第六章 正弦振荡电路.ppt

第六章 正弦波振荡器 如何从无到有的产生正弦波 一、概述 自激式振荡器定义： 是指在没有外加信号作用下的一种自动将直流电源的能量变换为一定波形的交变振荡能量的装置。 3.在研制、调测各类电子设备时，常常需要信号源和各种测量仪器，在这些仪器中大多包含有振荡器。 例如高频信号发生器、音频信号发生器、Q表以及各种数字式测量仪表等。 4.在工业生产中的高频加热、超声焊接以及电子医疗器械也都广泛应用振荡器。 可见正弦波振荡器在电子技术领域里有着广泛的应用。 6.4 反馈的观点看振荡 6.6 反馈型LC振荡电路 6.6.n 三端型LC振荡电路 【例】 图示电路，两个LC并联回路的谐振频率分别是 和 ，请问电路是否能够发生振荡？若能，求振荡频率f0与f1、f2的关系。 例：试用相位条件的判断准则，判明图示的LC振荡器交流等效电路，哪个可以振荡？哪个不可以振荡？或在什么条件下才能振荡？? 一、三端式电容振荡电路（考毕兹电路） 事实上，在起振过程，由于放大器工作在甲类，可以将三极管使用小信号模型做出等效。（h参数、y参数） 此时可分析振荡器产生和维持振荡的其他参数 （部分接入方式化简电路，计算增益A，则AF1） 和三端式电容振荡器类似，电感振荡器也可用小信号等效进行晶体管参数的分析。 ——部分接入方式化简电路，求解放大器增益A,AF1 6.8.1 并联型晶体振荡电路 1. 皮尔斯（BC型）电路 电路由晶体与外接电容器或线圈构成并联谐振回路，按三端线路的连接原则组成振荡器，晶体等效为？ 理论上可以构成三种类型基本电路，但在实际应用中常用的是图所示的电路，称“皮尔斯”电路(BC型)。这种电路不需外接线圈，而且频率稳定度较高。 【例】 如图所示的晶体振荡器。(1) 画出交流等效电路，说明晶体在电路中的作用。(2) 若将标称频率为5MHz的晶体换成标称频率为3MHz的晶体，该电路能否正常工作，为什么？ 总结 振荡器的构成——放大，选频，反馈 振荡过程——如何起振，如何稳定 各种条件——起振条件，平衡条件，稳定条件 三端式振荡器——各种改进变化（考毕兹，哈特莱，克拉泼，西勒） 能不能振1？电路约束：正反馈，射同它异。（复杂电路） 能不能振2？元件参数约束：小信号等效求解（了解） 振荡频率的近似求解——交流等效，分析谐振。 石英晶体振荡器——串联，并联。BC/BE型（皮尔斯，密勒） 二、三端式电感振荡电路（哈特莱电路） 类似于电容三端式振荡器的分析方法，有： 振荡频率为 反馈系数为： 若M=0： 三端电感振荡电路优点： 容易通过调节电容改变振荡频率，调节时不影响反馈系数 三端电感振荡电路缺点： 输出端和反馈端均为电感，对高次谐波阻抗大，振荡波形不太好 电感上的分布电容和晶体管的极间电容影响环路增益，电路的振荡频率不能过高 三端电容振荡电路优点： 输入和反馈端是电容，对高次谐波电抗小，振荡波形好 只要减小电容就能提高振荡频率，若不外加电容，仅利用晶体管的极间电容作回路电容，则振荡频率可高达几百兆赫，甚至上千兆赫 三端电容振荡电路缺点： 改变频率不方便，调节C1C2时影响反馈系数。适用于作为固定频率的振荡器 三极管结电容影响振荡频率 三、 改进型电容三端式振荡器 由于晶体管的输入、输出电容与电容三端式振荡器和电感三端式振荡器的回路并联，影响回路的等效电抗元件参数。而晶体管的输入、输出电容受环境温度、电源电压等因素的影响较大，所以上述两种振荡器的频率稳定度不高，一般在10-3数量级。为了提高频率稳定度，需要对电路作改进以减少晶体管输入、输出电容对回路的影响，可以采用削弱晶体管与回路之间耦合的方法，在电容三端式振荡器的基础上，得到两种改进型电容反馈式振荡器——克拉泼(Clapp)振荡器和西勒(Siler)振荡器。 减小三极管极间电容的影响 1．克拉泼振荡器 各电容值取值规定如下：C3C1 ，C3C2，这样可使电路的振荡频率近似只与C3、L有关。 (a) 实用电路 (b) 交流等效电路 由图(b)可得谐振回路的总电容为 则振荡频率为 由此可见， C1， C2对振荡频率的影响显著减少，那么与之并联的晶体管的输入、输出电容的影响也就减小了。 2．西勒振荡器 (a) 实用电路 (b) 交流等效电路 西勒振荡器是在克拉泼振荡器的基础上，在电感L两端并联了一个小电容C4，且满足C1、C2远大于C3，C1、C2远大于C4。由图(b)可得谐振回路的总电容为 振荡器的振荡频率为 西勒振荡器与克拉泼振荡器一样，晶体管与回路的耦合较弱，频率稳定度高；