第三章正弦波振荡器 第一节反馈振荡器的工作原理 第二节LC正弦波振荡器 第三节LC正弦波振荡器的频率稳定度 第四节晶体振荡器 第五节RC正弦波振荡器 第六节负阻正弦波振荡器 第七节寄生振荡、间歇振荡和频率占据
1 第三章 正弦波振荡器 第一节 反馈振荡器的工作原理 第二节 LC正弦波振荡器 第三节 LC正弦波振荡器的频率稳定度 第四节 晶体振荡器 第五节 RC正弦波振荡器 第六节 负阻正弦波振荡器 第七节 寄生振荡、间歇振荡和频率占据
(1)定义: 振荡器是一种不需外加信号激励而能自动将直流能量变换为周期性交变能 量的装置。 (2)分类: 按振荡波形分类:振荡器分为正弦波振荡器和非正弦波振 荡器 按工作机理分类:根据产生振荡的机理,正弦振荡器还可分为反馈振荡器 和负阻振荡器 按选频网络分类:分为RC振荡器、LC振荡器、晶体振荡 器以及压控振荡器(VCO)、压控晶体振荡器(ⅤCXO) 等。随着集成技术的发展,相继又出现了集成振荡器、开 关电容振荡器等
2 （1）定义： 振荡器是一种不需外加信号激励而能自动将直流能量变换为周期性交变能 量的装置。 （2）分类： 按振荡波形分类：振荡器分为正弦波振荡器和非正弦波振 荡器。 按工作机理分类：根据产生振荡的机理，正弦振荡器还可分为反馈振荡器 和负阻振荡器 按选频网络分类：分为RC振荡器、LC振荡器、晶体振荡 器以及压控振荡器（VCO）、压控晶体振荡器（VCXO） 等。随着集成技术的发展，相继又出现了集成振荡器、开 关电容振荡器等
§3.1反馈振荡器的工作原理 组成:主网络.负载为谐振回路的谐振放大器 反馈网络..保证能形成正反馈 可主网络」隔 (LC、RC、晶体、负阻) 主网络反馈网络 T() _1。 A(0)k,(j) °+LLtv vi vi vo (b) 图3-1-1反馈振荡器的组成方框及相应电路
3 §3.1 反馈振荡器的工作原理 组成：主 网 络……负载为谐振回路的谐振放大器 反馈网络……保证能形成正反馈 (LC、RC、晶体、负阻) ( ) ( ) ( ) . . . . . . A j k j V V V V V V T j f o f i o i f = = =
311平衡和起振条件 平衡条件 在(a)图所示的闭会回路中,将它在×处断开,环路的增益为: 7(O) _V。V=A)k,(1o) vi vi vo 若在某一频率上(设为osc),=V(同相又等幅),即T(josc)=1 则主网络必将输出角频率为oosc的正弦振荡电压V,而它所需的输入电压V 则全部由反馈电压V提供,无须外加输入电压 人 T(jOos)=T(oos)er(Oose) 上式可写成两部分 GOSC 幅度平衡条件 qr(oosc)=2nπ(n=0,1,2,……)相位平衡条件
4 3.1.1平衡和起振条件 一、平衡条件 在（a）图所示的闭会回路中，将它在×处断开，环路的增益为： 若在某一频率上（设为ωosc）， （同相又等幅），即T(jωosc)＝1 则主网络必将输出角频率为ωosc的正弦振荡电压Vo，而它所需的输入电压Vi 则全部由反馈电压Vf提供，无须外加输入电压。 令 上式可写成两部分 T(ωosc)＝1 幅度平衡条件 φT（ωosc）＝2nπ （n＝0,1,2,………） 相位平衡条件 ( ) ( ) ( ) . . . . . . A j k j V V V V V V T j f o f i o i f = = = . . Vf＝Vi ( ) ( ) ( ) T osc T j osc T osc e =
、起振条件 事实上,满足平衡条件只是说明闭合回路能够维持等幅持续振荡,而没 有说明电路在电源接通后振荡的建立过程。 起振的条件是 I(oosc)1或Vr>V1 幅度起振条件 (oosc)=2nπ(n=0,1,2,)相位起振条件 总之,作为反馈振荡器,既要满足起振条件,又要满足平衡条件;为此 电路中必须要有非线性元件,使电源接通后,环路增益的模值T(ωoSc)必 须具有随振荡电压幅值V增大而下降的特性。这样,起振时,T(ωosc)>1, V迅速增大,而后T(ωosc)下降,V1的增长速度变慢,直到T(oosc)=1时, 停止增长,振荡器进入平衡状态,在相应的平衡振幅V上维持等幅振荡
5 二、起振条件 事实上，满足平衡条件只是说明闭合回路能够维持等幅持续振荡，而没 有说明电路在电源接通后振荡的建立过程。 起振的条件是 T(ωosc)>1或 Vf >Vi 幅度起振条件 φT（ωosc）＝2nπ （n＝0,1,2,…） 相位起振条件 总之，作为反馈振荡器，既要满足起振条件，又要满足平衡条件；为此 电路中必须要有非线性元件，使电源接通后，环路增益的模值T（ωosc）必 须具有随振荡电压幅值Vi增大而下降的特性。这样，起振时，T(ωosc)>1， Vi迅速增大，而后T(ωosc)下降，Vi的增长速度变慢，直到T(ωosc)＝1时， 停止增长，振荡器进入平衡状态，在相应的平衡振幅ViA上维持等幅振荡
3.12稳定条件 振荡电路中不可避免地要受到电源电压、环境温度、湿度等因数变化的 影响,这将引起振荡电压幅度及其相移的起伏波动,从而破坏已维持的平衡 条件。因此,振荡器还必须满足稳定条件,才能保证所处的平衡状态是稳定 的。 、振幅稳定条件 要使平衡点稳定,T(ωosc)必须在V;附近具有负斜率变化,即随Vi增大而 下降的特性; aT(Oos) 即 av V=V<o 这个斜率越陡,表明因外界引起振荡幅度的波动(即振幅稳定度)也就越小
6 3.1.2 稳定条件 振荡电路中不可避免地要受到电源电压、环境温度、湿度等因数变化的 影响，这将引起振荡电压幅度及其相移的起伏波动，从而破坏已维持的平衡 条件。因此，振荡器还必须满足稳定条件，才能保证所处的平衡状态是稳定 的。 一、振幅稳定条件 要使平衡点稳定，T(ωosc)必须在ViA附近具有负斜率变化，即随Vi增大而 下降的特性； 即 0 ( ) | = iA i i osc V V V T 这个斜率越陡，表明因外界引起振荡幅度的波动（即振幅稳定度）也就越小
图3-1-2满足起振和平衡条件时的环路增益特性 O 图3-1-3硬激励工作的环路增益特性
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、相位(频率)稳定条件 要使振荡器的相位平衡条件稳定, aT(a q1(o)必须在oosc附近具有负斜率变化, <0 即随ω增大而下降的特性; 即 0r() =0c<0 这个斜率越陡,表明因外界引起振 荡频率的波动(即频率稳定度)也就越 图3-1-4 小 满足相位稳定条件的r(u)特性
8 二、相位（频率）稳定条件 要使振荡器的相位平衡条件稳定， φT (ω)必须在ωosc附近具有负斜率变化， 即随ω增大而下降的特性； 即 这个斜率越陡，表明因外界引起振 荡频率的波动（即频率稳定度）也就越 小。 0 ( ) | = osc T
小结:要产生稳定的正弦振荡,振荡器必须满足振荡的起振条 件、平衡条件和稳定条件;因此,在由主网络和反馈网络组成 的闭合环路中,必须包括可变增益放大器和移相网络。 可变移相放大器……有足够的增益,且其值具有随输入电压增 大而减小的特性; 移相网络 具有负斜率变化的相频特性,且保证环路 在振荡频率上的相移为0(2nπ)
9 小结：要产生稳定的正弦振荡，振荡器必须满足振荡的起振条 件、平衡条件和稳定条件；因此，在由主网络和反馈网络组成 的闭合环路中，必须包括可变增益放大器和移相网络。 可变移相放大器……有足够的增益，且其值具有随输入电压增 大而减小的特性； 移相网络……………具有负斜率变化的相频特性，且保证环路 在振荡频率上的相移为0（2nπ）
§32LC正弦波振荡器 主要介绍三点式振荡器和差分对管振荡器 3.2.1三点式振荡电路 、电路的组成法则 与发射极相连的为两个同性电抗,另一个(接在集电极与基极间)为异 性电抗 X C Vi V=c v又L2 (a) (b) 图3-2-1三点式振荡器的原理电路 (a)电容三点式电路(b)电感三点式电路(c)一般化三点式电路 10
10 §3.2 LC正弦波振荡器 主要介绍三点式振荡器和差分对管振荡器 一、电路的组成法则 与发射极相连的为两个同性电抗，另一个（接在集电极与基极间）为异 性电抗。 3.2.1三点式振荡电路
