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Chapter 7 正弦波振荡器 §7.1 概述 §7.2 反馈型振荡器基本工作原理 §7.3 反馈型LC振荡器线路 §7.4 振荡器的频率稳定问题 §7.5 石英晶体振荡器 §7.6 其他形式的振荡器 短期频率稳定度主要与温度变化、电源电压变化和电路参数不稳定性等因素有关。长期频率稳定度主要取决于有源器件和电路元件及石英晶体和老化特性，与频率的瞬间变化无关。而瞬间频率稳定度主要是由于频率源内部噪声而引起的频率起伏，它与外界条件和长期频率稳定度无关。 一、影响频率稳定度的因素 1. 振荡回路参数对频率的影响 因为振荡频率 其相对频率变化量为 2. 回路品质因素Q值对频率的影响 如右图，Q值越高，则相同的相角变化引起频率偏移越小。 3. 有源器件的参数对频率的影响 振荡管为有源器件，若它的工作状态(电源电压或周围温度等)有所改变，则由式 如果晶体管参数?h与hi将发生变化，即引起振荡频率的改变。 另外， 当外界因素(如电源电压、温度、湿度等)变化时，这些参数随之而来的变化就会造成振荡器频率的变化。 * * * * §7.1 概述 本章讨论的是自激式振荡器，它是在无需外加激励信号的情况下，能将直流电能转换成具有一定波形、一定频率和一定幅度的交变能量电路。 振荡器的分类： 按波形分：正弦波振荡器和非正弦波振荡器 按工作方式：负阻型振荡器和反馈型振荡器 按选频网络所采用的原件分： LC振荡器、RC振荡器和晶体振荡器等类型 本章主要讨论 反馈型正弦波振荡器的基本工作原理 ; 平衡、稳定的条件； 电路的判断准则； 电路特点、性能指标等。 §7.2 反馈型振荡器基本工作原理 实际中的反馈振荡器是由反馈放大器演变而来，如右图。 自激振荡建立的物理过程 若开关K拨向“1”时，该电路则为调谐放大器，当输入信号为正弦波时，放大器输出负载互感耦合变压器L2上的电压为，调整互感M及同名端以及回路参数，可以使 vi = vo 。 此时，若将开关K快速拨向“2”点，则集电极电路和基极电路都维持开关K接到“1”点时的状态，即始终维持着与vi相同频率的正弦信号。这时，调谐放大器就变为自激振荡器。 在电源开关闭合的瞬间，电流的跳变在集电极LC振荡电路中激起振荡。选频网络带宽极窄，在回路两端产生正弦波电压vo，并通过互感耦合变压器反馈到基级回路，这就是激励信号。 由于晶体管特性的非线性，振幅会自动稳定到一定的幅度。因此振荡的幅度不会无限增大。 起始振荡信号十分微弱，但是由于不断地对它进行放大—选频—反馈—再放大等多次循环，于是一个与振荡回路固有频率相同的自激振荡便由小到大地增长起来。 反馈型自激振荡器的电路构成必须由三部分组成： 1) 包含两个(或两个以上)储能元件的振荡回路。 2) 可以补充由振荡回路电阻产生损耗的能量来源。 3) 使能量在正确的时间内补充到电路中的控制设备。 振荡器的起振条件 基本反馈环 如右图： 若在某种情况下1- =0时，此时即使没 有输入信号(vi=0)时，放大器仍有输出 电压放大器变为振荡器。 要维持一定振幅的振荡，反馈系数F应设计得大一 些。一般取 这样就可以使得在 ＞1时的情况下起振。 由上分析知，反馈型正弦波振荡器的起振条件是： 1 其物理意义是：振幅起振条件要求反馈电压幅度vf要一次比一次大，而相位起振条件则要求环路保持正反馈。 放大器增益A与输出电压幅度Vo之间的关系叫振荡特性，F与Vo之间的关系叫反馈特性。起振的幅度条件可用右上图表示。 起振条件与平衡条件 图解(软激励起振) 在实际设计中，如果设计不当，振荡特性可能不是单调下降的，而如右下图所示。其静态工作点太低，ICQ太小，因而A0太小，以至不满足 。 这种振荡器电路一般不能自行起振，而必须给以一个较大幅度的初始激励，使动态点越过不稳定平衡点B才能起振，这叫硬激励起振，设计电路要力加避免。 硬激励起振特性 振荡器的平衡条件 所谓平衡条件是指振荡已经建立，为了维持自激振荡必须满足的幅度与相位关系。 振荡器的平衡条件为 =1 在平衡条件下，反馈到放大管的输入信号正好等于放大管维持及所需要的输入电压，从而保持反馈环路各点电压的平衡，使振荡器得以维持。 振荡器平衡状态的稳定条件 形成稳定平衡点的关键在于在平衡点附近，放大倍数随振幅的变化特性具有负的斜率，即 0 2) 相位平衡的稳定条件 1) 振幅平衡的