第三章振蕩器

第三章振蕩器第1頁，課件共73頁，創(chuàng)作于2023年2月3.2載波產(chǎn)生模塊制作與測試無線電設(shè)備中廣泛使用各類頻率源，比如發(fā)送設(shè)備中要采用振蕩器產(chǎn)生高頻正弦載波，而接收設(shè)備中要采用振蕩器產(chǎn)生本地振蕩信號用于混頻。第2頁，課件共73頁，創(chuàng)作于2023年2月振蕩器高頻放大器倍頻器高頻功放及調(diào)制話筒調(diào)制信號放大器無線電發(fā)送設(shè)備的組成第3頁，課件共73頁，創(chuàng)作于2023年2月無線電接收機(jī)的組成框圖

本機(jī)振蕩器高頻放大器混頻器中頻放大器振幅檢波器低頻放大器超外差式無線電接收機(jī)的框圖第4頁，課件共73頁，創(chuàng)作于2023年2月第5頁，課件共73頁，創(chuàng)作于2023年2月3.2.1正弦波振蕩器模塊制作振蕩:1.正弦波振蕩器原理（1）反饋式正弦波振蕩器的組成原理第6頁，課件共73頁，創(chuàng)作于2023年2月振蕩器：指沒有外加激勵的情況下，凡是能夠產(chǎn)生一定波形信號的裝置或電路。因?yàn)椴恍枰饧蛹?，產(chǎn)生的信號是“自激”的，因此常稱為自激振蕩器。振蕩器的用途十分廣泛，它是無線電發(fā)送設(shè)備的核心部分，也是超外差式接收機(jī)的主要部分。各種電子測試儀器，如信號發(fā)生器、數(shù)字式頻率計(jì)等，其核心部分均離不開正弦波振蕩器。第7頁，課件共73頁，創(chuàng)作于2023年2月振蕩器的分類：１）按產(chǎn)生的波形可分為：正弦波振蕩器（根據(jù)選頻網(wǎng)絡(luò)所采用的器件不同又可分為LC振蕩器、晶體振蕩器、RC振蕩器等）非正弦波振蕩器（如矩形脈沖、三角波、鋸齒波等）２）按工作原理可分為：反饋式和負(fù)阻式反饋式振蕩器是在放大器電路中加入正反饋，當(dāng)正反饋?zhàn)銐虼髸r(shí)，放大器產(chǎn)生振蕩，變成振蕩器。所謂產(chǎn)生振蕩是指這時(shí)放大器不需要外加激勵信號，而是由本身的正反饋信號來代替外加激勵信號的作用。負(fù)阻式振蕩器則是將一個(gè)呈現(xiàn)負(fù)阻特性的有源器件直接與諧振電路相接，產(chǎn)生振蕩。這里主要研究反饋式正弦波振蕩器的組成原理。重點(diǎn)：反饋式正弦波振蕩器;以LC或晶體為選頻網(wǎng)絡(luò)的高頻正弦波振蕩器第8頁，課件共73頁，創(chuàng)作于2023年2月反饋概念的復(fù)習(xí)放大器反饋電路輸入信號輸出信號反饋信號凈輸入信號（+）（+）正反饋同相反饋式正弦波振蕩器的工作原理（1）反饋式正弦波振蕩器的組成原理第9頁，課件共73頁，創(chuàng)作于2023年2月1)、若|1-AF|>1，Af<A——負(fù)反饋2)、若|1-AF|<1，Af>A——正反饋3)、若|1-AF|=0，Af=∞——正反饋,自激振蕩分析正反饋放大器:無須輸入信號，有輸出自激振蕩時(shí)：振蕩器框圖圖3.2.1反饋式正弦波振蕩器的方框圖第10頁，課件共73頁，創(chuàng)作于2023年2月振蕩信號一般用電壓信號表示為：反饋式正弦波的振蕩條件：第11頁，課件共73頁，創(chuàng)作于2023年2月從結(jié)構(gòu)上看，正弦波振蕩電路就是一個(gè)沒有輸入信號的帶選頻網(wǎng)絡(luò)的正反饋放大電路。選頻網(wǎng)絡(luò)決定了振蕩器的振蕩頻率，它使電路只在該頻率f0處才產(chǎn)生自激，其他頻率都不滿足自激條件，以產(chǎn)生某一特定頻率f0的正弦信號。因此，反饋式正弦波振蕩器由放大器、反饋網(wǎng)絡(luò)和選頻網(wǎng)絡(luò)等部分組成，如圖3.4所示。此外，為了使振蕩的幅度穩(wěn)定，振蕩器還應(yīng)含有穩(wěn)幅環(huán)節(jié)，穩(wěn)幅功能多由其他部分完成，故框圖中未單獨(dú)畫出。LC振蕩器RC石英晶體振蕩器問題：無輸入，振蕩器的輸出能量哪里來？圖3.2.2反饋式正弦波振蕩器的組成框圖反饋式正弦波振蕩器的組成框圖第12頁，課件共73頁，創(chuàng)作于2023年2月LC振蕩器分類變壓器反饋式三點(diǎn)式振蕩器電感三點(diǎn)式電容三點(diǎn)式第13頁，課件共73頁，創(chuàng)作于2023年2月三點(diǎn)式:abcL1L2abc三點(diǎn)式振蕩器部分接入優(yōu)點(diǎn):Q高,選擇性好.電源負(fù)載對回路影響小第14頁，課件共73頁，創(chuàng)作于2023年2月電感三點(diǎn)式振蕩器電路由放大電路、選頻電路和反饋電路三部分組成哈特萊振蕩器優(yōu)缺點(diǎn)：電感三點(diǎn)式振蕩器容易起振，輸出電壓幅度較大，C采用可變電容后很容易實(shí)現(xiàn)振蕩頻率在較寬頻段內(nèi)調(diào)節(jié)，但由于反饋電壓取自L2兩端，故對LC回路中的高次諧波反饋較強(qiáng)，因而輸出電壓中諧波成分多，輸出波形差。第15頁，課件共73頁，創(chuàng)作于2023年2月電容三點(diǎn)式振蕩器結(jié)論：反饋式LC正弦波振蕩電路

（能/不能）在無外加輸入信號的情況下產(chǎn)生正弦波信號。從接通電源到振蕩電路輸出較穩(wěn)定的正弦波振蕩信號

（需要/不需要）經(jīng)過一段時(shí)間，即LC正弦波振蕩器的工作分為起振與平衡兩個(gè)階段。第16頁，課件共73頁，創(chuàng)作于2023年2月（b）起振現(xiàn)象（c）穩(wěn)定振蕩第17頁，課件共73頁，創(chuàng)作于2023年2月振蕩器振蕩過程的建立：起振平衡穩(wěn)定（2）反饋式正弦波振蕩器的振蕩條件第18頁，課件共73頁，創(chuàng)作于2023年2月起振過程和起振條件起振過程：在剛接通電源時(shí)，電路中存在各種電子的擾動，比如接通電源瞬間引起的電流突變，電路中的熱噪聲等等，這些擾動均具有很寬的頻譜，包含著各種頻率分量。由于選頻網(wǎng)絡(luò)是由Q值極高的LC并聯(lián)諧振回路組成帶寬極窄，這些擾動中只有角頻率為諧振角頻率的分量才能通過反饋產(chǎn)生較大的反饋電壓。第19頁，課件共73頁，創(chuàng)作于2023年2月若反饋電壓與輸入電壓同相且具有更大的振幅，則經(jīng)過線性放大和反饋的不斷循環(huán)，振蕩電壓振幅就會不斷增大。相位起振條件UF和Ui同相，（合拍）起振條件：振幅起振條件UF＞Ui，即AF＞1第20頁，課件共73頁，創(chuàng)作于2023年2月平衡條件振幅的增長到一定程度,放大器由放大區(qū)進(jìn)入飽和區(qū)或截止區(qū)，工作于非線性的丙類狀態(tài)，增益下降,當(dāng)增益下降到反饋電壓等于輸入電壓時(shí)增長過程將停止。振蕩器達(dá)到平衡，進(jìn)入等幅振蕩狀態(tài)。振蕩器的平衡條件為：將模與相角分開，則有振幅平衡條件：A?F=1相位平衡條件：φA+φF=2nπ(n=0，1，2，3，…)Ｕf=Ui第21頁，課件共73頁，創(chuàng)作于2023年2月振蕩器平衡狀態(tài)的穩(wěn)定條件---限幅上面所討論的振蕩平衡條件只能說明振蕩能在某一狀態(tài)平衡，但還不能說明這個(gè)平衡狀態(tài)是否穩(wěn)定。平衡狀態(tài)只是建立振蕩的必要條件，但還不是充分條件。已建立的振蕩能否維持，還必須看平衡狀態(tài)是否穩(wěn)定。穩(wěn)定平衡與不穩(wěn)定平衡的概念

(a)不穩(wěn)定平衡(b)穩(wěn)定平衡圖3.9兩種平衡狀態(tài)舉例圖(a)中的小球處于不穩(wěn)定平衡狀態(tài)。因?yàn)橹灰饬κ顾陨云x平衡點(diǎn)B，小球即離開原來位置而落下，不可能再回到原狀態(tài)。圖(b)的小球則處于穩(wěn)定平衡狀態(tài)，因?yàn)橥饬墒顾x平衡位置Q，外力一消除，它即自動回到原來的平衡位置。第22頁，課件共73頁，創(chuàng)作于2023年2月AuUomQUom1/FuQA0圖3.10軟自激的振蕩特性當(dāng)AF=1時(shí)即曲線Au和1/F相交于Q點(diǎn)，振蕩器達(dá)到平衡，此平衡為穩(wěn)定平衡；假定由于某種因素使振幅增大超過了UomQ，可見這時(shí)，即出現(xiàn)AF<1的情況，于是振幅就自動衰減而回到UomQ

當(dāng)某種因素使振幅小于UomQ，這時(shí)，即出現(xiàn)AF>l的情況，于是振幅就自動增強(qiáng)，從而又回到UomQ

特點(diǎn)是不需外加激勵，振蕩便可以自激。穩(wěn)幅方法:利用三極管放大的非線性實(shí)現(xiàn)內(nèi)穩(wěn)幅外加非線性元器件(RC電路)振蕩器的穩(wěn)定平衡所謂振蕩器的穩(wěn)定平衡，是指在外因作用下，振蕩器在平衡點(diǎn)附近可重建新的平衡狀態(tài)。一旦外因消失，它即能自動恢復(fù)到原來的平衡狀態(tài)。

圖3.2.3滿足起振與平衡條件的AF特性第23頁，課件共73頁，創(chuàng)作于2023年2月（3）振蕩器的性能指標(biāo)由于正弦波振蕩器產(chǎn)生一定頻率和一定振幅的正弦信號，因此振蕩頻率f0和輸出振幅Uom是其主要性能指標(biāo)。此外，還要求輸出正弦信號的頻率和振幅和穩(wěn)定性好，波形失真小，因此頻率穩(wěn)定度、振幅穩(wěn)定度和波形失真系數(shù)也是振蕩器的主要性能指標(biāo)。作為能量轉(zhuǎn)換的裝置，還要考慮振蕩器的效率和最大輸出功率。由于波形失真系數(shù)與非線性失真系數(shù)類似，而效率和輸出功率已為讀者所熟悉，所以這里只討論頻率穩(wěn)定度和振幅穩(wěn)定度。第24頁，課件共73頁，創(chuàng)作于2023年2月頻率準(zhǔn)確度實(shí)際振蕩頻率與標(biāo)稱振蕩頻率之差，稱為絕對頻率準(zhǔn)確度；f=f-fo相對頻率準(zhǔn)確度：f/fo=(f-fo)/fof0f?f第25頁，課件共73頁，創(chuàng)作于2023年2月頻率穩(wěn)定度是指在規(guī)定時(shí)間間隔內(nèi)和規(guī)定的溫度、濕度、電源電壓等變化范圍內(nèi)，相對頻率準(zhǔn)確度變化的最大值（絕對值）；LC頻率穩(wěn)定度10-3-10-4（普通函數(shù)信號發(fā)生器）中波廣播電臺發(fā)射機(jī)頻率穩(wěn)定度：10-5電視發(fā)射機(jī)頻率穩(wěn)定度：10-7第26頁，課件共73頁，創(chuàng)作于2023年2月振幅穩(wěn)定度常用振幅的相對變化量S來表示；S=

Uom/Uom其中，Uom為輸出電壓振幅參考值；

Uom為實(shí)際值偏離參考值的部分；S與電源電壓、元器件參數(shù)和溫度變化有關(guān)；第27頁，課件共73頁，創(chuàng)作于2023年2月(1)檢查電路是否含三個(gè)組成部分(2)檢查電路靜態(tài)工作點(diǎn)保證放大電路正常工作(3)分析是否滿足自激振蕩條件相位平衡條件起振條件和振幅平衡條件---易滿足，若不滿足可以調(diào)節(jié)放大倍數(shù)。φA+φF=2nπ(n=0，1，2，3，…)瞬時(shí)極性法相量圖法三點(diǎn)式組成原則法（4）如何判斷能否產(chǎn)生正弦波振蕩?第28頁，課件共73頁，創(chuàng)作于2023年2月三點(diǎn)式振蕩電路的判別法則Xce、Xbe電抗性質(zhì)相同，Xcb與它們電抗性質(zhì)相反。要想產(chǎn)生振蕩，就必須滿足下列條件：Xbe+Xce+Xbc=0XceXbeXbcbceIXbe,Xce同性,Xcb與它們電抗性質(zhì)相反（射同ji反）證明參考：第29頁，課件共73頁，創(chuàng)作于2023年2月各種結(jié)構(gòu)的振蕩器第30頁，課件共73頁，創(chuàng)作于2023年2月

(a)(b)(c)圖3.2.8例3.2.2的電路例3.2.2利用三點(diǎn)式振蕩器的組成原則判斷圖3.2.8所示的振蕩器能否產(chǎn)生振蕩。第31頁，課件共73頁，創(chuàng)作于2023年2月例3.1振蕩器電路如圖3.15所示，圖中C1=100pF，C2=0.0132

F，L1=100H，L2=300H。1)試畫出交流等效電路；2)求振蕩頻率；3)是否滿足相位平衡條件；4)求電壓反饋系數(shù)F。第32頁，課件共73頁，創(chuàng)作于2023年2月解：(1)交流等效電路如圖3.16所示。C1L1支路的諧振角頻率為:(2)振蕩器振蕩角頻率為(3)f0<f1L1C1支路呈容性,滿足”射同ji異”,可以振蕩第33頁，課件共73頁，創(chuàng)作于2023年2月4)電壓反饋系數(shù)為所以

第34頁，課件共73頁，創(chuàng)作于2023年2月###電容三點(diǎn)式振蕩器(考畢茲)帶偏置放大器:分壓式反饋網(wǎng)絡(luò):C2選頻網(wǎng)絡(luò)：L,C1,C2組成電路:相位平衡條件:射同ji異振蕩頻率C＝C1C2/(C1+C2)為回路的總電容第35頁，課件共73頁，創(chuàng)作于2023年2月F=C1/C2反饋系數(shù):經(jīng)驗(yàn)證明，F(xiàn)=C1/C2取1/2～1/8較為適宜。優(yōu)點(diǎn):1.電容三端振蕩器的優(yōu)點(diǎn)是輸出波形較好，這是因?yàn)榧姌O和基極電流可通過對諧波為低阻抗的電容支路回到發(fā)射極，所以高次諧波的反饋減弱，輸出的諧波分量減小，波形更加接近于正弦波。2.該電路中的不穩(wěn)定電容(分布電容、器件的結(jié)電容等)都是與該電路并聯(lián)的，因此適當(dāng)加大回路電容量，就可以減弱不穩(wěn)定因素對振蕩頻率的影響，從而提高了頻率穩(wěn)定度。最后．當(dāng)工作頻率較高時(shí)，甚至可以只利用器件的輸入和輸出電容作為回路電容。因而本電路適用于較高的工作頻率，可達(dá)幾百到上千兆赫。缺點(diǎn)：調(diào)C1或C2來改變振蕩頻率時(shí)，反饋系數(shù)也將改變，從而導(dǎo)致振蕩器工作狀態(tài)的變化，因此這個(gè)電路只適于作固頻振蕩器。但只要在L兩端并上一個(gè)可變電容器，并令C1與C2為固定電容，則在調(diào)整頻率時(shí)，基本上不會影響反饋系數(shù)。另外，由于受管子輸入和輸出電容的影響，為保證振蕩頻率的穩(wěn)定，振蕩頻率的提高將受到限制。第36頁，課件共73頁，創(chuàng)作于2023年2月P3M1:電容三點(diǎn)式振蕩器（電容三點(diǎn)式）

---做一做第37頁，課件共73頁，創(chuàng)作于2023年2月項(xiàng)目：電容三點(diǎn)式振蕩器基本特性的測試項(xiàng)目編號：SPC3-2任務(wù)要求：按測試程序要求完成所有測試內(nèi)容，并撰寫測試報(bào)告（格式要求見附錄A）。測試設(shè)備：直流穩(wěn)壓電源1臺，數(shù)字存儲示波器1臺。測試電路：如圖3.1所示反饋式LC正弦波振蕩電路（電容三點(diǎn)式振蕩器），圖中，VCC=12V，RW為100KΩ電位器，R1＝9.1KΩ，R2＝9.1KΩ，R3＝1KΩ，R4＝10Ω，R5＝1KΩ，C1＝510PF，C2＝910PF，C3＝1nF，L1＝3.9μH，L2＝4.7mH。圖3.1反饋式LC正弦波振蕩器測試電路102511第38頁，課件共73頁，創(chuàng)作于2023年2月四色環(huán)電感的認(rèn)讀：

第一環(huán)第二環(huán)第三環(huán)第四環(huán)

有效數(shù)字1

有效數(shù)字2

乘十的冪數(shù)

精度uH：無20%;銀10%;金5%

例：棕黑棕銀——>10X10=100μH，誤差10%

橙橙金銀——>33X0.1=3.3μH，誤差10%棕、黑、金、金表示1uH（誤差5%）的電感。

黑棕紅橙黃綠藍(lán)紫灰白金銀無

0

1

2

3

4

5

6

7

8

90．

1第3道0．

01第3道

±5％第4道±10％第4道±20％電感、電容的認(rèn)讀第39頁，課件共73頁，創(chuàng)作于2023年2月電容的識別方法：：直標(biāo)法、字母表示法和數(shù)標(biāo)法

種。電容的基本單位用法拉（F）表示，其它單位還有：毫法（mF）、微法（uF）、納法（nF）、皮法（pF）。

其中：1法拉=103毫法=106微法=109納法=1012皮法

直標(biāo)法:容量大的電容其容量值在電容上直接標(biāo)明，如10uF/16V

容量小的電容其容量值在電容上用字母表示或數(shù)字表示

字母表示法：1m=1000uF1P2=1.2PF1n=1000PF

數(shù)字表示法：一般用三位數(shù)字表示容量大小，前兩位表示有效數(shù)字，第三位數(shù)字是倍率。

如：102表示10×102PF=1000PF224表示22×104PF=0.22uF

電容容量誤差表

符號FGJKLM

允許誤差±1%±2%±5%±10%±15%±20%

如：一瓷片電容為104J表示容量為0.1uF、誤差為±5%。

第40頁，課件共73頁，創(chuàng)作于2023年2月1521500p511510p3330.033u1021nF1030.01u電容的認(rèn)讀第41頁，課件共73頁，創(chuàng)作于2023年2月510p910p--102電容三點(diǎn)式電容三點(diǎn)式振蕩器

（能/不能）在無外加輸入信號的情況下產(chǎn)生正弦波信號。

第42頁，課件共73頁，創(chuàng)作于2023年2月C1C2C3C4輸出510P910P實(shí)際電路102511第43頁，課件共73頁，創(chuàng)作于2023年2月###電容三點(diǎn)式振蕩器(考畢茲)帶偏置放大器:分壓式反饋網(wǎng)絡(luò):C2選頻網(wǎng)絡(luò)：L,C1,C2組成電路:相位平衡條件:射同ji異振蕩頻率F=C1/C2反饋系數(shù):第44頁，課件共73頁，創(chuàng)作于2023年2月電容三點(diǎn)式振蕩器存在下述缺點(diǎn)：1.調(diào)節(jié)頻率會改變反饋系數(shù)，2.管子的輸入電容Ci和輸出電容Co對振蕩頻率的影響限制了振蕩頻率的提高。為此，設(shè)計(jì)出了改進(jìn)型電容三點(diǎn)式振蕩器，它有串聯(lián)型和并聯(lián)型兩種。串聯(lián)改進(jìn)型振蕩器的基本特性(克拉潑電路)三步曲Ci第45頁，課件共73頁，創(chuàng)作于2023年2月圖中C3<<C1,C3<<C2克拉潑電路振蕩回路的總電容

C≈C3反饋系數(shù)：Fu=(C1+Co)/(C2+Ci)注意：C3不能太小，否則影響fo的調(diào)節(jié)范圍。調(diào)節(jié)C3改變振蕩頻率時(shí)，不影響反饋系數(shù)；調(diào)節(jié)C1、C2改變反饋系數(shù)時(shí)，也不影響振蕩頻率；提高了頻率的穩(wěn)定度優(yōu)點(diǎn)：適于作固頻振蕩器缺點(diǎn)：β正比于f03Uom反比于f03振蕩頻率穩(wěn)定性好第46頁，課件共73頁，創(chuàng)作于2023年2月其中克拉潑振蕩器的頻率可調(diào)范圍

(較小/較大)，適用作

(變頻/固頻)振蕩器

第47頁，課件共73頁，創(chuàng)作于2023年2月為克服克拉潑振蕩器的缺點(diǎn)，可采用圖3.16（a）所示的并聯(lián)改進(jìn)型電容三點(diǎn)式振蕩器。該振蕩器又稱為西勒（Seiler）振蕩器，圖3.16（b）為其交流通路。它與克拉潑振蕩器不同之處僅在于回路電感L兩端并聯(lián)了一個(gè)可變電容C4，而C3為遠(yuǎn)小于C1、C2的固定電容。

并聯(lián)改進(jìn)型電容三點(diǎn)式振蕩器(西勒（Seiler）振蕩器)(a)電路(b)交流通路圖3.16西勒振蕩器第48頁，課件共73頁，創(chuàng)作于2023年2月西勒電路振蕩回路的總電容C∑≈C3+C4

振蕩頻率

Ci和Co對fo幾乎無影響；Fu=C1’/C2’=(C1+Co)/(C2+Ci)調(diào)節(jié)C4改變振蕩頻率時(shí)，不影響反饋系數(shù)和接入系數(shù)調(diào)節(jié)C1、C2改變反饋系數(shù)時(shí)，也不影響振蕩頻率；可作為高頻時(shí)的可變頻率振蕩器；西勒電路的優(yōu)點(diǎn)：頻率穩(wěn)定度高，振蕩頻率高，覆蓋寬，振幅平穩(wěn)，輸出波形好。

第49頁，課件共73頁，創(chuàng)作于2023年2月西勒振蕩器的頻率可調(diào)范圍

(較小/較大)，適用作

(變頻/固頻)振蕩器。

西勒振蕩器當(dāng)改變振蕩回路電容或電感大小調(diào)整振蕩頻率時(shí)，振蕩器輸出信號的振幅穩(wěn)定度

（較好/較差）。

第50頁，課件共73頁，創(chuàng)作于2023年2月f3f0f3Xff0>f3判斷振蕩器能否振蕩?振蕩條件?改動第51頁，課件共73頁，創(chuàng)作于2023年2月f3f0f0<f3改動第52頁，課件共73頁，創(chuàng)作于2023年2月3.5利用相位平衡條件的判斷準(zhǔn)則，判斷題圖3.2所示的三點(diǎn)式振蕩器交流等效電路，哪個(gè)是錯(cuò)誤的(不可能振蕩)，哪個(gè)是正確的(有可能振蕩)，屬于哪種類型的振蕩電路，有些電路應(yīng)說明在什么條件下才能振蕩。(d)(a)(b)(c)√XXX第53頁，課件共73頁，創(chuàng)作于2023年2月(6)石英晶體振蕩器前面所討論的LC振蕩器，它們的頻率穩(wěn)定度大約為10-2～10-3的數(shù)量級。即使采用了一系列穩(wěn)頻措施，一般也難以獲得比10-4更高的頻率穩(wěn)定度。但是，實(shí)際情況往往需要更高的頻率穩(wěn)定度。將石英晶體作為振蕩回路元件，可以獲得很高的頻率穩(wěn)定度。石英晶體能使振蕩器的頻率穩(wěn)定度大大提高是因?yàn)椋篴.石英晶體的物理和化學(xué)性能都十分穩(wěn)定，因此，外界因素對其性能影響很?。籦.它具有正、反壓電效應(yīng)，而且在諧振頻率附近，晶體的等效參數(shù)Lq很大、Cq很小、rq也不高。因此，晶體的Q值可高達(dá)數(shù)百萬數(shù)量級；c.石英晶體振蕩器工作在串、并聯(lián)諧振頻率之間很狹窄的工作頻帶內(nèi)，具有極陡峭的電抗特性曲線，因而對頻率變化具有極靈敏的補(bǔ)償能力。第54頁，課件共73頁，創(chuàng)作于2023年2月

①晶體振蕩器的基本特性根據(jù)晶體在振蕩電路中的不同作用，振蕩電路可分為兩類：一類是石英晶體在電路中作為等效電感元件使用，這類振蕩器稱為并聯(lián)諧振型晶體振蕩器；另一類是把石英晶體作為串聯(lián)諧振元件使用，使它工作于串聯(lián)諧振頻率上，稱為串聯(lián)諧振型晶體振蕩器。下面就來分別討論這兩種振蕩器電路。第55頁，課件共73頁，創(chuàng)作于2023年2月1.并聯(lián)型晶體振蕩器

(a)c-b型電路（b）b-e型電路圖3.28并聯(lián)諧振型晶體振蕩器的兩種基本形式

(a)相當(dāng)于電容三點(diǎn)式(皮爾斯電路);(b)相當(dāng)于電感三點(diǎn)式(密勒電路);第56頁，課件共73頁，創(chuàng)作于2023年2月皮爾斯電路振蕩管的基極對高頻接地，晶體接在集電極與基極之間，Cb為基極旁路電容，ZL為高頻扼流圈，是典型的c-b型電路。C1與C2為回路的另外兩個(gè)電抗元件。振蕩器回路的等效電路如圖(b)所示。由圖可知，它類似于前面所學(xué)過的克拉潑電路。由于Cq非常小，因此，晶體振蕩器的諧振回路與振蕩管之間的耦合非常弱．從而使頻率穩(wěn)定性大為提高。（類似考比茲）第57頁，課件共73頁，創(chuàng)作于2023年2月皮爾斯電路的特點(diǎn)振蕩頻率幾乎由晶振的參數(shù)決定，具有高度的穩(wěn)定性。振蕩頻率

其中CL是和晶振兩端并聯(lián)的外電路各電容的等效值，即產(chǎn)品要求的負(fù)載電容，CL＝C1//C2。Fu=C1/C2振蕩頻率一般調(diào)諧在標(biāo)稱頻率fN上，位于晶振的感性區(qū)，電抗曲線陡，穩(wěn)頻性好；但改變C1和C2來滿足CL的要求時(shí)，將使振幅發(fā)生變化；第58頁，課件共73頁，創(chuàng)作于2023年2月b-e型并聯(lián)型晶體振蕩器電路該電路是個(gè)雙回路振蕩器。根據(jù)圖3.30(b)可知，L1C1回路應(yīng)呈電感性，因此它的固有諧振頻率f0應(yīng)略高于振蕩器的工作頻率f，振蕩器為電感三點(diǎn)式。由于管子的低輸入阻抗與晶體并接，因此密勒電路的頻率穩(wěn)定度降低了。為此，可采用場效應(yīng)管作為有源器件。必須指出，由于皮爾斯電路頻率穩(wěn)定度高，又無需外接線圈，故應(yīng)用最為廣泛。第59頁，課件共73頁，創(chuàng)作于2023年2月兩種形式電路比較比較b-c型與b-e型兩種振蕩電路可知，b-e型電路的輸出信號較大，L1C1回路還可以抑制其他諧波，但頻率穩(wěn)定度不如b-c型電路。因?yàn)樵赽-e型電路中，石英晶體接在輸入阻抗低的b-e之間，降低了石英晶體的標(biāo)準(zhǔn)性。b-c型電路中的石英晶體則接在阻抗很高的b-c之間，石英晶體的標(biāo)準(zhǔn)性受影響很小。因此，在頻率穩(wěn)定度要求較高的電路中，幾乎都采用b-c型電路。第60頁，課件共73頁，創(chuàng)作于2023年2月2.串聯(lián)型晶體振蕩器將晶體作為一個(gè)短路元件串接在正反饋支路中，工作在晶體的串聯(lián)諧振頻率上，稱為串聯(lián)型晶體振蕩器。第61頁，課件共73頁，創(chuàng)作于2023年2月2.串聯(lián)型晶體振蕩器第62頁，課件共73頁，創(chuàng)作于2023年2月f0=fq此時(shí)晶體可看成短路，正反饋?zhàn)顝?qiáng)；回路振蕩頻率基本上等于fq而對于其他頻率，晶體呈現(xiàn)很大的阻抗；因此電路的振蕩頻率和頻率穩(wěn)定度都由晶體決定；經(jīng)過LC回路和晶體的兩次選頻，輸出波形好；2.串聯(lián)型晶體振蕩器第63頁，課件共73頁，創(chuàng)作于2023年2月⒊泛音晶體振蕩器石英晶體的基頻越高，晶片的厚度越薄。頻率太高時(shí)，晶片的厚度太薄，加工困難，且易振碎。因此在要求更高頻率工作時(shí)，可以在晶體振蕩器后面加倍頻器，或者是令晶體工作于它的泛音(overtone)頻率上，構(gòu)成泛音晶體振蕩器。泛音?第64頁，課件共73頁，創(chuàng)作于2023年2月ω,3ω,5ω…..已知:f=3M,振蕩器工作頻率為15Mf1=10Mf0=15M3ω-5ω5次泛音可以振蕩基頻和３次泛音不可以振蕩第65頁，課件共73頁，創(chuàng)作于2023年2月【設(shè)計(jì)案例】項(xiàng)目：晶體振蕩器的設(shè)計(jì)項(xiàng)目編號：SPSA3-2設(shè)計(jì)指標(biāo)：振蕩頻率fo＝10

0.01MHz；振幅Uom>1.5V;日頻率穩(wěn)定度優(yōu)于10-5數(shù)量級；波形失真系數(shù)THD<5%。任務(wù)要求：完成原理圖設(shè)計(jì)、元器件參數(shù)計(jì)算、元器件選型、電路裝接與調(diào)試、電路性能檢測、設(shè)計(jì)文檔編寫（設(shè)計(jì)報(bào)告格式見附錄B，標(biāo)準(zhǔn)電路圖紙格式見附錄C）。第66頁，課件共73頁，創(chuàng)作于2023年2月項(xiàng)目：正弦波振蕩器的設(shè)計(jì)（選講）項(xiàng)目編號：SPSA3-1設(shè)計(jì)指標(biāo)：①振蕩器輸出頻率：f0=500kHz；②頻率誤差小于1.5kHz；③頻率穩(wěn)定度優(yōu)于10－3；④振蕩波幅度：U