”，根據(jù)同名端的定義得知，根據(jù)同名端的定義得知，Lf f 同名端也為同名端也為“正正”，則反饋電壓極性為，則反饋電壓極性為“負(fù)負(fù)”。該電路

6、是。該電路是負(fù)反饋，不滿足相位負(fù)反饋，不滿足相位平衡條件。平衡條件。例題：判斷兩個(gè)電路能否產(chǎn)生自激振蕩。例題：判斷兩個(gè)電路能否產(chǎn)生自激振蕩。解：圖解：圖 (a) ：(1)振幅平衡條件：在振幅平衡條件：在直流通路圖直流通路圖中，中， 三極管的三極管的 基極偏置電阻基極偏置電阻 Rb2 被反饋線圈被反饋線圈 Lf 短路接地，使基極電位為零，短路接地，使基極電位為零，三極管處于截三極管處于截止?fàn)顟B(tài)，電路不能正常工作，不滿足振幅平衡條件止?fàn)顟B(tài)，電路不能正常工作，不滿足振幅平衡條件。既不滿足振幅平衡條件也不滿足相位平衡條件。既不滿足振幅平衡條件也不滿足相位平衡條件。因此，電路不能產(chǎn)生自激振蕩。因此，電路

7、不能產(chǎn)生自激振蕩。圖圖( (b) )：（）（）振幅平衡條件：在直流通路圖中，振幅平衡條件：在直流通路圖中，因隔直電容因隔直電容 Cb b 避免了避免了 Rb2 被反饋線圈被反饋線圈 Lf 短路，使基極電位有一定的值，短路，使基極電位有一定的值，；滿足；滿足（型三極（型三極管）。則三極管處于放大狀態(tài)，電路能管）。則三極管處于放大狀態(tài)，電路能正常工作，滿足振幅平衡條件。正常工作，滿足振幅平衡條件。（）相位（）相位平衡條件：平衡條件：瞬時(shí)極性法判斷瞬時(shí)極性法判斷該電路是正反饋，滿足相位平衡條件。該電路是正反饋，滿足相位平衡條件。同時(shí)滿足振幅平衡條件和相位平衡條件，同時(shí)滿足振幅平衡條件和相位平衡條件，

8、所以電路能產(chǎn)生自激振蕩。所以電路能產(chǎn)生自激振蕩。.2.2RCRC振蕩器（振蕩器（158158）一、一、RC振蕩器的組成（三大部分）振蕩器的組成（三大部分）、放大電路：正常工作（三極管處于放大狀態(tài)）、RC選頻電路：由R和構(gòu)成選頻回路，對(duì)某個(gè)特定的頻率信號(hào)產(chǎn)生諧振。保證正弦波振蕩器具有單一的工作頻率。、反饋電路：采用正反饋（加強(qiáng)作用，產(chǎn)生自激）二、二、RC振蕩器的分類振蕩器的分類、RC橋式振蕩器（又叫文氏橋振蕩器）、RC移相式振蕩器三、三、RC振蕩器的適用范圍振蕩器的適用范圍產(chǎn)生低頻振蕩產(chǎn)生低頻振蕩四、四、RC振蕩器的諧振頻率振蕩器的諧振頻率五、五、RC串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò)串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò)五、五、RC串并

9、聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò)串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò)當(dāng)輸入信號(hào)當(dāng)輸入信號(hào)vi頻率等于頻率等于選頻頻率選頻頻率f0時(shí)，輸出電壓時(shí)，輸出電壓vo幅幅度達(dá)到最高，為度達(dá)到最高，為vi /3；且相位；且相位差為差為0。當(dāng)輸入信號(hào)當(dāng)輸入信號(hào)v vi i頻率高于頻率高于或低于選頻頻率或低于選頻頻率f f0 0時(shí)，輸出電時(shí)，輸出電壓壓v vo o減小，相移也越大。減小，相移也越大。RC橋式振蕩器（又叫文氏橋振蕩器）由同相放大器和具有選頻作用的 RC串并聯(lián)正反饋網(wǎng)絡(luò)組成。RC選頻網(wǎng)絡(luò)反饋系數(shù)F=1/3。只要放大倍數(shù)AVF=3，就能滿足振幅平衡條件。RC橋式振蕩器的優(yōu)點(diǎn)：橋式振蕩器的優(yōu)點(diǎn)：頻率調(diào)節(jié)方便，信號(hào)波形失真小。頻率調(diào)節(jié)方便，信號(hào)波

10、形失真小。一、振蕩器的組成（三大部分）一、振蕩器的組成（三大部分）. .振蕩器（振蕩器（161161）、放大電路：正常工作（三極管處于放大狀態(tài)）、選頻電路：由和構(gòu)成選頻回路，對(duì)某個(gè)特定的頻率信號(hào)產(chǎn)生諧振。保證正弦波振蕩器具有單一的工作頻率。、反饋電路：采用正反饋（加強(qiáng)作用，產(chǎn)生自激）二、振蕩器的分類二、振蕩器的分類按選頻電路組成元件的不同分類、變壓器耦合式振蕩器（通過變壓器耦合將反饋信號(hào)送到放大器的輸入端）、三點(diǎn)式振蕩器三、變壓器耦合式三、變壓器耦合式 LC 振蕩器振蕩器電路特點(diǎn)：用變壓器耦合方式把反饋信號(hào)送到輸入端。常電路特點(diǎn)：用變壓器耦合方式把反饋信號(hào)送到輸入端。常用的有以下兩種。用的有以

11、下兩種。1共發(fā)射極變壓器耦合共發(fā)射極變壓器耦合 LC 振蕩器振蕩器(1)(1)電路圖電路圖( () )電路結(jié)構(gòu)電路結(jié)構(gòu)、放大電路：分壓式穩(wěn)定工作點(diǎn)的放大電路、選頻電路：由和并聯(lián)構(gòu)成選頻回路、反饋電路：反饋線圈L L3-4 3-4 （電電位器位器 R RP P 和電容和電容 C C1 1 組成反饋量控組成反饋量控制電路。制電路。 ）輸出電壓輸出電壓，取自線圈，取自線圈L L7-87-8。相位平衡條件：相位平衡條件：瞬時(shí)極性法判斷該電路是正反饋，瞬時(shí)極性法判斷該電路是正反饋，滿足相位平衡條件。滿足相位平衡條件。振幅平衡條件：在直流通路圖中，振幅平衡條件：在直流通路圖中， （型三極（型三極管），三極

12、管處于放大狀態(tài)，電管），三極管處于放大狀態(tài)，電路能正常工作。滿足振幅平衡條路能正常工作。滿足振幅平衡條件。件。( () )自激振蕩條件判斷自激振蕩條件判斷同時(shí)滿足振幅平衡條件和相位平衡同時(shí)滿足振幅平衡條件和相位平衡條件，所以電路能產(chǎn)生自激振蕩。條件，所以電路能產(chǎn)生自激振蕩。調(diào)節(jié)調(diào)節(jié) R RP P 可改變輸出幅度?？筛淖冚敵龇?。振蕩頻率公式：振蕩頻率公式：2共基極變壓器耦合共基極變壓器耦合 LC 振蕩器振蕩器(1)(1)電路圖電路圖( () )電路結(jié)構(gòu)電路結(jié)構(gòu)、放大電路：分壓式穩(wěn)定工作點(diǎn)的放大電路、選頻電路：由和串聯(lián)構(gòu)成選頻回路、反饋電路：反饋線圈L L相位平衡條件：相位平衡條件：瞬時(shí)極性法判

13、斷該電路是正反饋，瞬時(shí)極性法判斷該電路是正反饋，滿足相位平衡條件。滿足相位平衡條件。振幅平衡條件：在直流通路圖中，振幅平衡條件：在直流通路圖中， （型三極（型三極管），三極管處于放大狀態(tài)，電管），三極管處于放大狀態(tài)，電路能正常工作。滿足振幅平衡條路能正常工作。滿足振幅平衡條件。件。( () )自激振蕩條件判斷自激振蕩條件判斷同時(shí)滿足振幅平衡條件和相位平衡同時(shí)滿足振幅平衡條件和相位平衡條件，所以電路能產(chǎn)生自激振蕩。條件，所以電路能產(chǎn)生自激振蕩。綜上分析可見，變壓器反饋電路的反饋強(qiáng)綜上分析可見，變壓器反饋電路的反饋強(qiáng)度，可通過度，可通過 L L2 2 與與 L L1 1 之間的距離來調(diào)節(jié)。變之間的

14、距離來調(diào)節(jié)。變壓器耦合振蕩電路的振蕩頻率為壓器耦合振蕩電路的振蕩頻率為 LCfp p= =210若調(diào)節(jié)若調(diào)節(jié) L、C，可改變振蕩頻率。，可改變振蕩頻率。四、三點(diǎn)式四、三點(diǎn)式 LC 振蕩電路振蕩電路、電路特點(diǎn)：、電路特點(diǎn)：LC LC 振蕩回路三個(gè)端點(diǎn)與晶體管三個(gè)振蕩回路三個(gè)端點(diǎn)與晶體管三個(gè)電極（、）相連。電極（、）相連。、分類：電容三點(diǎn)式、分類：電容三點(diǎn)式 LC LC 振蕩電路、電感三點(diǎn)式振蕩電路、電感三點(diǎn)式 LC LC 振蕩電路振蕩電路、三點(diǎn)式、三點(diǎn)式 LC LC 振蕩電路判斷能否產(chǎn)生自激振蕩：振蕩電路判斷能否產(chǎn)生自激振蕩：、判斷振幅平衡條件方法不變；、判斷振幅平衡條件方法不變；、判斷相位平衡

15、條件，除了常用的判斷是正反饋、判斷相位平衡條件，除了常用的判斷是正反饋還是負(fù)反饋之外，還是負(fù)反饋之外，特有的方法：特有的方法：“射同基反射同基反”（發(fā)（發(fā)射極接同種元件且基極接不同的元件）。射極接同種元件且基極接不同的元件）。電感三點(diǎn)式振蕩器電感三點(diǎn)式振蕩器(1)(1)電路圖電路圖( () )電路結(jié)構(gòu)電路結(jié)構(gòu)、放大電路：分壓式穩(wěn)定工作點(diǎn)的放大電路、選頻電路：、反饋電路：反饋線圈L L，匝數(shù)，匝數(shù)越多，反饋越強(qiáng)，輸出振蕩信號(hào)越越多，反饋越強(qiáng)，輸出振蕩信號(hào)越大。大。相位平衡條件：相位平衡條件：發(fā)射極發(fā)射極e e所對(duì)應(yīng)的點(diǎn)連接的是兩個(gè)電所對(duì)應(yīng)的點(diǎn)連接的是兩個(gè)電感，同種元件；感，同種元件；基極基極b

16、b所對(duì)應(yīng)的點(diǎn)連接的是一個(gè)電感所對(duì)應(yīng)的點(diǎn)連接的是一個(gè)電感和一個(gè)電容，不同元件和一個(gè)電容，不同元件滿足滿足“射同基反射同基反”就是正反饋，即滿足就是正反饋，即滿足相位平衡條件。相位平衡條件。振幅平衡條件：在直流通路圖中，振幅平衡條件：在直流通路圖中， （型三極（型三極管），三極管處于放大狀態(tài)，電管），三極管處于放大狀態(tài)，電路能正常工作。滿足振幅平衡條路能正常工作。滿足振幅平衡條件。（適當(dāng)選擇件。（適當(dāng)選擇 L L和和 L L 的比值。的比值。使使 A AV VF F 1 1）( () )自激振蕩條件判斷自激振蕩條件判斷同時(shí)滿足個(gè)條件，電路可產(chǎn)生振蕩同時(shí)滿足個(gè)條件，電路可產(chǎn)生振蕩CMLLLCf)2(

17、2121210=p pp pM M 是是 L L與與 L L 之間的互感系數(shù)。之間的互感系數(shù)。調(diào)節(jié)電容調(diào)節(jié)電容C,C,可以調(diào)節(jié)振蕩頻率可以調(diào)節(jié)振蕩頻率f f0 0、優(yōu)點(diǎn)：、優(yōu)點(diǎn)：容易振蕩。容易振蕩。振蕩頻率很高（一般可達(dá)到幾十兆赫振蕩頻率很高（一般可達(dá)到幾十兆赫）、缺點(diǎn)：、缺點(diǎn)：波形失真較大。波形失真較大。（）電路振蕩頻率（）電路振蕩頻率（5 5）電路特點(diǎn)）電路特點(diǎn)(1)(1)電路圖電路圖( () )電路結(jié)構(gòu)電路結(jié)構(gòu)、放大電路：分壓式穩(wěn)定工作點(diǎn)的放大電路、選頻電路：、反饋電路：反饋電容。電容三點(diǎn)式振蕩器電容三點(diǎn)式振蕩器交流通路交流通路相位平衡條件：相位平衡條件：發(fā)射極發(fā)射極e e所對(duì)應(yīng)的點(diǎn)連接

18、的是兩個(gè)電容，所對(duì)應(yīng)的點(diǎn)連接的是兩個(gè)電容，同種元件；同種元件；基極基極b b所對(duì)應(yīng)的點(diǎn)連接的是一個(gè)電感和一所對(duì)應(yīng)的點(diǎn)連接的是一個(gè)電感和一個(gè)電容，不同元件個(gè)電容，不同元件滿足滿足“射同基反射同基反”就是正反饋，即滿足相位就是正反饋，即滿足相位平衡條件。平衡條件。振幅平衡條件：在直流通路圖中，振幅平衡條件：在直流通路圖中， （型三極（型三極管），三極管處于放大狀態(tài)，電管），三極管處于放大狀態(tài)，電路能正常工作。滿足振幅平衡條路能正常工作。滿足振幅平衡條件。（適當(dāng)?shù)倪x擇件。（適當(dāng)?shù)倪x擇 C C、C2 C2 的的數(shù)值，使電路具有足夠大的放大數(shù)值，使電路具有足夠大的放大倍數(shù)，倍數(shù)， 使使 A AV VF

19、F 1 1）( () )自激振蕩條件判斷自激振蕩條件判斷同時(shí)滿足個(gè)條件，電路可產(chǎn)生振蕩同時(shí)滿足個(gè)條件，電路可產(chǎn)生振蕩交流通路交流通路同時(shí)改變電容同時(shí)改變電容C C和和, ,可以調(diào)節(jié)振蕩頻率可以調(diào)節(jié)振蕩頻率f f0 0、優(yōu)點(diǎn)：、優(yōu)點(diǎn)：輸出波形好。輸出波形好。振蕩頻率較高（可達(dá)振蕩頻率較高（可達(dá) 100 MHz 100 MHz 以上）以上）、缺點(diǎn)：、缺點(diǎn)：調(diào)節(jié)頻率不方便。調(diào)節(jié)頻率不方便。振蕩頻率不穩(wěn)定。振蕩頻率不穩(wěn)定。（）電路振蕩頻率（）電路振蕩頻率（5 5）電路特點(diǎn)）電路特點(diǎn)=LCfp p21o而而2121CCCCC=改進(jìn)型電容三點(diǎn)式改進(jìn)型電容三點(diǎn)式LC振蕩器振蕩器(1)(1)改進(jìn)原因改進(jìn)原因電

20、容三點(diǎn)式振蕩電電容三點(diǎn)式振蕩電路的振蕩頻率不穩(wěn)定的原因是路的振蕩頻率不穩(wěn)定的原因是在交流通路圖中，可以看出三在交流通路圖中，可以看出三極管的極間電容極管的極間電容C Ci i和和C Co o分別與分別與C C1 1、C C2 2并聯(lián)，構(gòu)成了振蕩電路并聯(lián)，構(gòu)成了振蕩電路的一部分。當(dāng)環(huán)境溫度變化或的一部分。當(dāng)環(huán)境溫度變化或更換三極管，結(jié)電容發(fā)生變化，更換三極管，結(jié)電容發(fā)生變化，造成了振蕩頻率不穩(wěn)定。造成了振蕩頻率不穩(wěn)定。Ci 和和 Co 分別是三極管的輸入和輸出電容，其數(shù)值隨溫度分別是三極管的輸入和輸出電容，其數(shù)值隨溫度而變化，直接影響而變化，直接影響 LC 回路的振蕩頻率。取回路的振蕩頻率。取

21、C1 Co，C2 Ci，以減小，以減小 Ci 和和 Co 對(duì)振蕩頻率的影響，提高其穩(wěn)定性。對(duì)振蕩頻率的影響，提高其穩(wěn)定性。由于由于 C1、C2 的增大，會(huì)導(dǎo)致的增大，會(huì)導(dǎo)致 Q 值下降，且調(diào)節(jié)振蕩頻率值下降，且調(diào)節(jié)振蕩頻率時(shí)，必須同時(shí)改變時(shí)，必須同時(shí)改變 C1、C2，實(shí)屬困難。，實(shí)屬困難。為此，在為此，在 LC 回路中的電感支路串入一小電容回路中的電感支路串入一小電容 C3，得到改進(jìn)的，得到改進(jìn)的電容三點(diǎn)式振蕩器。電容三點(diǎn)式振蕩器。( () )電路圖電路圖( () )電路結(jié)構(gòu)電路結(jié)構(gòu)、放大電路：分壓式穩(wěn)定工作點(diǎn)的放大電路、選頻電路：、（串聯(lián)在電感支路，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小串聯(lián)在電感支路，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于于、 ）、反

22、饋電路：反饋電容。改進(jìn)型電容三點(diǎn)式改進(jìn)型電容三點(diǎn)式LC振蕩器振蕩器(4)(4)自激振蕩條件的判斷自激振蕩條件的判斷相位平衡條件：相位平衡條件：滿足滿足“射同基反射同基反”就是正反饋（小電容就是正反饋（小電容C3C3可忽略不計(jì)），可忽略不計(jì)），或瞬時(shí)極性法判斷是正反饋?；蛩矔r(shí)極性法判斷是正反饋。 即滿足相位平衡條件。即滿足相位平衡條件。取取 C C3 3 C C1 1，C C3 3 C C2 2。這樣，振蕩頻率這樣，振蕩頻率 f0 與與 C1、C2 、Ci、Co 基本無關(guān)，只取決于基本無關(guān)，只取決于 C3 和和 L。、優(yōu)點(diǎn)：、優(yōu)點(diǎn)：振蕩波形好，振蕩波形好，振蕩頻率比較穩(wěn)定。振蕩頻率比較穩(wěn)定。頻率

23、調(diào)節(jié)方便頻率調(diào)節(jié)方便、缺點(diǎn)：、缺點(diǎn)：調(diào)節(jié)調(diào)節(jié) C C3 3 時(shí)，輸出信號(hào)幅度會(huì)隨時(shí)，輸出信號(hào)幅度會(huì)隨頻率增大而降低。頻率增大而降低。（5 5）電路振蕩頻率）電路振蕩頻率2130LCfp p （6 6）電路特點(diǎn)）電路特點(diǎn)石英晶體振蕩電路的優(yōu)點(diǎn)：頻率穩(wěn)定度高石英晶體振蕩電路的優(yōu)點(diǎn)：頻率穩(wěn)定度高（可達(dá)（可達(dá) 1010-11-11 10 10-6 -6 數(shù)量級(jí)）數(shù)量級(jí)）一、石英晶體諧振器一、石英晶體諧振器、石英晶體諧振器是在晶片的兩個(gè)對(duì)面上噴涂一對(duì)金屬極板，、石英晶體諧振器是在晶片的兩個(gè)對(duì)面上噴涂一對(duì)金屬極板，引出兩個(gè)電極，加以封裝所構(gòu)成的器件。引出兩個(gè)電極，加以封裝所構(gòu)成的器件。. .石英晶體振蕩器

24、（石英晶體振蕩器（167167）普通的振蕩器振蕩頻率不夠穩(wěn)定。因?yàn)檎袷庮l率是普通的振蕩器振蕩頻率不夠穩(wěn)定。因?yàn)檎袷庮l率是由它的選頻元件的參數(shù)決定的。由于環(huán)境溫度變化或電源電壓由它的選頻元件的參數(shù)決定的。由于環(huán)境溫度變化或電源電壓波動(dòng)等因素的影響，導(dǎo)致選頻元件參數(shù)發(fā)生變化。波動(dòng)等因素的影響，導(dǎo)致選頻元件參數(shù)發(fā)生變化。壓電效應(yīng)與壓電諧振壓電效應(yīng)與壓電諧振、壓電效應(yīng)：晶片在電壓產(chǎn)生的機(jī)械壓力下，其表面電荷、壓電效應(yīng)：晶片在電壓產(chǎn)生的機(jī)械壓力下，其表面電荷的極性隨機(jī)械拉力而改變的一種現(xiàn)象。的極性隨機(jī)械拉力而改變的一種現(xiàn)象。、壓電諧振：外加交變電壓的頻率等于晶體固有頻率時(shí)，、壓電諧振：外加交變電壓的頻率

25、等于晶體固有頻率時(shí)，回路發(fā)生串聯(lián)諧振，電流振幅最大的一種現(xiàn)象。產(chǎn)生壓電諧回路發(fā)生串聯(lián)諧振，電流振幅最大的一種現(xiàn)象。產(chǎn)生壓電諧振時(shí)的振蕩頻率稱為石英晶體諧振器的諧振頻率。振時(shí)的振蕩頻率稱為石英晶體諧振器的諧振頻率。石英晶體諧振器的符號(hào)和等效電路石英晶體諧振器的符號(hào)和等效電路 晶體不振動(dòng)：等效于一個(gè)平板電容晶體不振動(dòng)：等效于一個(gè)平板電容C0 ，稱為靜態(tài)電容，稱為靜態(tài)電容 。（一般約為幾皮法到幾十皮法）（一般約為幾皮法到幾十皮法）晶體振動(dòng)：晶體振動(dòng)：機(jī)械振動(dòng)的慣性可用電感機(jī)械振動(dòng)的慣性可用電感 L 來等效，一般為來等效，一般為 10-3 10-2 H；晶片的彈性用電容晶片的彈性用電容 C 來等效，一

26、般為來等效，一般為 10-2 10-1 pF；晶片振動(dòng)時(shí)因摩擦造成的損耗用晶片振動(dòng)時(shí)因摩擦造成的損耗用 R 來等效，阻值約為來等效，阻值約為 102 ?？芍?，品質(zhì)因數(shù)可知，品質(zhì)因數(shù) Q 很大，可達(dá)很大，可達(dá) 104 106。加之晶體的固有。加之晶體的固有頻率只與晶片的幾何尺寸有關(guān)，其精度高而穩(wěn)定。頻率只與晶片的幾何尺寸有關(guān)，其精度高而穩(wěn)定。所以，采用石英晶體諧振器組成振蕩電路，可獲得很高的所以，采用石英晶體諧振器組成振蕩電路，可獲得很高的頻率穩(wěn)定度。頻率穩(wěn)定度。CLRQ1 = =由由電抗頻率特性電抗頻率特性由特性曲線圖可看出：由特性曲線圖可看出：石英晶體諧振器在石英晶體諧振器在 f fs s

27、和和 f fp p 之間為感性，在此區(qū)域之外為容性。之間為感性，在此區(qū)域之外為容性。、兩個(gè)諧振頻率、兩個(gè)諧振頻率（1）當(dāng)）當(dāng)L、C、R 支路串聯(lián)諧振時(shí)，等效電路的阻抗最小，支路串聯(lián)諧振時(shí)，等效電路的阻抗最小，串聯(lián)諧振頻率串聯(lián)諧振頻率為為 LCfp p= =21s（2）當(dāng)?shù)刃щ娐凡⒙?lián)諧振時(shí)，）當(dāng)?shù)刃щ娐凡⒙?lián)諧振時(shí)，并聯(lián)諧振頻率并聯(lián)諧振頻率為為000121CCfCCCCLf p p= =sp由于由于 C C0，因此，因此 fs 和和 fp 兩個(gè)頻率非常接近。兩個(gè)頻率非常接近。 fp 稍大于稍大于fs 二、石英晶體振蕩器二、石英晶體振蕩器振蕩頻率在晶體諧振器的振蕩頻率在晶體諧振器的 fs 與與 fp

28、 之間。之間。振蕩回路的諧振頻率為：振蕩回路的諧振頻率為：1并聯(lián)型石英晶體振蕩電路并聯(lián)型石英晶體振蕩電路 振蕩回路由振蕩回路由 C1、C2 和晶體組成。和晶體組成。石英晶體起電感石英晶體起電感L L的作用。的作用。等效電路等效電路如如b b圖，相當(dāng)于一個(gè)電容三點(diǎn)式圖，相當(dāng)于一個(gè)電容三點(diǎn)式振蕩電路。振蕩電路。s0fLCf= =p p 21可見，振蕩頻率基本上取決于晶體的固有可見，振蕩頻率基本上取決于晶體的固有頻率頻率 fs。故其頻率穩(wěn)定度高。故其頻率穩(wěn)定度高。振蕩回路由振蕩回路由 L 和晶體組和晶體組成。成。石英晶體起電容石英晶體起電容C C的作用。的作用。相當(dāng)于一個(gè)電感三點(diǎn)式相當(dāng)于一個(gè)電感三點(diǎn)

29、式振蕩電路。振蕩電路。振蕩回路由振蕩回路由 C1、C2 和和晶體組成。晶體組成。石英晶體起電石英晶體起電感感L L的作用。的作用。相當(dāng)于一個(gè)電相當(dāng)于一個(gè)電容三點(diǎn)式振蕩電路。容三點(diǎn)式振蕩電路。1并聯(lián)型石英晶體振蕩電路并聯(lián)型石英晶體振蕩電路 2 2串聯(lián)型晶體振蕩電路串聯(lián)型晶體振蕩電路在兩級(jí)放大電路中，石英晶在兩級(jí)放大電路中，石英晶體（相當(dāng)于體（相當(dāng)于LCLC串聯(lián)）與電阻串聯(lián)）與電阻 R R 串串聯(lián)構(gòu)成選頻和正反饋電路。聯(lián)構(gòu)成選頻和正反饋電路。當(dāng)振蕩頻率等于晶體的串聯(lián)諧振當(dāng)振蕩頻率等于晶體的串聯(lián)諧振頻率頻率 fs 時(shí)：晶體阻抗最小，且為時(shí)：晶體阻抗最小，且為純電阻，此時(shí)正反饋?zhàn)顝?qiáng)。電路純電阻，此時(shí)正

30、反饋?zhàn)顝?qiáng)。電路滿足自激振蕩條件而振蕩，其振滿足自激振蕩條件而振蕩，其振蕩頻率為蕩頻率為 f0 = fs。當(dāng)振蕩頻率不等于晶體的串聯(lián)諧當(dāng)振蕩頻率不等于晶體的串聯(lián)諧振頻率振頻率 fs 時(shí)：不能振蕩。時(shí)：不能振蕩。將電阻將電阻R設(shè)置為可調(diào)，調(diào)節(jié)反饋量適中，設(shè)置為可調(diào)，調(diào)節(jié)反饋量適中， 可獲得良好的正弦波輸出?？色@得良好的正弦波輸出。.(補(bǔ)充補(bǔ)充)用集成運(yùn)算放大器組成的振蕩電路用集成運(yùn)算放大器組成的振蕩電路L 和和 C 構(gòu)成選頻網(wǎng)絡(luò)與電阻構(gòu)成選頻網(wǎng)絡(luò)與電阻 R3 組成正反饋支路；組成正反饋支路；R1 和和 R2 組成負(fù)反饋支路。組成負(fù)反饋支路。當(dāng)電源接通后，集成運(yùn)放輸出信號(hào)經(jīng)選頻網(wǎng)絡(luò)選出頻率當(dāng)電源接通

31、后，集成運(yùn)放輸出信號(hào)經(jīng)選頻網(wǎng)絡(luò)選出頻率為為 的信號(hào)從同相端輸入，形成正反饋。的信號(hào)從同相端輸入，形成正反饋。LCfp p= =21o輸出端可輸出頻率較高的輸出端可輸出頻率較高的正弦波振蕩信號(hào)，其信號(hào)幅度正弦波振蕩信號(hào)，其信號(hào)幅度由電位器由電位器 R3 調(diào)節(jié)。調(diào)節(jié)。本章小結(jié)本章小結(jié)1. 調(diào)諧放大器是一種選頻放大器。它利用調(diào)諧放大器是一種選頻放大器。它利用 LC 并聯(lián)諧振電路的選并聯(lián)諧振電路的選頻特性在頻率眾多的信號(hào)中選出某一頻率的信號(hào)加以放大。頻特性在頻率眾多的信號(hào)中選出某一頻率的信號(hào)加以放大。2. 調(diào)諧放大器有單回路調(diào)諧和雙回路調(diào)諧兩種基本電路。雙調(diào)諧放大器有單回路調(diào)諧和雙回路調(diào)諧兩種基本電路。雙回路調(diào)諧放大器可以在一定的頻帶內(nèi)具有良好的選擇性?；芈氛{(diào)諧放大器可以在一定的頻帶內(nèi)具有良好的選擇性。3. 電路產(chǎn)生自激振蕩必須同時(shí)滿足相位平衡條件和振幅平衡條電路產(chǎn)生自激振蕩必須同時(shí)滿足相位平衡條件和振幅平衡條件。具體判別的關(guān)鍵為：電路必須是一個(gè)具有正反饋的正常件。具體判別