第五章正弦波振荡器 5.1概述 5.,2反馈振荡器的工作原理 53LC正弦振荡器 54LC正弦振荡器的频率稳定度 55晶体振荡器
第五章 正弦波振荡器 5.1 概述 5.2 反馈振荡器的工作原理 5.3 LC正弦振荡器 5.4 LC正弦振荡器的频率稳定度 5.5 晶体振荡器
51概述 正弦波振荡器:能自动将直流电能转换成(具有一定 频率和振幅的)正弦交流电能的电路。它与放大器的区 别在于这种转换不需外部信号的控制。振荡器输出的信 号频率、波形、幅度完全由电路自身的参数决定。 应用:通信电路中作载波,本振信号;信号源及无线 电测量仪表中。 产生方式:反馈式振荡器和负阻式振荡器 分类:频率:低频,高频,微波振荡器 输出波形:正弦振荡器和非正弦振荡器 要求:输出功率大,效率高,波形失真小,频率稳定度高
正弦波振荡器：能自动将直流电能转换成（具有一定 频率和振幅的）正弦交流电能的电路。它与放大器的区 别在于这种转换不需外部信号的控制。振荡器输出的信 号频率、波形、幅度完全由电路自身的参数决定。 应用：通信电路中作载波，本振信号；信号源及无线 电测量仪表中。 产生方式：反馈式振荡器和负阻式振荡器 分类： 频率：低频，高频，微波振荡器 输出波形：正弦振荡器和非正弦振荡器 要求：输出功率大，效率高，波形失真小，频率稳定度高 5.1 概述
5.2反馈振荡器的工作原理 521基本组成 反馈式振荡器: 利用正反馈产生自激振荡 F 反馈系数:F==FleP 反馈式振荡器的方框图 开环增益:A=D=4|e1 开关K接在1端,U=AU这时将开关迅速地转换到 接于2端,去掉外部输入,此时U=UF=UAF 若AF=,则U=U,没有输入也能维持输出,构成了 振荡电路。 回归比:′AF为反馈放大器的环路增益 T>1:增幅振荡;T<1:减幅振荡
开关K接在1端，Uo =AUi。这时将开关迅速地转换到 接于2端，去掉外部输入，此时Uf=UoF=UiAF 若AF=1，则Uf=Ui，没有输入也能维持输出，构成了 振荡电路。 回归比：T= AF为反馈放大器的环路增益。 T>1：增幅振荡；T<1：减幅振荡 反馈式振荡器： 利用正反馈产生自激振荡 5.2 反馈振荡器的工作原理 反馈式振荡器的方框图 A 1 U 2 i F K U0 5.2.1 基本组成 反馈系数： F f j F e U U F | | 0 开环增益： A j i A e U U A | | 0
522振荡的建立与振荡条件 振荡的建立与稳定 T1,则每循环一次,幅度就 增大一次,产生增幅振荡,如图所 示。 增幅振荡 等幅振荡 振荡幅度增大,稳幅电路使T( 起振和稳幅过程 降低,最终使To)=1,振荡器进 入稳幅振荡状态
原始激励：电源接通瞬间，相 当于接入脉冲跳变信号，此外，电 路中还有噪声，它们包含有丰富地 频率成分，但是幅度非常微弱。 对于某一频率ωg的信号若满足： T(ωg) >1 ，则每循环一次，幅度就 增大一次，产生增幅振荡，如图所 示。 增幅振荡 等幅振荡 起振和稳幅过程 T>1 T=1 A U Ui iA 0 U0 F 1 Q T<1 减幅 振荡 5.2.2 振荡的建立与振荡条件 一、振荡的建立与稳定 1、基本原理 振荡幅度增大，稳幅电路使T(ωg) 降低，最终使T(ωg) =1，振荡器进 入稳幅振荡状态。 ωg称为振荡频率，或叫 作振荡器的工作频率
选频网络 2、电路组成: 放大器完成能量转换 十E 选频网络一完成频率选择及滤波 反馈网络一完成正反馈 稳幅电路—决定振荡的稳态振幅 E 反馈网络 放大器
2、电路组成： 放大器—完成能量转换 选频网络—完成频率选择及滤波 反馈网络—完成正反馈 稳幅电路—决定振荡的稳态振幅 放大器 选频网络 反馈网络
二、振荡条件 1、起振条件: T>1 振幅起振条件:|T|=|A|·|F|>1 相位起振条件:qr(o)=qA+pr=2nπ(n=0,1,2,3.) 2、平衡条件: T=1 振幅平衡条件:|T|=|A|·|F|=1 相位平衡条件:qr(o)=A+pr=2nπ(n=0,1,2,3., 相位平衡条件的含义--建立正反馈 满足振荡平衡条件时,经过稳幅过程实现等幅输出
2、平衡条件： T=1 振幅平衡条件： ｜T｜=｜A｜•｜F｜ =1 相位平衡条件： T（）=φA+φ F=2n (n=0,1,2,3…) 相位平衡条件的含义----建立正反馈 满足振荡平衡条件时，经过稳幅过程实现等幅输出。 1、 起振条件： T>1 振幅起振条件：｜T｜=｜A｜•｜F｜ >1 相位起振条件： T（）=φA+φ F=2n (n=0,1,2,3…) 二、振荡条件
3、振荡稳定条件 当振荡器受到外部因素的干扰失去平衡后 能自动恢复到原来的平衡状态,或能够在原平衡 状态附近重建平衡的,称为稳定的平衡。 稳定条件分为振幅稳定条件和相位稳定条件, 振幅稳定条件是指当外界因素造成振荡幅度变化 后,振荡器能够自动恢复原来振荡幅度所需满足 的条件。相位稳定条件是指相位平衡条件被破坏 时,电路能够重新建立相位平衡的条件。相位稳 定条件同时也是频率稳定条件,因为相位的变化 必然引起频率的变化
3、 振荡稳定条件 当振荡器受到外部因素的干扰失去平衡后， 能自动恢复到原来的平衡状态，或能够在原平衡 状态附近重建平衡的，称为稳定的平衡。 稳定条件分为振幅稳定条件和相位稳定条件， 振幅稳定条件是指当外界因素造成振荡幅度变化 后，振荡器能够自动恢复原来振荡幅度所需满足 的条件。相位稳定条件是指相位平衡条件被破坏 时，电路能够重新建立相位平衡的条件。相位稳 定条件同时也是频率稳定条件，因为相位的变化 必然引起频率的变化
(1)振幅稳定条件 图中A、B均为平衡点,其中A 点为稳定平衡点,当某中扰动使电 路离开A点(T≠1)时,电路会自动 回到A点;B点是非稳定平衡点,受 硬激励 到扰动时电路会停振(左移)或过 渡到A点(右移)。 上图的电路中起始扰动电压必须 大于U,称为硬激励;下图的电 A 路开机即可振荡,称为软激励。振 荡电路应避免硬激励状态。 软激励 综上所述 OT 振幅稳定条件:aU,14<0
0 U iA U i T 综上所述 振幅稳定条件： 图中A、B均为平衡点，其中A 点为稳定平衡点，当某中扰动使电 路离开A点（T≠1）时，电路会自动 回到A点；B点是非稳定平衡点，受 到扰动时电路会停振（左移）或过 渡到A点（右移）。 上图的电路中起始扰动电压必须 大于UiB，称为硬激励；下图的电 路开机即可振荡，称为软激励。振 荡电路应避免硬激励状态。 B A Ui T UiB UiA 1 硬激励 T 1 A UiA Ui 软激励 （1）振幅稳定条件
(2)相位稳定条件 p(O) (pt(O) 图中A点为稳 定平衡点,B点 B 0 为非稳定平衡点。 负载回路相频特性:ω增大,φr减小 相位条件的稳定是靠o增大,φ降低来实现的 相位稳定条件:p(o) <0 00\o=0 回路Q值越高稳定性越好
相位稳定条件： 0 ( ) A T 负载回路相频特性：增大 ，T 减小 相位条件的稳定是靠增大，T降低来实现的 回路Q值越高稳定性越好 A φT (ω) 0 A' B ω 0 φT (ω) （2）相位稳定条件 图中A点为稳 定平衡点，B点 为非稳定平衡点
53LC正弦波振荡器 53.1互感耦合振荡器 利用互感耦合实现反馈振荡 E 改变同名端的位置,则反馈极 C 性改变 振荡近似等于LC回路的谐振频率 E O。=0 互感耦合反馈式振荡电路 (L+MC
互感耦合反馈式振荡电路 利用互感耦合实现反馈振荡 5.3 LC正弦波振荡器 改变同名端的位置，则反馈极 性改变 L M C LC g ) 1 0 （ 振荡近似等于 回路的谐振频率 5.3.1 互感耦合振荡器