高频电子线路第四章正弦波振荡器浅析.ppt

* 2.密勒（Miller）振荡电路 —石英晶体等效于电感三端式中的电感 密勒振荡电路 密勒振荡电路为什么通常不采用晶体管？ 原因是：正向偏置时高频晶体管发射结电阻太小, 虽然晶振与发射结的耦合很弱, 但也会在一定程度上降低回路的标准性和频率的稳定性。 结论：采用输入阻抗高的场效应管。 * 3.泛音晶振电路 (a)并联型泛音晶体振荡电路 (b)LC1回路的电抗特性 (a) (b) 在工作频率较高的晶体振荡器中, 多采用泛音晶体振荡电路。 * 分析：图（ａ）并联型泛音晶体振荡电路 假设泛音晶振为五次泛音, 标称频率为5MHz， 基频为1MHz。 问：LＣ1回路必须调谐在什么频率之间？ 答：ＬＣ1回路必须调谐在三次和五次泛音频率之间。 分析： 由ＬＣ1回路的电抗特性曲线可知：频率在3.5~7 MHz之间 为电容性，且在5MHz 频率上, ＬＣ1回路呈容性, 振荡电路满足组成法则和幅度条件。 对于基频和三次泛音频率来说, ＬＣ1回路呈感性, 电路不符 合组成法则, 不能起振。 * 4.串联型晶体振荡器 概念： 将石英晶振用于正反馈支路中, 利用其串联谐振时等效为短路元件, 电路反馈作用最强, 满足振幅起振条件, 使振荡器在晶振串联谐振频率fs上起振。 图 4.4.6 串联型晶体振荡电路 * 特点： 1.在振荡电路的正反馈支路上增加了一个晶振； 2.Ｌ、Ｃ1、Ｃ2和Ｃ3组成并联谐振回路，而且调谐在振荡频率上。 3. 振荡频率与晶振的串联谐振频率相同，这时晶振呈现为一个小电阻，相移为零。 4.串联型晶体振荡器的振荡频率受晶振控制，具有很高的频率稳定度。 结论：晶体振荡器的频率稳定度很高, 但振荡频率的可调范围很小。采用变容二极管组成的压控振荡器可使振荡频率随外加电压而变化, 在调频和锁相环路里有很大的用途。 * 4.5 压控振荡器 4.5.1变容二极管 变容二极管是利用PN结的结电容随反向电压变化这一特性制成的一种压控电抗元件。变容二极管的符号和结电容变化曲线如图4.5.1所示。 变容二极管结电容可表示为: (4.5.1) 压控振荡器（Voltage Controlled Oscillator）简称VCO，在频率调制、频率合成，锁相环电路、电视调谐器、频谱分析仪等方面都有应用。 * 变容二极管必须工作在反向偏压状态, 所以工作时需加负的静态直流偏压－UQ。若交流控制电压uΩ为正弦信号, 变容管上的电压为: u=-(UQ+uΩ)=-(UQ+UΩm cosΩt) 其中ｎ为变容指数, 其值随半导体掺杂浓度和PN结的结构不同而变化, Ｃj（0）为外加电压u＝0时的结电容值, UB为PN结的内建电位差。 * 图 4.5.1 变容二极管 (a) 符号； (b) 结电容-电压曲线 * 代入式(4.5.1), 则有: 其中静态结电容 结电容调制度 * 4.5.2变容二极管压控振荡器 将变容二极管作为压控电容接入LC振荡器中，就组成了LC压控振荡器。 需要注意的是, 为了使变容二极管能正常工作, 必须正确地给其提供静态负偏压和交流控制电压, 而且要抑制高频振荡信号对直流偏压和低频控制电压的干扰, 所以, 在电路设计时要适当采用高频扼流圈、旁路电容、隔直流电容等。  无论是分析振荡器还是压控振荡器都必须正确画出振荡器的直流通路和高频振荡回路。对于后者, 还须画出变容二极管的直流偏置电路与低频控制回路。 例4.6说明了具体方法与步骤。 * 例4.6 画出图例4.6(a)所示中心频率为360MHz的变容二极管压控振荡器中晶体管的直流通路和高频振荡回路, 变容二极管的直流偏置电路和低频控制回路。  解: 画晶体管直流通路, 只需将所有电容开路、电感短路即可, 变容二极管也应开路, 因为它工作在反偏状态, 如图(b)所示。  画变容二极管直流偏置电路, 需将与变容二极管有关的电容开路, 电感短路, 晶体管的作用可用一个等效电阻表示。由于变容二极管的反向电阻很大, 可以将其它和它相连的电阻作近似处理。如本例中变容二极管的负端可直接与15 V电源相接, 见图(c)。  * * 图 例4.6 （b） * * 压控振荡器的主要性能指标是压控灵敏度和线性度。其中压控灵敏度定义为单位控制电压引起的振荡频率的增量, 用S表示, 即 (4.5.3) 图4.5.2时变容二极管压控制震荡器的频率—电压特性。一般情况下，这一特性是非线性的，其非线性程度与变容指数和电路结构有