正弦波振荡器 (4).ppt

关于正弦波振荡器(4)现在学习的是第1页，共61页大纲要求：大纲要求：熟悉反馈振荡器的工作原理，掌握熟悉反馈振荡器的工作原理，掌握LC振荡器，石英振荡器等电路的组成，熟悉振荡器，石英振荡器等电路的组成，熟悉其工作原理及性能特点，了解稳频及稳频措其工作原理及性能特点，了解稳频及稳频措施，了解寄生振荡的产生与消除途径施，了解寄生振荡的产生与消除途径。现在学习的是第2页，共61页一、概述一、概述（一）分类：（一）分类：1、按工作原理分、按工作原理分 反馈振荡器：利用正反馈网络反馈振荡器：利用正反馈网络负阻振荡器：利用负阻效应负阻振荡器：利用负阻效应反馈振荡器：利用正反馈网络将放大器的输出信反馈振荡器：利用正反馈网络将放大器的输出信 号反馈到输入端来控制能量转换，号反馈到输入端来控制能量转换，产生等幅持续的振荡信号。产生等幅持续的振荡信号。负阻振荡器：将负阻器件接到谐振回路上，用来负阻振荡器：将负阻器件接到谐振回路上，用来 抵消回路中的损耗电阻，从而产生抵消回路中的损耗电阻，从而产生 等幅持续震荡信号。等幅持续震荡信号。现在学习的是第3页，共61页 从本质上说：反馈振荡器也是一种负阻振荡从本质上说：反馈振荡器也是一种负阻振荡 器，它不是用负阻器件，而是用反器，它不是用负阻器件，而是用反 馈能量来抵消损耗。馈能量来抵消损耗。2、按振荡频率分、按振荡频率分高频振荡器高频振荡器：LC谐振回路作为谐振回路作为 振荡系统。振荡系统。低频振荡器：低频振荡器：RC相移网络作为相移网络作为 振荡系统。振荡系统。一般介绍一般介绍重点讨论重点讨论现在学习的是第4页，共61页3、按波形分、按波形分正弦波振荡器正弦波振荡器非正弦波振荡器正弦波振荡器（二）用途（二）用途：1、各类电器、仪表、通信、导航等设备中。、各类电器、仪表、通信、导航等设备中。2、医疗设备中大量应用：冲击波碎石机。、医疗设备中大量应用：冲击波碎石机。3、工农业生产中：炼钢、驱虫。、工农业生产中：炼钢、驱虫。（三）技术指标：（三）技术指标：绝对稳定度绝对稳定度相对稳定度相对稳定度1、频率准确度、稳定度、频率准确度、稳定度短期短期中期中期长期长期现在学习的是第5页，共61页2、频率范围：、频率范围：3、振幅稳定度：、振幅稳定度：4、输出功率、效率：、输出功率、效率：用途不同、对技术指标的要求不同用途不同、对技术指标的要求不同二、工作原理：二、工作原理：1、反馈式振荡器的组成、反馈式振荡器的组成 从放大器到振荡器；从放大器到振荡器；开关开关“S”在在“1”住时住时放大器放大器 开关开关“S”在在“2”住时住时振荡器振荡器现在学习的是第6页，共61页反馈控制电路反馈控制电路反馈网络反馈网络放大器放大器决定频率的网络决定频率的网络现在学习的是第7页，共61页组成框图组成框图:放放大大器器AU决定频率的决定频率的网络网络O反馈网络反馈网络F输出输出现在学习的是第8页，共61页振荡频率振荡频率：、振荡平衡条件：、振荡平衡条件：当时，振荡器才能维持振荡。当时，振荡器才能维持振荡。而而.维持震荡维持震荡.现在学习的是第9页，共61页振荡平衡条件：振荡平衡条件：振幅条件振幅条件相位条件相位条件、起振条件：正反馈、起振条件：正反馈相位条件：相位条件：放大器放大器反相反相反馈网络反馈网络反相反相同相同相放大器放大器反相反相反馈网络反馈网络反相反相同相同相放大器放大器反相反相反馈网络反馈网络反相反相同相同相放大器放大器反相反相反馈网络反馈网络反相反相同相同相放大器放大器反相反相反馈网络反馈网络反相反相同相同相放大器放大器反相反相反馈网络反馈网络反相反相同相同相现在学习的是第10页，共61页 振幅条件：振荡必须逐渐增强振幅条件：振荡必须逐渐增强 即起振的振幅条件是：起振的振幅条件是：自动限幅：自动限幅：a.正当刚开始：振幅小、管子甲类正当刚开始：振幅小、管子甲类 工作、工作、大、使大、使 b.振荡加强：信号大、管子工作在振荡加强：信号大、管子工作在 甲乙类、甲乙类、AU减少、使减少、使 达到平衡、振幅停止增长。达到平衡、振幅停止增长。现在学习的是第11页，共61页 C、实质是管子的自限幅作用。、实质是管子的自限幅作用。4、稳定条件：即当外界因素影响振荡器偏离、稳定条件：即当外界因素影响振荡器偏离 平衡条件后，能否回到原来的平衡状态。平衡条件后，能否回到原来的平衡状态。振幅平衡稳定条件：在平衡点放大器的增振幅平衡稳定条件：在平衡点放大器的增 益振幅益振幅（）特性具有负斜率。特性具有负斜率。3-1-3硬激励工作的环路增益特性硬激励工作的环路增益特性现在学习的是第12页，共61页 即：即：相位平衡稳定条件相位平衡稳定条件:在平衡点在平衡点 曲曲 线的斜率为负值线的斜率为负值.即即现在学习的是第13页，共61页关键关键:外界干扰为外界干扰为 而相移为而相移为相抵消重新达到平衡相抵消重新达到平衡满足相位稳定条件的满足相位稳定条件的 特性特性图图3-1-4现在学习的是第14页，共61页、互感振荡器介绍：（投影）、互感振荡器介绍：（投影）平衡条件：正反馈。平衡条件：正反馈。角频率：角频率：特点：优点：容易起振、输出电压特点：优点：容易起振、输出电压大、结构简单、调频方便。大、结构简单、调频方便。缺点：高频工作时分布电容缺点：高频工作时分布电容影响大、输出波形差频稳影响大、输出波形差频稳性较差。性较差。现在学习的是第15页，共61页三、三、LC三端式振荡电路三端式振荡电路（一）电路的组成原则（一）电路的组成原则谐振回路的三个引出端分别与晶体管的谐振回路的三个引出端分别与晶体管的三个电极连接，故称为三端式振荡器。三个电极连接，故称为三端式振荡器。三个电抗可以是单个电抗性元件，可以三个电抗可以是单个电抗性元件，可以是振荡系统充当。是振荡系统充当。、一般结构：、一般结构：现在学习的是第16页，共61页、相位平衡：、相位平衡：回路谐振时：回路谐振时：而而（如图示，所规定的电压方向）（如图示，所规定的电压方向）为满足相位条件：即与同相。则必须为满足相位条件：即与同相。则必须与反相与反相现在学习的是第17页，共61页所以：所以：X2与与X必须是同性质电抗。必须是同性质电抗。又回路谐振又回路谐振X3必须是与必须是与、异性质的电抗。异性质的电抗。、三端式振荡器的组成原则：、三端式振荡器的组成原则：与发射机相连的为两个不同性质的电抗，按在与发射机相连的为两个不同性质的电抗，按在集电极与基极之间的电抗与前两者为异性质电抗。集电极与基极之间的电抗与前两者为异性质电抗。即：即：Xce与与Xbe为同性质电抗为同性质电抗Xbc与与Xce、Xbe为异性质电抗为异性质电抗现在学习的是第18页，共61页（二）电感反馈三点式振荡器（哈特莱电路）（二）电感反馈三点式振荡器（哈特莱电路）、电路组成：原理电路、电路组成：原理电路（a）电容三点式电）电容三点式电路路（b）电感三点式电路）电感三点式电路（c）一般化三点式电）一般化三点式电路路现在学习的是第19页，共61页2、相位平衡条件：、相位平衡条件：电感支路：电压超前电流电感支路：电压超前电流电容电路：电流超前电压电容电路：电流超前电压与反相，与反相，LL、C支路中为容性，故超前支路中为容性，故超前而由于在而由于在上产生的电压超前上产生的电压超前，与同相。，与同相。现在学习的是第20页，共61页、起振条件：、起振条件：现在学习的是第21页，共61页考虑互感：考虑互感：、振荡频率：、振荡频率：考虑互感：考虑互感：通常不考虑通常不考虑互感互感现在学习的是第22页，共61页、特点：、特点：优点：容易起振、输出电压幅度大、优点：容易起振、输出电压幅度大、调节频率容易、且调谐频段宽。调节频率容易、且调谐频段宽。缺点：最高振荡频率低、输出电压波缺点：最高振荡频率低、输出电压波形差。形差。（三）电容三点式振荡器（考比兹电路）（三）电容三点式振荡器（考比兹电路）、电路组成：投影、电路组成：投影现在学习的是第23页，共61页2、相位平衡条件：、相位平衡条件：与反相，而在与反相，而在C、L支路中为感性，故支路中为感性，故滞后，而由在滞后，而由在C上产生的又上产生的又滞后，所以与同相。滞后，所以与同相。现在学习的是第24页，共61页、起振条件：、起振条件：起振条件：起振条件：注：注：现在学习的是第25页，共61页、振荡频率：、振荡频率：现在学习的是第26页，共61页、特点：、特点：优点：容易起振、输出波形好、最高振优点：容易起振、输出波形好、最高振荡频率高。荡频率高。缺点：改频不方便、频段窄、缺点：改频不方便、频段窄、对、对频率有影响、频稳定度差频率有影响、频稳定度差现在学习的是第27页，共61页（四）改进型电容反馈三点式振荡器（四）改进型电容反馈三点式振荡器、克拉泼电路：、克拉泼电路：（）电路：（）电路：现在学习的是第28页，共61页（）特点：（）特点：解决了调节频率时改变反馈系数解决了调节频率时改变反馈系数的问题。的问题。减小对、振荡频率的影减小对、振荡频率的影响频稳度高。响频稳度高。当当时时现在学习的是第29页，共61页而而缺点：缺点：不能太大，所以调节频率范围窄、波不能太大，所以调节频率范围窄、波段窄。段窄。调节调节改变了接入系数，改变，振幅改变了接入系数，改变，振幅改变改变现在学习的是第30页，共61页、西勒电路：、西勒电路：（）电路：（）电路：（）特点：（）特点：调整伏在接入系数调整伏在接入系数C3，调节频调节频 率率C4 C3C1，C3C2现在学习的是第31页，共61页频稳度高、振荡频率高、频段宽。频稳度高、振荡频率高、频段宽。振幅平稳、波形好。振幅平稳、波形好。现在学习的是第32页，共61页四、晶体振荡器四、晶体振荡器（一）石英晶体及等效电路：（一）石英晶体及等效电路：、石英晶体的特性：、石英晶体的特性：具有稳定的物理、化学性质（频率稳定具有稳定的物理、化学性质（频率稳定性好）。性好）。具有压电效应和反压电效应（可做成谐振具有压电效应和反压电效应（可做成谐振器）。器）。具有很高的回路标准性，因而有很高的具有很高的回路标准性，因而有很高的平稳度。平稳度。现在学习的是第33页，共61页、符号：、符号：、等效电路：、等效电路：图图-晶体的阻抗曲线晶体的阻抗曲线图图-并联并联后后晶体的等效电路晶体的等效电路等效电路：等效电路：现在学习的是第34页，共61页很小很小与与间隔小间隔小现在学习的是第35页，共61页指出：实际应用时，晶体通常应并联负载指出：实际应用时，晶体通常应并联负载电容电容CL此时，此时，外壳上标明的振荡频率外壳上标明的振荡频率CL越大，就越靠近，频稳度越好越大，就越靠近，频稳度越好曲线越陡，自我调整能力越强曲线越陡，自我调整能力越强现在学习的是第36页，共61页特点：特点：回路标准高，自动调整能力强。回路标准高，自动调整能力强。值极高，稳频作用强。值极高，稳频作用强。接入系数小，受外界影响小。接入系数小，受外界影响小。晶体稳频晶体稳频的原因的原因（二）晶体振荡器（二）晶体振荡器分类分类并联晶体振荡器：振荡频率略高于并联晶体振荡器：振荡频率略高于等效为电感。等效为电感。串联晶体振荡器：振荡频率略等于串联晶体振荡器：振荡频率略等于等效为高选择性短路元件。等效为高选择性短路元件。现在学习的是第37页，共61页晶体只能工作于上或略高于的频段内。晶体只能工作于上或略高于的频段内。不能低于和高于的频段内频稳度差。不能低于和高于的频段内频稳度差。、并联晶体振荡器、并联晶体振荡器皮尔氏振荡电路皮尔氏振荡电路VCCLCRB1RLTC1C2RB2CBCCRE图（图（a）实际电路）实际电路现在学习的是第38页，共61页图（图（b）交流电路）交流电路REC1C2RLTCqC0rqLq晶体晶体现在学习的是第39页，共61页 压控电路压控电路 a.变容二极管：符号变容二极管：符号0VD特性曲线特性曲线特点：其电容量将随所加反向电压的变化特点：其电容量将随所加反向电压的变化 而变化。而变化。现在学习的是第40页，共61页 b.实用电路：实用电路：P147 347（电视机电调谐高频头的本振电路）现在学习的是第41页，共61页 泛音晶体振荡器：泛音晶体振荡器：C1LLC1谐振于谐振于35次泛音频率之间次泛音频率之间 抑制抑制低于低于5次谐波的振荡频率，如基波和三次次谐波的振荡频率，如基波和三次谐波谐波现在学习的是第42页，共61页 2、串联晶体振荡器：、串联晶体振荡器：晶体为高频选择性短路元件。晶体为高频选择性短路元件。（b）（a）0.03F2.2K20K1001.6K0.03F150H+12V140PF160PF20/5PF现在学习的是第43页，共61页 3、晶体使用注意事项：、晶体使用注意事项：电路应工作在标称频率，频稳度高。电路应工作在标称频率，频稳度高。激励电平应在额定范围内。激励电平应在额定范围内。焊接时时间应尽可能短，防止损坏。焊接时时间应尽可能短，防止损坏。现在学习的是第44页，共61页 五、振荡器的频率稳定度五、振荡器的频率稳定度 （一）频率稳定度的定义：（一）频率稳定度的定义：1、频率准确度：指实际振荡频率与标称频率之、频率准确度：指实际振荡频率与标称频率之 间的差值。间的差值。绝对频绝对频偏偏：相对频偏：相对频偏：（两个方面的含义）（两个方面的含义）现在学习的是第45页，共61页 2、频率稳定度：指一定时间内和一定的条件下、频率稳定度：指一定时间内和一定的条件下 相对频偏的最大值。相对频偏的最大值。长期稳定度：一天以上至一月、年。长期稳定度：一天以上至一月、年。产生不稳定的原因：元件老化、温度、产生不稳定的原因：元件老化、温度、环境变化。环境变化。用途：国家天文台、授时中心、计量单位。用途：国家天文台、授时中心、计量单位。现在学习的是第46页，共61页 短期稳定度：一天以内短期稳定度：一天以内 产生不稳定的原因：电源电压变化、温度变产生不稳定的原因：电源电压变化、温度变 化、振动等。化、振动等。用途：仪器、仪表、设备的技术指标的衡量。用途：仪器、仪表、设备的技术指标的衡量。瞬时稳定度：秒或毫秒以内。瞬时稳定度：秒或毫秒以内。原因：振荡器内部噪声引起的。原因：振荡器内部噪声引起的。用途：精密测量仪器、仪表的技术指标的衡量。用途：精密测量仪器、仪表的技术指标的衡量。现在学习的是第47页，共61页（二）产生频率不稳定的原因（二）产生频率不稳定的原因 1、振荡回路参数的变化、振荡回路参数的变化 2、晶体管参数的变化、晶体管参数的变化温度变化温度变化湿度变化、大气压变化湿度变化、大气压变化 机械振动机械振动电源电压变化电源电压变化 电磁干扰电磁干扰（三）稳频措施（三）稳频措施 1、减小温度变化的影响：、减小温度变化的影响：现在学习的是第48页，共61页 采用恒温槽：自动调节温度、保持恒温。采用恒温槽：自动调节温度、保持恒温。采用负温度系数元件：起温度补偿作用。采用负温度系数元件：起温度补偿作用。采用温度系数小的元件：减小温度变化影采用温度系数小的元件：减小温度变化影 响。响。2、采用密封工艺减小温度变化和大气压的变化、采用密封工艺减小温度变化和大气压的变化 的影响的影响.3、提高元件的机械强度：、提高元件的机械强度：热滲银法做电感：形变小、膨胀系数小。热滲银法做电感：形变小、膨胀系数小。采用固态电容采用固态电容现在学习的是第49页，共61页 4、合理安排电路：、合理安排电路：采用稳压性能好的电源。采用稳压性能好的电源。管子与回路耦合松。管子与回路耦合松。加缓冲级（射随器）加缓冲级（射随器）选管时，选管时，加屏蔽加屏蔽现在学习的是第50页，共61页 六、寄生振荡器和间歇振荡器及频率占据六、寄生振荡器和间歇振荡器及频率占据 1、寄生振荡：、寄生振荡：在放大器或振荡器中，有时会产生某种不在放大器或振荡器中，有时会产生某种不 需要的振荡信号需要的振荡信号 寄生振荡寄生振荡 低频寄生振荡：由扼流圈、隔直流电容和低频寄生振荡：由扼流圈、隔直流电容和 滤波电容等形成了正反馈环路而引起的振滤波电容等形成了正反馈环路而引起的振 荡。荡。（实际情况非常复杂，需长期实践摸索）（实际情况非常复杂，需长期实践摸索）现在学习的是第51页，共61页 克服的办法：见教材克服的办法：见教材P156 高频寄生振荡：高频寄生振荡：由电路中的分布参数，管子间电容等构成了由电路中的分布参数，管子间电容等构成了 正反馈而引起的振荡。正反馈而引起的振荡。克服的办法：克服的办法：见教材见教材P156 2、间歇振荡：振荡器时而振荡，时而停振的、间歇振荡：振荡器时而振荡，时而停振的 现象。现象。产生的原因：由自偏压电路元件值选择不当产生的原因：由自偏压电路元件值选择不当 造成的造成的现在学习的是第52页，共61页偏置电压跟不上振荡振幅的变化偏置电压跟不上振荡振幅的变化 克服的办法：见教材克服的办法：见教材P158 3、频率占据：、频率占据：不要求不要求现在学习的是第53页，共61页 七、七、RC振荡器振荡器 1、RC相移特性：相移特性：随着信号频率的变化，单节随着信号频率的变化，单节RC电路的相移电路的相移 在之间变化，最大不超过在之间变化，最大不超过 。现在学习的是第54页，共61页 2、RC串联电路：串联电路：现在学习的是第55页，共61页令令则则当当时时即即 与与 之之间的相移为零间的相移为零现在学习的是第56页，共61页 3、RC相移振荡器相移振荡器RC移相式振荡电路移相式振荡电路现在学习的是第57页，共61页 4、文氏桥振荡器、文氏桥振荡器（a）t0现在学习的是第58页，共61页t0（b）现在学习的是第59页，共61页两级放大器两级放大器正反馈正反馈负负反馈反馈输输出出20V16K16K3K1.1K5.1K100K9112K1M9.1K41050F30F30F0.01F0.01F30F+V1V2t0两级放大器两级放大器正反馈正反馈负负反馈反馈输输出出20V16K16K3K1.1K5.1K100K9112K1M9.1K41050F30F30F0.01F0.01F30F+V1V2t0两级放大器两级放大器正反馈正反馈负负反馈反馈输输出出20V16K16K3K1.1K5.1K100K9112K1M9.1K41050F30F30F0.01F0.01F30F+V1V2t0两级放大器两级放大器正反馈正反馈负负反馈反馈输输出出20V16K16K3K1.1K5.1K100K9112K1M9.1K41050F30F30F0.01F0.01F30F+V1V2t0两级放大器两级放大器正反馈正反馈负负反馈反馈输输出出20V16K16K3K1.1K5.1K100K9112K1M9.1K41050F30F30F0.01F0.01F30F+V1V2t0现在学习的是第60页，共61页感感谢谢大大家家观观看看现在学习的是第61页，共61页