高频电路第4章正弦波振荡器课件

高频电子线路高频电子线路首页上页下页退出第四章第四章 正弦波振荡器正弦波振荡器第一节第一节 概述概述第二节第二节 反馈型反馈型LC振荡原理振荡原理第三节第三节 反馈型反馈型LC振荡器振荡器第四节第四节 振荡器的频率稳定原理振荡器的频率稳定原理第五节第五节 高稳定度的高稳定度的LC振荡器振荡器第六节第六节 晶体振荡器晶体振荡器主要内容主要内容第四章 正弦波振荡器第一节 概述第二节 反馈型LC高频电子线路高频电子线路退出下页上页首页第一节第一节 概述概述一、振荡电路的功能一、振荡电路的功能在没有外加输入信号的条件下，电路自动将直流电源提供的能量转换为具有一定频率,一定波形,一定振幅的交变振荡信号输出。二、振荡电路的分类二、振荡电路的分类正弦波振荡器非正弦波振荡器反馈型负阻型(100MHz以上)振荡器RC振荡器LC振荡器晶体振荡器按波形分按波形分按原理分按原理分按元件分按元件分第一节 概述一、振荡电路的功能二、振荡电路的分类正弦波振荡器2高频电子线路高频电子线路退出下页上页首页三、主要技术指标三、主要技术指标 1、振荡频率；、振荡频率；2、频率稳定度；、频率稳定度；3、振荡幅度；、振荡幅度；4、振荡波形；、振荡波形；三、主要技术指标3高频电子线路高频电子线路退出下页上页首页第二节第二节 反馈型反馈型LCLC振荡原理振荡原理一、组成一、组成反馈型LC振荡器是由调谐放大器和正反馈网络构成.调谐放大器调谐放大器正反馈网络正反馈网络条件条件放大器必须是调谐放大器必须是调谐 放大器放大器,具有选频滤波具有选频滤波的功能的功能反馈网络必须反馈网络必须是正反馈是正反馈第二节 反馈型LC振荡原理一、组成反馈型LC振荡器是由调谐放4高频电子线路高频电子线路退出下页上页首页二、振荡的建立与起振条件二、振荡的建立与起振条件二、振荡的建立与起振条件5高频电子线路高频电子线路退出下页上页首页1、起振条件、起振条件 A0F1 (n=0，1，2，n)物理意义是振荡为增幅振荡物理意义是振荡器闭环相位差为零，即为正反馈。微小的扰动电压经微小的扰动电压经放大放大 选频选频 反馈反馈 再放大再放大 再选频再选频 再反馈再反馈如此循环,振荡电压就会增长起来,建立了振荡.振幅起振条件振幅起振条件起振过程起振过程:相位起振条件相位起振条件其中，A0为当电源接通时的电压增益。1、起振条件物理意义是振荡为增幅振荡物理意义是振荡器闭环相位6高频电子线路高频电子线路退出下页上页首页Pspice仿真振荡器输出波形仿真振荡器输出波形Pspice仿真振荡器输出波形7高频电子线路高频电子线路退出下页上页首页三、振荡的平衡与平衡条件三、振荡的平衡与平衡条件1、振荡的平衡条件、振荡的平衡条件平衡过程平衡过程：刚起振时A0F1，增幅振荡，随着反馈回来的输入振幅的不断增大，谐振放大器进入非线性状态。非线性状态电压增益A随着振幅增大而降低,直到AF=1时时,达到平衡达到平衡.AF=1(n=0，1，2，)物理意义:等幅振荡物理意义:正反馈u振荡器刚起振时,工作于甲类,起振后由甲类逐渐向甲乙类、乙类或丙类过渡。最后工作于什么状态完全由A0F的值来决定。总结总结:u振幅平衡条件AF=1,可以确定振荡器的振幅，相位平衡条件 可以确定振荡器的频率。三、振荡的平衡与平衡条件1、振荡的平衡条件平衡过程：刚起振时8高频电子线路高频电子线路退出下页上页首页振幅起振条件：相位起振条件：（n=0,1,2）2 2、平衡条件的另一种表示形式、平衡条件的另一种表示形式 由于电路中有源器件、寄生参量及阻隔元件的确影响，为了使电路工作在相位平衡状态，因此振荡器的频率并不等于回路的谐振频率。回路处于微小失谐状态。为简化问题，通常都近似地认为振荡频率就等于回路的谐振频率振幅起振条件：2、平衡条件的另一种表示形式 由于电路中有源9高频电子线路高频电子线路退出下页上页首页稳定平衡稳定平衡:是指因某一外因的变化，振荡的原平衡条件遭到破坏，振荡器能在新的条件下建立新的平衡，当外因去掉后，电路能自动返回原平衡状态。平衡的稳定条件也包含振幅稳定条件振幅稳定条件和相位稳定条件相位稳定条件。四、振荡平衡状态的稳定条件四、振荡平衡状态的稳定条件1、振幅平衡的稳定条件、振幅平衡的稳定条件振幅平衡的稳定条件:物理意义物理意义:A随放大器输出电压的变化为负斜率稳定平衡:是指因某一外因的变化，振荡的原平衡条件遭到破坏，振10高频电子线路高频电子线路退出下页上页首页B点也满足振幅平衡的条件A=1/F，而此点的 ，不能满足稳定条件。Q点点 为稳定平衡点为稳定平衡点.消除这种情况的方法消除这种情况的方法:调节静态工作点调节静态工作点选择适当的反馈系数选择适当的反馈系数 B点也满足振幅平衡的条件A=1/F，而此点的 11高频电子线路高频电子线路退出下页上页首页2、相位平衡的稳定条件、相位平衡的稳定条件相位平衡条件 ，可得相位平衡的稳定条件相位平衡的稳定条件:并联回路的相频特性物理意义物理意义:平衡点并联谐振回路的相频特性为负斜率.2、相位平衡的稳定条件相位平衡条件 12高频电子线路高频电子线路退出下页上页首页总结总结:起振条件起振条件平衡条件平衡条件平衡的稳定条件平衡的稳定条件总结:起振条件平衡条件平衡的稳定条件13高频电子线路高频电子线路退出下页上页首页第三节第三节 反馈型反馈型LCLC振荡器振荡器反馈型LC振荡器是由调谐放大器和正反馈网络构成.按反馈耦合元件可以分为：按反馈耦合元件可以分为：互感耦合振荡器互感耦合振荡器 通过电感线圈通过电感线圈L1 与与 L2 的互感的互感M实现反馈。实现反馈。电容反馈式振荡器电容反馈式振荡器 依靠电容产生反馈电压构成的振荡器依靠电容产生反馈电压构成的振荡器 称为电容称为电容 三点式振荡器又称三点式振荡器又称考毕兹振荡器考毕兹振荡器。电感反馈式振荡器电感反馈式振荡器 依靠电感产生反馈电压构成的振荡器，称为依靠电感产生反馈电压构成的振荡器，称为 电感三点式振荡器，又称电感三点式振荡器，又称哈特莱振荡器哈特莱振荡器。第三节 反馈型LC振荡器反馈型LC振荡器是由调谐放大器和正反14高频电子线路高频电子线路退出下页上页首页一、互感耦合振荡电路一、互感耦合振荡电路通过通过 与与 的互感的互感M实实现反馈。现反馈。放大器为共基调谐放大。放大器为共基调谐放大。正反馈由耦合线圈的同正反馈由耦合线圈的同名端决定名端决定。1、电路形式、电路形式判断相位平衡条件是否满足，通常可以采用瞬时极性法判断瞬时极性法判断是否是正反馈。2、判断振荡的方法、判断振荡的方法+共基调集型共基调集型一、互感耦合振荡电路通过 与 的互感M实15高频电子线路高频电子线路退出下页上页首页共射调基型共射调基型“共射共射”电路输入阻抗电路输入阻抗较低，晶体管与回路较低，晶体管与回路采用部分接入采用部分接入+-共射调基型“共射”电路输入阻抗较低，晶体管与回路采用部分接16高频电子线路高频电子线路退出下页上页首页共基调射型共基调射型+-+共基调射型+-+17高频电子线路高频电子线路退出下页上页首页3、电路的振荡频率、电路的振荡频率4、互感耦合振荡电路的特点、互感耦合振荡电路的特点优点优点：互感耦合振荡电路在调整反馈（改变M）时，基本不影响振荡频率缺点：缺点：工作频率不易过高，应用于中短波段3、电路的振荡频率4、互感耦合振荡电路的特点优点：互感耦合振18高频电子线路高频电子线路退出下页上页首页二、电容反馈振荡电路二、电容反馈振荡电路1、电路形式、电路形式晶体管的三个极（c.e.b）分别连接于回路电容的三端，称为电容三点式振荡器，也称为考比考比 兹兹振荡器。振荡器。ceb二、电容反馈振荡电路1、电路形式晶体管的三个极（c.e.b）19高频电子线路高频电子线路退出下页上页首页2、相位平衡条件（正反馈、相位平衡条件（正反馈）振荡器的等效电路电压向量图2、相位平衡条件（正反馈）振荡器的等效电路电压向量图20高频电子线路高频电子线路退出下页上页首页3、起振条件、起振条件a、振荡要建立必须满足 。由于外部反馈作用远大于内部反馈，忽略 的作用，3、起振条件a、振荡要建立必须满足 21高频电子线路高频电子线路退出下页上页首页cebceb22高频电子线路高频电子线路退出下页上页首页电路的反馈系数电路的反馈系数F（忽略各个g的影响）b、起振条件起振条件 得即即:电压增益电压增益其中其中:电路的反馈系数F（忽略各个g的影响）b、起振条件即:电压增益23高频电子线路高频电子线路退出下页上页首页c、结论结论 （1）满足起振条件是选取晶体管的 （2）晶体管一旦选定(参数 一定)可以改变F和 来保证起振。F一般选取0.1-0.5。即适当选择C1和C2的值4、振荡频率的估算、振荡频率的估算其中：c、结论4、振荡频率的估算其中：24高频电子线路高频电子线路退出下页上页首页三、电感反馈振荡电路三、电感反馈振荡电路它是利用并联谐振回路中的它是利用并联谐振回路中的电感分压实现正反馈的。由电感分压实现正反馈的。由于晶体管的三个极分别连接于晶体管的三个极分别连接于回路电感的三端，称为电于回路电感的三端，称为电感三点式振荡器，也称为哈感三点式振荡器，也称为哈特莱（特莱（Hartley）振荡器。）振荡器。1、电路形式、电路形式三、电感反馈振荡电路它是利用并联谐振回路中的电感分压实现正反25高频电子线路高频电子线路退出下页上页首页2、相位平衡条件（正反馈、相位平衡条件（正反馈）2、相位平衡条件（正反馈）26高频电子线路高频电子线路退出下页上页首页振荡的建立必须满足 。反馈系数在不考虑 晶体管参数 的影响时可得：当线圈绕在磁环上时，线圈两部分为紧耦合，则：由 ，忽略 、的影响，可得3、起振条件、起振条件4、振荡频率的估算、振荡频率的估算其中：其中：振荡的建立必须满足 。反馈系27高频电子线路高频电子线路退出下页上页首页四、电感三点式与电容三点式振荡电路的比较四、电感三点式与电容三点式振荡电路的比较电容三点式 电感三点式波形较好较差频率较高较低频率稳定度 较好较差起振、调节 较难较易四、电感三点式与电容三点式振荡电路的比较电容三点式电感三点式28高频电子线路高频电子线路退出下页上页首页u五、五、LC三点式振荡器相位平衡条件的判断准则三点式振荡器相位平衡条件的判断准则1、Xce与与Xbe的电抗性质相同；的电抗性质相同；2、Xcb与与Xce、Xbe的电抗性质相反；的电抗性质相反；3、对于振荡频率，满足、对于振荡频率，满足Xce+Xbe+Xcb=0。这是用来判断三点式振荡器有没有可能振荡的基本原则五、LC三点式振荡器相位平衡条件的判断准则这是用来判断三点式29高频电子线路高频电子线路退出下页上页首页试分析上述四种情况是否可能振荡?振荡频率f0与回路谐振频率有何关系?例题例题:图示为三回路振荡器的等效电路，设有以下四种情况：例题:图示为三回路振荡器的等效电路，设有以下四种情况：30高频电子线路高频电子线路退出下页上页首页第四节振荡器的频率稳定原理第四节振荡器的频率稳定原理一、频率稳定度的定义一、频率稳定度的定义 3、频率稳定度的定义、频率稳定度的定义:在一定时间间隔内，振荡器相对频率偏差的最大值，用 表示。频率稳定度在数量上通常用频率偏差来表示。频率偏差频率偏差是指振荡器的实际工作频率和标称频率之间的偏差。它可分为绝对偏差和相对偏差。设f为实际振荡频率，fc为指定标称频率，则 1、绝对频率偏差、绝对频率偏差：2、相对频率偏差、相对频率偏差绝对频率准确度绝对频率准确度相对频率准确度相对频率准确度第四节振荡器的频率稳定原理一、频率稳定度的定义 3、频率稳31高频电子线路高频电子线路退出下页上页首页4、三种常用的频率稳定度、三种常用的频率稳定度 长期频率稳定度长期频率稳定度：一般指一天以上甚至数月的时间间隔内的相对频率 变化的最大值。这种变化通常是由振荡器中元器件老 化而引起 的。短期频率稳定度短期频率稳定度：一般指一天以内，以小时、分或秒计算的时间间隔内 的频率相对变化。产生这种频率不稳的因素有温度、电源电压等。瞬时频率稳定度瞬时频率稳定度：一般指秒或毫秒时间间隔内的频率相对变化。引起这类频率不稳定的主要因素是振荡器内部噪 声。4、三种常用的频率稳定度 32高频电子线路高频电子线路退出下页上页首页二、振荡器频率稳定度的表示式二、振荡器频率稳定度的表示式1、振荡频率 的表示式 振荡器的相位平衡条件 2、频率稳定度的表示式总结：总结：谐振频率谐振频率 的变化、相角的变化、相角 的变化的变化和有载品质因数和有载品质因数 Q的变化都会引起频率稳定的变化都会引起频率稳定度的变化。度的变化。二、振荡器频率稳定度的表示式1、振荡频率 的表33高频电子线路高频电子线路退出下页上页首页3、对振荡频率影响的定性描述变化变化 变化变化Q 变化变化3、对振荡频率影响的定34高频电子线路高频电子线路退出下页上页首页1、温度变化会引起L、C和晶体管y参数变化。2、湿度变化会引起L、Q变化。3、电源电压变化会引起晶体管参数变化。4、机械振动会引起L的变化。三、引起频率不稳的原因三、引起频率不稳的原因结论结论：引起振荡器频率不稳定的外部因素是温度、湿度、电源引起振荡器频率不稳定的外部因素是温度、湿度、电源电压波动和机械振动。这些外因变化会引起电压波动和机械振动。这些外因变化会引起 、的变化。因此产生频率不稳定。的变化。因此产生频率不稳定。1、温度变化会引起L、C和晶体管y参数变化。三、引起频率不稳35高频电子线路高频电子线路退出下页上页首页四、提高频率稳定度的措施四、提高频率稳定度的措施1、减小外因的变化、减小外因的变化 温度变化温度变化可以采用恒温措施；湿度变化湿度变化采用将电感线圈密封或固化；电源电压变化电源电压变化采用稳压电源；机械振动机械振动采用减震措施；负载变化负载变化采用射随器隔离。2、提高电路参数抗外因变化的能力、提高电路参数抗外因变化的能力 选用正温度系数的电感和负温度系数的电容组成谐振回路进行温度补偿。减小晶体管极间电容不稳定量 、对回路总电容 的影响，可采用部分接入方式的克拉泼电路、西勒电路和晶体振荡器。选用高Q的元件。选用 小的电容三点式振荡电路形式。四、提高频率稳定度的措施1、减小外因的变化2、提高电路参数抗36高频电子线路高频电子线路退出下页上页首页一、一般电容三点式振荡电路频率稳定性的分析一、一般电容三点式振荡电路频率稳定性的分析第五节高稳定度的第五节高稳定度的LCLC振荡器振荡器当 、没变化时，回路总电容 对应振荡频率为:一、一般电容三点式振荡电路频率稳定性的分析第五节高稳定度的L37高频电子线路高频电子线路退出下页上页首页而 、与晶体管工作状态和外界条件有关。当 变化Co，变化Ci时，总电容的增量:结论：一般电容三点式振荡电路结论：一般电容三点式振荡电路 p1、p2 不可能同时减小，故频不可能同时减小，故频率稳定度不可能做得较高。率稳定度不可能做得较高。而 、与晶体管工作状态和外界条件38高频电子线路高频电子线路退出下页上页首页二、克拉泼（二、克拉泼（Clapp）振荡电路）振荡电路在电感支路串接小电容C3满足C3C1，C3C2 回路总电容为：1、电路特点、电路特点二、克拉泼（Clapp）振荡电路在电感支路串接小电容C3139高频电子线路高频电子线路退出下页上页首页2、相位平衡条件（正反馈）、相位平衡条件（正反馈）为容抗，为容抗同性质。可等效为感抗，与 、反性质。满足电容三点式振荡器相位平衡条件判断准则，为电容三点式振荡电路。3、振荡频率、振荡频率因为因为所以克拉泼（所以克拉泼（Clapp）振荡器的振荡频率为：）振荡器的振荡频率为：2、相位平衡条件（正反馈）3、振荡频率因为所以克拉泼（Cl40高频电子线路高频电子线路退出下页上页首页4、稳频原理、稳频原理总的电容增量为：其中p1、p2可以同时减小，可以同时减小，可很小，故频率稳定度比一般电容三点式要高。可很小，故频率稳定度比一般电容三点式要高。结论结论：p1、p2 的减小受到电路起振条件的限制，频率稳定度不可能很高。的减小受到电路起振条件的限制，频率稳定度不可能很高。克拉泼电路主要用作固定频率振荡器。克拉泼电路主要用作固定频率振荡器。4、稳频原理总的电容增量为：其中p1、p2可以同时减小，41高频电子线路高频电子线路退出下页上页首页三、西勒（三、西勒（Siler）振荡电路）振荡电路 三、西勒（Siler）振荡电路 42高频电子线路高频电子线路退出下页上页首页2、相位平衡条件（正反馈）、相位平衡条件（正反馈）为容抗，为容抗同性质。可等效为感抗，与 、反性质。满足电容三点式振荡器的相位平衡条件判断准则，为电容三点式振荡电路。3、振荡频率、振荡频率1、电路特点：、电路特点：西勒电路是在克拉泼电路基础上，在电感西勒电路是在克拉泼电路基础上，在电感 L 两端并联一个电容两端并联一个电容 。电路条件仍是C3C1，C3C2，与与 同数量级同数量级回路总电容为：4、总结、总结 这种电路保持了克拉泼电路中晶体管与回路耦合弱的特点，频率稳定度高。这种电路保持了克拉泼电路中晶体管与回路耦合弱的特点，频率稳定度高。调频时，输出振荡电压幅度基本平稳，可作为变频振荡器调频时，输出振荡电压幅度基本平稳，可作为变频振荡器。1、电路特点：、电路特点：西勒电路是在克拉泼电路基础上，在电感西勒电路是在克拉泼电路基础上，在电感 L 两端并联一个电容两端并联一个电容 。电路条件仍是C3C1，C3C2，与与 同数量级同数量级回路总电容为：2、相位平衡条件（正反馈）3、振荡频率1、电路特点：4、总结43高频电子线路高频电子线路退出下页上页首页第六节晶体振荡电路第六节晶体振荡电路一、石英晶体介绍一、石英晶体介绍1、压电效应、压电效应石英晶体的特点是具有压电效应。石英晶体的特点是具有压电效应。不同型号的晶体具有不同的机械自然谐振频率。当外加电信号频率等于晶体固有的机械谐振频率时，晶体的振动幅度最强，感应的电压也最大，表现出电谐振。晶体晶体-石英谐振器的简称石英谐振器的简称.利用石英晶体的压电效应制成的一种利用石英晶体的压电效应制成的一种 谐振元件谐振元件第六节晶体振荡电路一、石英晶体介绍1、压电效应晶体-44高频电子线路高频电子线路退出下页上页首页2.石英晶体的等效电路石英晶体的等效电路动态电感动态电感 :很大，几十毫亨到几十亨动态电容动态电容 :很小，一般为 PF量级；动态电阻动态电阻 :很小，一般为几欧几百欧 静态电容静态电容Co ：很小，约25PF。品质因数品质因数 ：很高，达 量级特点：特点：晶体的参数值十分稳定，因此它的等效谐振回路有很高的标准性晶体的参数值十分稳定，因此它的等效谐振回路有很高的标准性 具有极高的具有极高的Q Q值值 C Cq qCC0,0,因此晶体的接入系数很小，外电路对它的影响很小。因此晶体的接入系数很小，外电路对它的影响很小。2.石英晶体的等效电路动态电感 :很大，几十45高频电子线路高频电子线路退出下页上页首页3、晶体管等效电路有两个谐振频率、晶体管等效电路有两个谐振频率串联谐振频率并联谐振频率两个频率之差很小：两个频率之差很小：二、石英晶体的阻抗特性二、石英晶体的阻抗特性1、忽略、忽略 时，总阻抗时，总阻抗为3、晶体管等效电路有两个谐振频率串联谐振频率并联谐振频率46高频电子线路高频电子线路退出下页上页首页2、阻抗频率特性、阻抗频率特性 当 和 时，晶体等效为电容电容；当 时，晶体等效为短路；短路；当 时，晶体等效为电感；电感；当 时，晶体为并联谐振。总结：总结：晶体使用的两种模式：晶体使用的两种模式：时，时，晶体晶体 短路线短路线时，时，晶体晶体 电感电感2、阻抗频率特性 当 和 47高频电子线路高频电子线路退出下页上页首页三、晶体振荡电路三、晶体振荡电路根据晶体在振荡器中的作用原理可分为两类：根据晶体在振荡器中的作用原理可分为两类：并联型晶体振荡器并联型晶体振荡器：晶体作为高品质的电感晶体作为高品质的电感 工作频率：工作频率：串联型晶体振荡器串联型晶体振荡器：晶体作为高选择性的短路元件晶体作为高选择性的短路元件 工作频率：工作频率：并联泛音振荡器并联泛音振荡器Miller振荡器振荡器Pierce振荡器振荡器三、晶体振荡电路根据晶体在振荡器中的作用原理可分为两类：并联48高频电子线路高频电子线路退出下页上页首页1、并联型晶体振荡器、并联型晶体振荡器晶体在电路中等效为高Q电感两种基本类型电路图（图（a）电容三点式振荡电路）电容三点式振荡电路 图（图（b）电感三点式振荡电路）电感三点式振荡电路皮尔斯皮尔斯振荡器振荡器密勒密勒振荡器振荡器1、并联型晶体振荡器晶体在电路中等效为高Q电感两种基本49高频电子线路高频电子线路退出下页上页首页并联型晶体振荡器（以皮尔斯振荡器为例以皮尔斯振荡器为例）并联型晶体振荡器（以皮尔斯振荡器为例）50高频电子线路高频电子线路退出下页上页首页A、相位平衡条件、相位平衡条件由于 容抗，容抗，晶体等效为感抗，满足三点式振荡器相位平衡条件的判断准则。电路为正反馈。B、振荡频率、振荡频率令 称为负载电容。由等效电路可得故总结：总结：振荡频率与和负载电容振荡频率与和负载电容 有关。有关。振荡频率一定振荡频率一定 在在 与与 之间，晶体等效为电感。之间，晶体等效为电感。因串、并联频率相差很小，因此振荡器频率稳定度高。因串、并联频率相差很小，因此振荡器频率稳定度高。A、相位平衡条件由于 容抗，容抗51高频电子线路高频电子线路退出下页上页首页C、稳频原理、稳频原理由等效电路可知其中 ，和 很小，不稳定电容 、的影响非常小。关键 很小，的Q很高。u晶体的参量具有高稳定性，晶体回路的标准性很高。晶体的参量具有高稳定性，晶体回路的标准性很高。u振荡回路与晶体管之间的耦合很弱，晶体管极间电容的不振荡回路与晶体管之间的耦合很弱，晶体管极间电容的不稳定性对它的影响很小。稳定性对它的影响很小。u晶体具有极其灵敏的电抗补偿能力。晶体具有极其灵敏的电抗补偿能力。总结：由于以上三个因素，晶体振总结：由于以上三个因素，晶体振荡器具有很高的频率稳定度荡器具有很高的频率稳定度C、稳频原理由等效电路可知和 很小，不稳定电容 52高频电子线路高频电子线路退出下页上页首页2、串联型晶体振荡器、串联型晶体振荡器串联型晶体振荡电路电路特点电路特点:晶体在电路中等效为短路元件晶体在电路中等效为短路元件 回路谐振在回路谐振在 上上,即振荡频率为即振荡频率为:2、串联型晶体振荡器串联型晶体振荡电路电路特点:晶体53高频电子线路高频电子线路退出下页上页首页稳频原理稳频原理u当当 时时,晶体在电路中相当于短路元件晶体在电路中相当于短路元件,满足相位平衡条件满足相位平衡条件u当当 时时,晶体在电路中相当于电感晶体在电路中相当于电感,馈支路中引入一个馈支路中引入一个附加相移附加相移 ，使，使 ，从而将偏离频率调整联谐振频率上。，从而将偏离频率调整联谐振频率上。u当当 时时,晶体在电路中相当于电容晶体在电路中相当于电容,馈支路中引入一个附馈支路中引入一个附加相移加相移 ，使，使 ，从而将偏离频率调整联谐振频率上。，从而将偏离频率调整联谐振频率上。总结：串联型晶体振荡器的振荡频率及频率稳定度是由晶体的串总结：串联型晶体振荡器的振荡频率及频率稳定度是由晶体的串联谐振频率所决定，而不取决于振荡回路，但振荡回路的谐振频联谐振频率所决定，而不取决于振荡回路，但振荡回路的谐振频率应与晶体的串联频率相一致。率应与晶体的串联频率相一致。u当当 时时,晶体在电路中相当于电感晶体在电路中相当于电感,馈支路中引入一个馈支路中引入一个附加相移附加相移 ，使，使 ，从而将偏离频率调整联谐振频率上。，从而将偏离频率调整联谐振频率上。稳频原理当 时,晶体在电54高频电子线路高频电子线路退出下页上页首页3、泛音晶体振荡器、泛音晶体振荡器在工作频率较高的晶体振荡器中，多采用泛音晶体谐振器在工作频率较高的晶体振荡器中，多采用泛音晶体谐振器 组成泛音晶体振荡器的原则组成泛音晶体振荡器的原则；u确保振荡器的谐振回路准确地调谐在所需的奇次泛音频率上确保振荡器的谐振回路准确地调谐在所需的奇次泛音频率上u抑制基音和低次泛音频率抑制基音和低次泛音频率3、泛音晶体振荡器在工作频率较高的晶体振荡器中，多采用泛音55高频电子线路高频电子线路退出下页上页首页第七节负阻振荡器第七节负阻振荡器一、负阻的概念一、负阻的概念 1、负阻器件是指它的增量电阻为负值的器件负阻器件是指它的增量电阻为负值的器件。隧道二极管特性隧道二极管特性第七节负阻振荡器一、负阻的概念 隧道二极管特性56高频电子线路高频电子线路退出下页上页首页2、上图所示是隧道二极管的伏安特性、上图所示是隧道二极管的伏安特性若将静态工作点设置在负阻区（若将静态工作点设置在负阻区（AB段）的段）的Q点，点，并加上微弱正弦信号电压并加上微弱正弦信号电压 管子两端电压为管子两端电压为则流过管子的电流为则流过管子的电流为 （式中的负号表明，由于负阻特性，使交流电流与交流电压呈现反相）式中的负号表明，由于负阻特性，使交流电流与交流电压呈现反相）3、器件消耗的平均功率、器件消耗的平均功率为表示器件消耗的功率由两部分组成。一是器件在工作点表示器件消耗的功率由两部分组成。一是器件在工作点Q点时所消耗的功率点时所消耗的功率 ，是，是由直流电源提供的。二是交流功率由直流电源提供的。二是交流功率 ，负号表示器件消耗的是负交流功率，即，负号表示器件消耗的是负交流功率，即器件向外输出交流功率。这说明负阻器件的负阻区具有将直流功率的一部分转换为交流器件向外输出交流功率。这说明负阻器件的负阻区具有将直流功率的一部分转换为交流功率的作用。功率的作用。2、上图所示是隧道二极管的伏安特性3、器件消耗的平均功率为57高频电子线路高频电子线路退出下页上页首页4、负阻器件的类型、负阻器件的类型1）电压控制型负阻器件（例如隧道二极管），电流 是电压 的单值函数。负阻区电压增大，电流减小。2）电流控制型负阻器件（例如单结型晶体管），电压 是电流 的单值函数。负阻区电流增大，电压减小。二、负阻振荡器二、负阻振荡器1、分类：、分类：串联型负阻振荡器：串联型负阻振荡器：电流控制型负阻器件与LC回路 相串联。并联型负阻振荡器：并联型负阻振荡器：电压控制型负阻器件与LC回路 相并联联4、负阻器件的类型1）电压控制型负阻器件（例如隧道二极管），58高频电子线路高频电子线路退出下页上页首页三、负阻振荡原理三、负阻振荡原理1、负阻振荡器是由负阻器件和LC选频网络两部分组成。负阻振荡器的组成条件负阻振荡器的组成条件2、建立合适的静态工作点，使负阻器件工作于负阻区。并使负阻值（负电导）在起振时大于振荡系统中的正电阻（正电导）3、负阻器件应与LC谐振回路正确连接。电压型负阻器件应与并联谐振回路相并联联接，电流型负阻器件应与串联谐振回路相串联联接。三、负阻振荡原理1、负阻振荡器是由负阻器件和LC选频网络两部59高频电子线路高频电子线路退出下页上页首页图4-21电压控制型负阻振荡器四、隧道二极管负阻振荡电路四、隧道二极管负阻振荡电路图4-21电压控制型负阻振荡器四、隧道二极管负阻振荡电路60高频电子线路高频电子线路退出下页上页首页1、如图是电压控制型负阻振荡器。与 分压提供电源电压，的阻值很小，用以降低直流电源等效内阻。对交流短路，使负阻器件与并联谐振回路并联。2、振荡频率为3、电路起振时 。随着振幅的增大，流过负阻器件的电流会增大，其负电阻的绝对值会加大，直到 达到等幅振荡。1、如图是电压控制型负阻振荡器。与 分压提61高频电子线路高频电子线路退出下页上页首页4-3为了满足下列电路起振的相位条件，给图题4-3中互感耦合线圈标注正确的同名端。并说明各电路的名称。4-3为了满足下列电路起振的相位条件，给图题4-3中互感耦62高频电子线路高频电子线路退出下页上页首页4-4试从振荡器的相位条件出发，判断下列高频等效电路中，哪些可能振荡，哪些不可能振荡?能振荡的线路属于哪种电路?4-4试从振荡器的相位条件出发，判断下列高频等效电路中，哪63高频电子线路高频电子线路退出下页上页首页图题4-84-8图题4-8所示为LC振荡器。(1)试说明振荡电路各元件的作用；(2)若当电感L=1.5H要使振荡频率为49.5MHz，则C应调到何值?图题4-864高频电子线路高频电子线路退出下页上页首页4-10图题4-10所示是实用晶体振荡线路，试画出它们的高频等效电路，并指出它们是哪一种振荡器。图(a)的4.7H电感在线路中起什么作用?4-10图题4-10所示是实用晶体振荡线路，试画出它们的高65