高频电子线路第四章正弦波振荡器.ppt

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1、第第4 4章章 正弦波振荡器正弦波振荡器4.1 反馈振荡器的原理反馈振荡器的原理4.2 LC振荡器振荡器4.3 振荡器的频率稳定度振荡器的频率稳定度4.4 LC振荡器的设计方法振荡器的设计方法第四章第四章 正弦波振荡器正弦波振荡器第第4 4章章 正弦波振荡器正弦波振荡器振荡器是一种不需外加信号激励而能自动将直流能量变换为周期性交变能量的装置。从能量的观点看，放大器是一种在输入信号控制下，将直流电源提供的能量转变为按输入信号规律变化的交变能量的电路。而振荡器是不需要输入信号控制，就能自动地将直流电源的能量转变为特定频率和幅度的交变能量的电路。第第4 4章章 正弦波振荡器正弦波振荡器(1)振荡器构

2、成振荡器正常工作，必须有以下四个部分：放大器或有源器件：至少有一个起能量变换作用的换能机构。正反馈通路或负阻：必须有一个能够补充元器件能量损耗的正反馈通路或负阻器件，保证稳定的振荡。选频网络：振荡器具有单一频率。稳幅：一个对振荡强度具有自动调整作用的非线性元件。实际的放大器都有非线性限幅作用，使得振荡幅度不会无限大。也可外加具有自动调节振荡强度的非线性元件，以保证获得需要的输出波形。第第4 4章章 正弦波振荡器正弦波振荡器按振荡波形分类：正弦波振荡器、非正弦波振荡器按工作机理分类：反馈振荡器、负阻振荡器按选频网络分类：LC振荡器、RC振荡器、晶体振荡器(2)振荡器分类第第4 4章章 正弦波振荡

3、器正弦波振荡器通信系统中有广泛的应用混频器的本振信号；调制的载波信号，解调的本地振荡信号；时钟、定时电路，电子测量设备的基准信号。工业生产部门广泛应用的高频电加热设备微波炉，电疗设备。(3)振荡器应用第第4 4章章 正弦波振荡器正弦波振荡器正弦波振荡器是一个含有非线性元件和储能元件的闭环系统，它是一个非线性动态网络，可采用求解非线性微分方程或计算机辅助分析法。本章定性分析阐明振荡器的振荡特性，在进行电路分析时，仍采用电路参数的准线性分析法。在振荡的初始阶段，系统内流通的信号比较微弱，因此，可以引用线性系统的分析方法，来确定这一时期振荡器的工作状态。振荡建立后，用准线性方法分析，获得重要的具有指

4、导意义的结论。(4)对正弦波振荡器的分析第第4 4章章 正弦波振荡器正弦波振荡器LC谐振回路是LC振荡器的重要组成部分，正弦波振荡器则是基于二阶RLC回路的自由振荡现象。考虑了回路损耗后，回路将产生振幅衰减的阻尼振荡。4.1 反馈振荡器的原理反馈振荡器的原理4.1.1 4.1.1 反馈振荡器的原理与分析反馈振荡器的原理与分析反馈振荡器的原理与分析反馈振荡器的原理与分析(1/5)第第4 4章章 正弦波振荡器正弦波振荡器振幅衰减由于回路存在损耗,维持等幅振荡措施：适时地补充维持回路内部的能量平衡的交变能量。反馈振荡器反馈振荡器 采用负阻器件，抵消回路存在损耗，如隧道二极管。负阻振荡器负阻振荡器4.

5、1 反馈振荡器的原理反馈振荡器的原理4.1.1 4.1.1 反馈振荡器的原理与分析反馈振荡器的原理与分析反馈振荡器的原理与分析反馈振荡器的原理与分析(2/5)第第4 4章章 正弦波振荡器正弦波振荡器反馈型正弦波振荡器达到稳定振荡的基本条件：反馈型正弦波振荡器达到稳定振荡的基本条件：n起振条件：首先，要让振荡器发生自激振荡。n平衡条件：其次，保证振荡器环路中的能量补充恰好抵消能量消耗，达到环路平衡。n稳定条件：最后，还要保证振荡器是稳定的，如果外加干扰使得振荡器偏离了环路平衡状态，振荡器系统应能自动恢复到原来的平衡状态。4.1 反馈振荡器的原理反馈振荡器的原理4.1.1 4.1.1 反馈振荡器的

6、原理与分析反馈振荡器的原理与分析反馈振荡器的原理与分析反馈振荡器的原理与分析(3/5)第第4 4章章 正弦波振荡器正弦波振荡器闭环电压增益开环电压增益电压反馈系数反馈系统的环路增益：4.1 反馈振荡器的原理反馈振荡器的原理4.1.1 4.1.1 反馈振荡器的原理与分析反馈振荡器的原理与分析反馈振荡器的原理与分析反馈振荡器的原理与分析(4/5)第第4 4章章 正弦波振荡器正弦波振荡器在某一频率 上若 ，将趋于无穷大，表明即使没有外加信号，也可以维持振荡输出。自激振荡的条件就是环路增益为1，为振荡器的平衡条件。形成增幅振荡形成减幅振荡4.1 反馈振荡器的原理反馈振荡器的原理4.1.1 4.1.1

7、反馈振荡器的原理与分析反馈振荡器的原理与分析反馈振荡器的原理与分析反馈振荡器的原理与分析(5/5)第第4 4章章 正弦波振荡器正弦波振荡器振荡器的平衡条件即为也可以表示为：以上两式分别称为振幅平衡条件和相位平衡条件。以单调谐谐振放大器为例来看K(j)与F(j)的意义。若有 ，则4.1 反馈振荡器的原理反馈振荡器的原理4.1.2 4.1.2 平衡条件平衡条件平衡条件平衡条件(1/3)式中,ZL为负载阻抗。Yf(j)为晶体管的正向转移导纳。第第4 4章章 正弦波振荡器正弦波振荡器与F(j)反号的反馈系数F(j)这样，振荡条件可写为 振幅平衡条件和相位平衡条件分别可写为4.1 反馈振荡器的原理反馈振

8、荡器的原理4.1.2 4.1.2 平衡条件平衡条件平衡条件平衡条件(2/3)第第4 4章章 正弦波振荡器正弦波振荡器平衡状态时，电源供给的能量正好抵消整个环路损耗的能量，平衡时输出幅度不再变化，因此振幅平衡条件决定了振荡器输出振幅大小。由于环路只有在某一特定频率上才满足相位平衡条件，可以认为，相位平衡条件决定了振荡器输出信号频率大小，解T=0得到的根即为振荡器的振荡频率，一般在回路的谐振频率附近。4.1 反馈振荡器的原理反馈振荡器的原理4.1.2 4.1.2 平衡条件平衡条件平衡条件平衡条件(3/3)第第4 4章章 正弦波振荡器正弦波振荡器起起始始信信号号：振荡器接通电源瞬间产生电流突变；电路

9、内存在各种微弱噪声。特点：特点：很微弱，占据频带很宽。电扰动通过振荡环路电扰动通过振荡环路选频选频、放大放大、反馈反馈而形成振荡。而形成振荡。为了保证输出信号从无到有，幅度不断增长，在振荡建立过程中，反馈电压VF和原输入电压Vi(电扰动)必须同频同相，并且|VF|Vi|。4.1 反馈振荡器的原理反馈振荡器的原理4.1.3 4.1.3 振荡器的起振条件振荡器的起振条件振荡器的起振条件振荡器的起振条件(1/3)第第4 4章章 正弦波振荡器正弦波振荡器反馈振荡器的起振条件反馈振荡器的起振条件相位条件相位条件=+=L2,1,02)(0nnFKpjjj振幅条件振幅条件1)()(00FK起起振振过过程程中

10、中的的信信号号分分析析：起振初始，放大器工作于小信号状态，适当设置晶体管工作点，获得较高的增益K，可用晶体管小信号等效电路计算增益K。振荡建立过程中，环路增益T恒大于1，放大器的输入Vi不断增大，放大器从小信号进入大信号工作状态。4.1 反馈振荡器的原理反馈振荡器的原理4.1.3 4.1.3 振荡器的起振条件振荡器的起振条件振荡器的起振条件振荡器的起振条件(2/3)第第4 4章章 正弦波振荡器正弦波振荡器稳幅措施：起振条件为T=KF1，输出信号幅度的不断增长，而后限制其增长，使其达到平衡，满足平衡条件T=KF=1。环路中必须有一非线性器件，其参数随信号的增大而变化，达到限幅的目的。晶体管本身的

11、非线性使得放大器的放大倍数K随输入信号的增大而减小。4.1 反馈振荡器的原理反馈振荡器的原理4.1.3 4.1.3 振荡器的起振条件振荡器的起振条件振荡器的起振条件振荡器的起振条件(3/3)第第4 4章章 正弦波振荡器正弦波振荡器振荡器进入平衡状态后，假设受到外界的扰动，将会破坏其原来的平衡状态。干扰消失后，振荡器若能自动恢复到原来的平衡状态，则称之为是稳定的平衡状态。否则，是不稳定的平衡状态。4.1 反馈振荡器的原理反馈振荡器的原理4.1.4 4.1.4 稳定条件稳定条件稳定条件稳定条件(1/2)1)振幅稳定条件振幅稳定条件振荡器平衡时，环路增益为1，反馈电压VF等于放大器输入电压Vi。平衡

12、点增益具有负斜率第第4 4章章 正弦波振荡器正弦波振荡器某个平衡点上，若外界扰动使得振荡器的输入幅度增大，环路增益减小，反馈电压减小；若外界扰动使得振荡器的输入幅度减小，环路增益增大，反馈电压增大，为稳定的平衡状态，反之为不稳定的平衡状态。有自偏置效应的振荡器，振幅稳定性更好。自给偏置自给偏置4.1 反馈振荡器的原理反馈振荡器的原理4.1.4 4.1.4 稳定条件稳定条件稳定条件稳定条件(1/5)第第4 4章章 正弦波振荡器正弦波振荡器若振荡幅度加大，放大器增益以及环路增益自动降低；若振荡幅度减小，放大器增益增大，保证T=KF=1。如果反馈F不随输入变化而变化，则：n 并非所有的平衡点都是稳定

13、的。并非所有的平衡点都是稳定的。4.1 反馈振荡器的原理反馈振荡器的原理4.1.4 4.1.4 稳定条件稳定条件稳定条件稳定条件(2/5)2)振幅稳定条件的讨论振幅稳定条件的讨论第第4 4章章 正弦波振荡器正弦波振荡器正弦振荡的角频率是相位随时间的变化率，相位瞬时变化必然引起频率变化，相位稳定条件即是频率稳定条件。在频率OSC处(平衡点)，经过一个循环，反馈电压与输入电压相位差2(2n)。外界扰动使得振荡器的频率上升，经过环路后，反馈电压的相位应该滞后才能使外界干扰消除；同理，若振荡器的频率下降，经过环路后，反馈电压的相位应该超前，达到相位稳定。4.1 反馈振荡器的原理反馈振荡器的原理4.1.

14、4 4.1.4 稳定条件稳定条件稳定条件稳定条件(3/5)3)相位稳定条件相位稳定条件第第4 4章章 正弦波振荡器正弦波振荡器LC并联谐振环路恰好具有负斜率相频特性，因而以LC并联谐振回路作为振荡器的选频回路，一定是相位稳定的(频率稳定的)。振荡器相位稳定(即频率稳定)，环路中应含有一负斜率变化的相频特性，即相位稳定是靠T随增加而降低来实现的，从而有：4.1 反馈振荡器的原理反馈振荡器的原理4.1.4 4.1.4 稳定条件稳定条件稳定条件稳定条件(4/5)3)相位稳定条件的讨论相位稳定条件的讨论第第4 4章章 正弦波振荡器正弦波振荡器 j 1Q 2Q 0 L由图可知，当谐振回路的Q值越高，越接

15、近于谐振回路的谐振频率 ，振荡器的频率稳定度也就越高。4.1 反馈振荡器的原理反馈振荡器的原理4.1.4 4.1.4 稳定条件稳定条件稳定条件稳定条件(5/5)12第第4 4章章 正弦波振荡器正弦波振荡器变压器反馈LC 振荡器放大部分放大部分选频部分选频部分正反馈部分正反馈部分振荡频率放大器在小信号时工作于甲类，以保证起振时有较大的环路增益。4.1 反馈振荡器的原理反馈振荡器的原理4.1.5 4.1.5 振荡电路举例振荡电路举例振荡电路举例振荡电路举例-电感耦合振荡器电感耦合振荡器电感耦合振荡器电感耦合振荡器(1/3)第第4 4章章 正弦波振荡器正弦波振荡器4.1 反馈振荡器的原理反馈振荡器的

16、原理LC+C CB BE E变压器反馈式振荡器交流通路变压器反馈式振荡器交流通路N N1 1N N2 2MM+在回路谐振频率上构成正反馈，满足了振荡的相位条件。表示瞬时极性表示瞬时极性起振时放大器工作于甲类，。随着振荡幅度的增大，放大器进入非线性工作区，且由于自给偏置效应进入乙类或丙类非线性工作状态，使 减小，直至 ，进入平衡状态。4.1.5 4.1.5 振荡电路举例振荡电路举例振荡电路举例振荡电路举例-电感耦合振荡器电感耦合振荡器电感耦合振荡器电感耦合振荡器(2/3)第第4 4章章 正弦波振荡器正弦波振荡器起始时小信号线性放大起始时小信号线性放大大信号工作，丙类大信号工作，丙类直到 ，进入平

17、衡状态。4.1 反馈振荡器的原理反馈振荡器的原理4.1.5 4.1.5 振荡电路举例振荡电路举例振荡电路举例振荡电路举例-互感耦合振荡器互感耦合振荡器互感耦合振荡器互感耦合振荡器(3/3)第第4 4章章 正弦波振荡器正弦波振荡器谐振时回路应呈纯电阻性,因而 回路Q值一般很高，回路电流远大于晶体管的基极电流İb、集电极电流İc以及发射极电流İe,故有X1、X2应为同性质的电抗元件。4.2 LC 振荡器振荡器4.2.1 4.2.1 LCLC振荡器的组成原则振荡器的组成原则振荡器的组成原则振荡器的组成原则(1/5)X1与与X2的的电电抗抗性性质质相相同同；X3与与X1、X2的的电电抗性抗性质质相反。

18、相反。第第4 4章章 正弦波振荡器正弦波振荡器具体化：与晶体管发射极相连的两个电抗是同性质的；不与发射极相连的另一电抗与它们的电抗性质相反。对对晶体管晶体管:射同余异射同余异 对场对场效效应应管管:源同余异源同余异三端式振荡器的两种基本型：(1)电容反馈振荡器(考必兹(Colpitts)振荡器);(2)电感反馈振荡器(哈特莱(Hartley)振荡器).4.2 LC 振荡器振荡器4.2.1 4.2.1 LCLC振荡器的组成原则振荡器的组成原则振荡器的组成原则振荡器的组成原则(2/5)第第4 4章章 正弦波振荡器正弦波振荡器如图所示，X1和X2为容性，X3为感性，满足三端式振荡器的组成原则，反馈网

19、络是由电容元件完成的，称为电容反馈振荡器，也称为考必兹(Colpitts)振荡器。4.2 LC 振荡器振荡器4.2.1 4.2.1 LCLC振荡器的组成原则振荡器的组成原则振荡器的组成原则振荡器的组成原则(3/5)第第4 4章章 正弦波振荡器正弦波振荡器 4.2 LC 振荡器振荡器4.2.1 4.2.1 LCLC振荡器的组成原则振荡器的组成原则振荡器的组成原则振荡器的组成原则(4/5)如图所示，X1和X2为感性，X3为容性，满足三端式振荡器的组成原则，反馈网络是由电感元件完成的，称为电感反馈振荡器，也称为哈莱特(Hartley)振荡器。第第4 4章章 正弦波振荡器正弦波振荡器()113322

20、6CLCLCL ()332211 5CLCLCL=()332211 3CLCLCL=()332211 2CLCLCL 321w ww ww w=321w ww ww w=123w ww ww w=X 例例4-1：4.2 LC 振荡器振荡器4.2.1 4.2.1 LCLC振荡器的组成原则振荡器的组成原则振荡器的组成原则振荡器的组成原则(5/5)第第4 4章章 正弦波振荡器正弦波振荡器(a)(b)4.2 LC 振荡器振荡器4.2.2 4.2.2 电容反馈振荡器电容反馈振荡器电容反馈振荡器电容反馈振荡器 (1/6)图(a)是一电容反馈振荡器的实际电路，图(b)是其交流等效电路。第第4 4章章 正弦波

21、振荡器正弦波振荡器(1)忽 略 晶 体 管 内 部 反 馈 影 响(Yre=0);(2)忽略晶体管的输入、输出电容，或将其包含在回路电容C1、C2中;(3)忽略晶体管集电极电流ic对输入信号ub的相移，将Yfe用跨导gm表示。gL表示除晶体管以外的电路中所有电导折算到CE两端后的总电导。将gie折算到放大器输出端，有1.电路的起振分析4.2 LC 振荡器振荡器4.2.2 4.2.2 电容反馈振荡器电容反馈振荡器电容反馈振荡器电容反馈振荡器 (2/6)第第4 4章章 正弦波振荡器正弦波振荡器因此，放大器总的负载电导gL为由振荡器的振幅起振条件，可得4.2 LC 振荡器振荡器4.2.2 4.2.2

22、 电容反馈振荡器电容反馈振荡器电容反馈振荡器电容反馈振荡器 (3/6)第第4 4章章 正弦波振荡器正弦波振荡器只要晶体管的跨导满足上式，振荡器就可以振荡。上式右边第一项表示输出电导和负载电导对振荡的影响，F越大越易振荡；第二项表示输入电阻对振荡的影响，gie、F越大越不易振荡。因此考虑晶体管输入电阻对回路的加载作用，反馈系数F并非越大越好。gm、gie、goe一定时，可调整F、来保证起振。反馈系数F一般取0.10.5。为保证振荡器有一定的稳定振幅，起振时环路增益一般取35。4.2 LC 振荡器振荡器4.2.2 4.2.2 电容反馈振荡器电容反馈振荡器电容反馈振荡器电容反馈振荡器 (4/6)第第

23、4 4章章 正弦波振荡器正弦波振荡器2.电路的振荡频率考必兹振荡器的振荡频率稍高于回路的振荡频率。考虑晶体管输入、输出电阻时，回路有载Q会下降，振荡频率会升高。4.2 LC 振荡器振荡器4.2.2 4.2.2 电容反馈振荡器电容反馈振荡器电容反馈振荡器电容反馈振荡器 (5/6)第第4 4章章 正弦波振荡器正弦波振荡器考考毕毕兹兹电电路路的的优优点点：1)振荡波形好。2)频率稳定度较高，适当加大回路的电容量，就可以减小不稳定因素对振荡频率的影响。3)电容三端电路的工作频率可以做得较高，可直接利用振荡管的输出、输入电容作为回路振荡电容。工作频率可做到几十MHz到几百MHz。缺缺点点：调整C1或C2

24、改变振荡频率时，反馈系数改变。但只要在L两端并上一个可变电容器，令C1与C2为固定电容，则调整频率时基本上不影响反馈系数。4.2 LC 振荡器振荡器4.2.2 4.2.2 电容反馈振荡器电容反馈振荡器电容反馈振荡器电容反馈振荡器 (6/6)第第4 4章章 正弦波振荡器正弦波振荡器4.2 LC 振荡器振荡器4.2.3 4.2.3 电感反馈振荡器电感反馈振荡器电感反馈振荡器电感反馈振荡器 (1/4)下图是一电感反馈振荡器的实际电路和交流等效电路。第第4 4章章 正弦波振荡器正弦波振荡器下图高频小信号等效电路：同电容反馈振荡器的分析一样,振荡器的振荡频率可以用回路的谐振频率近似表示,即式中，的L为回

25、路的总电感,由上图有：4.2 LC 振荡器振荡器4.2.3 4.2.3 电感反馈振荡器电感反馈振荡器电感反馈振荡器电感反馈振荡器 (2/4)第第4 4章章 正弦波振荡器正弦波振荡器由相位平衡条件分析,振荡器的振荡频率表达式为在计算反馈系数时不考虑gie的影响，反馈系数的大小为 由起振条件 分析，同样可得起振时的gm应满足4.2 LC 振荡器振荡器4.2.3 4.2.3 电感反馈振荡器电感反馈振荡器电感反馈振荡器电感反馈振荡器 (3/4)第第4 4章章 正弦波振荡器正弦波振荡器哈特莱电路的优点：1、L1、L2之间有互感，反馈较强，容易起振；2、只要调整电容C，即可方便调节振荡频率；3、而且C的改

26、变基本上不影响电路的反馈系数。缺点：1、振荡波形不好，因为反馈电压是在电感上获得，而电感对高次谐波呈高阻抗，对高次谐波的反馈较强，使波形失真大；2、电感反馈三端电路的振荡频率不能太高，因为频率太高，L太小且分布参数的影响太大。4.2 LC 振荡器振荡器4.2.3 4.2.3 电感反馈振荡器电感反馈振荡器电感反馈振荡器电感反馈振荡器 (4/4)第第4 4章章 正弦波振荡器正弦波振荡器C3 C1，C3(310)f1max。同同时时希希望望电电流流放放大大系系数数大大些些,这这既既容容易易振振荡荡,也也便便于于减减小小晶晶体体管管和和回路之回路之间间的耦合。的耦合。第第4 4章章 正弦波振荡器正弦波

27、振荡器 4.4 LC振荡器的设计方法振荡器的设计方法 3直流直流馈电线馈电线路的路的选择选择 为为保保证证振振荡荡器器起起振振的的振振幅幅条条件件,起起始始工工作作点点应应设设置置在在线线性性放放大大区区;从从稳稳频频出出发发,稳稳定定状状态态应应在在截截止止区区,而而不不应应在在饱饱和和区区,否否则则回回路路的的有有载载品品质质因因数数QL将将降降低低。所所以以,通通常常应应将将晶晶体体管管的的静静态态偏偏置置点点设设置置在在小小电电流流区区,电电路路应应采采用用自偏自偏压压。4振振荡荡回路元件回路元件选择选择 从从稳稳频频出出发发,振振荡荡回回路路中中电电容容C应应尽尽可可能能大大,但但C

28、过过大大,不不利利于于波波段段工工作作;电电感感L也也应应尽尽可可能能大大,但但 L大大后后,体体积积大大,分分布布电电容容大大,L 过过小小,回回路路的的品品质质因因数数过过小小,因因此此应应合合理理地地选选择择回回路路的的C、L。在在短短波波范范围围,C一一般般取取几几十十至至几百皮法几百皮法,L一般取一般取0.1至几十微亨。至几十微亨。第第4 4章章 正弦波振荡器正弦波振荡器 4.5 石英晶体振荡器石英晶体振荡器 4.5 4.5 晶体振荡器晶体振荡器 利用利用石英晶体的石英晶体的压电压电效效应应和反和反压电压电效效应应对对正弦波正弦波振振荡荡器器进进行控制的振行控制的振荡荡器称器称为为晶

29、体振晶体振荡荡器。器。晶体振晶体振荡荡器也是反器也是反馈馈振振荡荡器，决定器，决定频频率的元率的元件是晶体而不是件是晶体而不是LC谐谐振回路。振回路。n 晶体振晶体振荡荡器突出的器突出的优优点是可以点是可以产产生生频频率率稳稳定定度和准确度很高度和准确度很高的正弦波的正弦波。l 晶体振晶体振荡荡器可以比器可以比较较容易地容易地实现实现10-410-6的的频频率率稳稳定度。定度。l 对对晶体施加恒温控制，晶体施加恒温控制，还还可提高到可提高到10-710-8数量数量级级。l 目前晶体振目前晶体振荡荡器器频频率率稳稳定度的极限是定度的极限是10-1210-13第第4 4章章 正弦波振荡器正弦波振荡

30、器 4.5 石英晶体振荡器石英晶体振荡器 下下图图是一种典型的晶体振是一种典型的晶体振荡荡器器电电路路,当当振振荡荡器的振器的振荡频荡频率率在晶体的串在晶体的串联谐联谐振振频频率和并率和并联谐联谐振振频频率之率之间时间时晶体呈感晶体呈感性性,该电该电路路满满足三端式振足三端式振荡荡器的器的组组成原成原则则,而且而且该电该电路与路与电电容反容反馈馈的振的振荡荡器器对应对应,通常称通常称为为皮皮尔尔斯斯(Pierce)振振荡荡器器。第第4 4章章 正弦波振荡器正弦波振荡器 4.5 石英晶体振荡器石英晶体振荡器 皮皮尔尔斯斯振振荡荡器器的的工工作作频频率率应应由由C1、C2、C3及及晶晶体体构构成成

31、的的回回路路决决定定,即即由由晶晶体体电电抗抗Xe与与外外部部电电容容相相等等的的条条件件决决定定,设设外外部部电电容容为为CL,则则由由图图有有第第4 4章章 正弦波振荡器正弦波振荡器 4.5 石英晶体振荡器石英晶体振荡器 由由于于晶晶体体的的品品质质因因数数Qq很很高高,故故其其并并联联谐谐振振电电阻阻Ro也也很很高高,虽虽然然接接入入系系数数p较较小小,但但等等效效到到晶晶体体管管CE两两端端的的阻阻抗抗RL仍仍较较高高,所所以以放放大大器器的的增增益益较较高高,电电路路很很容容易易满满足足振振幅幅起振条件。起振条件。并联型晶体振荡器的实用线路并联型晶体振荡器的实用线路第第4 4章章 正

32、弦波振荡器正弦波振荡器 4.5 石英晶体振荡器石英晶体振荡器 皮皮尔尔斯振斯振荡电荡电路的特点：路的特点：(1)振振荡荡回路与晶体管、回路与晶体管、负载负载之之间间的耦合很弱的耦合很弱(2)振振荡荡频频率率几几乎乎与与石石英英晶晶振振的的参参数数决决定定，而而石石英英晶晶振振本本身的参数具有高度的身的参数具有高度的稳稳定性。定性。(3)由由于于振振荡荡频频率率f0一一般般调调谐谐在在标标称称频频率率fN上上，位位于于晶晶振振的的感性区感性区间间，电电抗曲抗曲线线陡峭，陡峭，稳稳定性能极好。定性能极好。(4)由由于于晶晶振振的的Q值值和和特特性性阻阻抗抗都都很很高高，所所以以晶晶振振的的谐谐振振

33、电电阻阻也也很很高高，一一般般可可达达1010欧欧姆姆以以上上。这这样样，即即使使外外电电路路接接入入系系数数很很小小，此此谐谐振振电电阻阻等等效效到到晶晶体体管管输输出出端端的的阻阻抗抗仍仍很很大大，使使晶晶体体管管的的电电压压增增益益能能满满足足振振幅幅起起振振条条件件的的要要求。求。第第4 4章章 正弦波振荡器正弦波振荡器 4.5 石英晶体振荡器石英晶体振荡器 下下图图是另一种并是另一种并联联型晶体振型晶体振荡荡器，器，该电该电路晶体接在基极和路晶体接在基极和发发射射极之极之间间，只要晶体呈感性，只要晶体呈感性，该电该电路即路即满满足三端式振足三端式振荡荡器的器的组组成原成原则则，且，且

34、电电路路类类似于似于电电感反感反馈馈振振荡荡器，又称器，又称为为密勒密勒(Miler)振振荡荡器器。n密勒电路中，石英晶体被晶体管输入阻抗所并联，降低了密勒电路中，石英晶体被晶体管输入阻抗所并联，降低了有有载品质载品质因数因数，也也就降低了频率稳定度，故密勒电路使用不多。就降低了频率稳定度，故密勒电路使用不多。n皮尔斯电路无需外接电感线圈，频率稳定，应用广泛。皮尔斯电路无需外接电感线圈，频率稳定，应用广泛。第第4 4章章 正弦波振荡器正弦波振荡器 4.5 石英晶体振荡器石英晶体振荡器 泛音晶体振泛音晶体振荡荡器器n:所需振所需振荡荡的泛音次数的泛音次数第第4 4章章 正弦波振荡器正弦波振荡器

35、4.5 石英晶体振荡器石英晶体振荡器 串联型晶体振荡器串联型晶体振荡器 在在串串联联型型晶晶体体振振荡荡器器中中,晶晶体体接接在在振振荡荡器器要要求求低低阻阻抗的两点之间抗的两点之间,通常接在反馈电路中。通常接在反馈电路中。下下图图示示出出了了一一串串联联型型晶晶体体振振荡荡器器的的实实际际线线路路和和等等效电路。效电路。n 晶体呈现纯电阻晶体呈现纯电阻且最小，正反馈最且最小，正反馈最强，相移为零，满强，相移为零，满足振荡的振幅和相足振荡的振幅和相位平衡条件位平衡条件要求要求LCLC回路谐振回路谐振频率严格等于晶频率严格等于晶体串联谐振频率体串联谐振频率 第第4 4章章 正弦波振荡器正弦波振荡器第四章第四章 正弦波振荡器正弦波振荡器4-1 4-3 4-4 4-5 4-8 4-10 4-13 4-15 4-20 4-22作业：作业：