通信电子线路（邱健）第4章 正弦波振荡器-廖惜春.pptVIP

第4章 正弦波振荡器 本章基本要求 掌握LC正弦波振荡器的基本原理、起振、平衡和稳定的条件，以及晶体振荡器和压控振荡器等的电路组成、工作原理、判别原则; 熟悉 VCO、振荡器的稳定性； 了解 晶体振荡器的基本原理。 4.1 反馈型振荡器的基本原理与分析方法 4.1.1 从放大器到振荡器 4.1.2 振荡的建立与稳定 正弦波振荡器的振荡条件 4.1.2.2 稳幅过程 4.1.3 振幅平衡条件和相位平衡条件 4.1.4 振荡器的分析方法 4.2 LC正弦波振荡器 4.2.2 基本LC三点式振荡器电路 4.2.2.1 电感三点式(Hartley)振荡器 4.2.2.2 电容三点式(Colpitts)振荡器 4.2.3 改进型电容三点式振荡器 4.2.4 集成LC正弦波振荡器 4.2.5 压控振荡器（VCO） 4.2.5.2 集成电路VCO 4.3 振荡器的稳定性 4.3.1 振荡器平衡状态的稳定条件 振荡器的稳定 4.3.2 频率稳定度及稳定频率的措施 4.3.2.1 频率稳定度的概念 瞬时频稳度，指时间在秒或毫秒内的随机频率变化，通常称之为振荡器的相位抖动或相位噪声。产生这种变化的主要原因是电路的内部噪声，与外界条件和长期频率漂移无关。 通常所讲的频稳度，一般指短期频稳度。其定量表示方法一般采用建立在大量测量基础上的统计值来表征。常用的方法之一是均方根值法，其表达式为 4.3.2.3 提高频率稳定度的基本措施 提高振荡器振荡频率的稳定度，所采取的措施不外乎从元器件、电路和外部条件三个方面着手。 (1)提高回路的标准性 (2)减小外界因素的变化 (3)采用温度补偿技术 4.4 石英晶体振荡器 用石英晶体谐振器组成的正弦波振荡器，按石英晶体在振荡电路中的连接方式不同，分为并联型电路和串联型电路两类。 石英晶体工作在略高于的感性区内，作为三点式振荡电路中的谐振回路的电感，所构成的振荡电路被称为并联型晶体振荡电路； 石英晶体工作在串联谐振频率，晶体本身以低阻抗接入电路，作为正反馈选频网络，所构成的振荡电路称为串联型晶体振荡电路。 4.4.1 并联型晶体振荡电路 4.4.2 串联型晶体振荡电路 本章要点 重点 掌握正弦波振荡器的电路组成、工作原理、分析方法、三种条件(起振条件、维持振荡的条件和幅度稳定相位稳定的条件)； 难点 LC三点式振荡器的分析方法、频率计算以及电路设计； 熟悉 晶体振荡电路的原理。 图4-2-6 克拉泼振荡器原理图 图4-2-7 西勒振荡器 图4-2-8 CE1648 单片集成振荡 压控振荡器是通过某一电压来控制振荡器中的可变电抗元件，使其参数发生变化，从而改变振荡频率或相位。 4.2.5.1 变容二极管VCO的基本原理 变容二极管的Ｃ～U特性如图4-2-10 a所示。 图4-2-10 回路的谐振频率为 ，当 从 变到 时振荡频率从 变到 ,这时有下列关系成立： (4-2-23) 图4-2-10 图4-2-11 电视机本振电路之一 图4-2-14所示电路，是将CE1648接成压控振荡器电路。 (4-2-24) 图4-2-12 CE1648 组成的压控振荡器 当电路原有的平衡状态被破坏时，振荡器应具有自动恢复到原平衡状态的能力，这就是振荡器的稳定条件。 4.3.1.1 振幅平衡的稳定条件 振幅平衡条件为： ＝１ 图4-3-1 a可以看到，谐振时由于正反馈的作用 A 反馈特性 幅度特性 F太小 om U 0 im U im3 U im2 U im1 U o1 U o2 U o3 U oA U imQ U 图4-3-1 振幅平衡的稳定条件是：在振荡平衡点附近 相位平衡的稳定条件是 图4-3-1 频率稳定度是振荡器最重要的性能指标之一，其定义是：在规定的时间内或规定的温度、湿度、电源电压的变化范围内，振荡频率的相对变化量。 长期频稳度是指一天以上乃至几个月因元器件老化引起的频率相对变化的最大值。它主要用来评价天文台或计量单位的高精度频率标准和计时设备的稳定指标。 短期频稳度是指一天以内频率相对变化的最大值。一般说来，外界因素引起的频率变化属于此类，通常称之为频率漂移。短期频稳度一般多用来评价测量仪器和通讯设备中主振器的频率稳定指标。 (4-3-4) n为测量次数； 为第i次测得的频率稳定度； ／ 数据的平均值。 为n个测量 石英晶体振荡器的频稳度可达到10-11 ~ 10-5 图1-2-3 图4-4-1ａ所示是一个典型的皮尔斯晶体振荡电路 图4-4-1 皮尔斯振荡器 图4-4-5所示是一个60 MHz串联型晶体振荡器，由晶体管T1及石英晶体等元件组成60 MHz晶体振荡器，