第三章振荡器课件.ppt

1、 电子信息学院电子信息学院 无线电通信电路测试与设计无线电通信电路测试与设计RFRFRF3.2载波产生模块制作与测试载波产生模块制作与测试 无线电设备中广泛使用各类频率源，比如发送设备中要采用无线电设备中广泛使用各类频率源，比如发送设备中要采用振荡器产生高频正弦载波，而接收设备中要采用振荡器产生本振荡器产生高频正弦载波，而接收设备中要采用振荡器产生本地振荡信号用于混频。地振荡信号用于混频。 电子信息学院电子信息学院 无线电通信电路测试与设计无线电通信电路测试与设计RFRFRF振荡器振荡器高频放大器高频放大器倍频器倍频器高频功放高频功放及调制及调制话筒话筒调制信号调制信号 放大器放大器无线电发送

2、设备的组成无线电发送设备的组成 电子信息学院电子信息学院 无线电通信电路测试与设计无线电通信电路测试与设计RFRFRF无线电接收机的组成框图无线电接收机的组成框图 本机本机振荡器振荡器 高频高频放大器放大器混频器混频器 中频中频放大器放大器 振幅振幅检波器检波器 低频低频放大器放大器超外差式无线电接收机的框图 电子信息学院电子信息学院 无线电通信电路测试与设计无线电通信电路测试与设计RFRFRF 电子信息学院电子信息学院 无线电通信电路测试与设计无线电通信电路测试与设计RFRFRF3.2.1正弦波振荡器模块制作正弦波振荡器模块制作振荡振荡:1.正弦波振荡器原理正弦波振荡器原理（1）反馈式正弦波

3、振荡器的组成原理）反馈式正弦波振荡器的组成原理 电子信息学院电子信息学院 无线电通信电路测试与设计无线电通信电路测试与设计RFRFRF振荡器：振荡器：指没有外加激励的情况下，凡是能够产生一定波形信指没有外加激励的情况下，凡是能够产生一定波形信号的装置或电路。因为不需要外加激励，产生的信号是号的装置或电路。因为不需要外加激励，产生的信号是“自激自激”的，因此常称为自激振荡器。的，因此常称为自激振荡器。振荡器的用途十分广泛，它是无线电发送设备的核心部分，也是超外差式接收机的主要部分。各种电子测试仪器，如信号发生器、数字式频率计等，其核心部分均离不开正弦波振荡器。 电子信息学院电子信息学院 无线电通

4、信电路测试与设计无线电通信电路测试与设计RFRFRF振荡器的分类：振荡器的分类：）按产生的波形可分为：）按产生的波形可分为：正弦波振荡器正弦波振荡器（根据选频网络所采用的器件不同又可分为（根据选频网络所采用的器件不同又可分为LC振荡器、晶体振荡器、振荡器、晶体振荡器、RC振荡器等）振荡器等）非正弦波振荡器非正弦波振荡器（如矩形脉冲、三角波、锯齿波等）（如矩形脉冲、三角波、锯齿波等）按工作原理可分为：）按工作原理可分为：反馈式和负阻式反馈式和负阻式反馈式振荡器是在放大器电路中加入正反馈，当正反馈足够大时，反馈式振荡器是在放大器电路中加入正反馈，当正反馈足够大时，放大器产生振荡，变成振荡器。所谓产

5、生振荡是指这时放大器不需放大器产生振荡，变成振荡器。所谓产生振荡是指这时放大器不需要外加激励信号，而是由本身的正反馈信号来代替外加激励信号的要外加激励信号，而是由本身的正反馈信号来代替外加激励信号的作用。负阻式振荡器则是将一个呈现负阻特性的有源器件直接与谐作用。负阻式振荡器则是将一个呈现负阻特性的有源器件直接与谐振电路相接，产生振荡。振电路相接，产生振荡。这里主要研究反馈式正弦波振荡器的组成这里主要研究反馈式正弦波振荡器的组成原理。原理。重点：重点：反馈式正弦波振荡器反馈式正弦波振荡器; 以以LC或晶体为选频网络的高频正弦波振荡器或晶体为选频网络的高频正弦波振荡器 电子信息学院电子信息学院 无

6、线电通信电路测试与设计无线电通信电路测试与设计RFRFRF反馈概念的复习反馈概念的复习放大器放大器反馈电路反馈电路输入信号输入信号输出信号输出信号反馈信号反馈信号净输入信号净输入信号（+）（+）正反馈正反馈同相同相反馈式正弦波振荡器的工作原理反馈式正弦波振荡器的工作原理（1）反馈式正弦波振荡器的组成原理）反馈式正弦波振荡器的组成原理 电子信息学院电子信息学院 无线电通信电路测试与设计无线电通信电路测试与设计RFRFRF1)、若、若|1-AF|1，AfA负反馈负反馈2)、若、若|1-AF|A正反馈正反馈3)、若、若|1-AF|=0，Af=正反馈正反馈, 自激振荡自激振荡分析分析正反馈放大器正反馈

7、放大器:FAAAf10)1 (iiifiiXAFAFXXXXXfiXX 无须输入信号，有输出无须输入信号，有输出自激振荡时：自激振荡时：振荡器框图0iX图3.2.1反馈式正弦波振荡器的方框图 电子信息学院电子信息学院 无线电通信电路测试与设计无线电通信电路测试与设计RFRFRF振荡信号一般用电压信号表示为：振荡信号一般用电压信号表示为：01FA1FA反馈式正弦波的振荡条件：反馈式正弦波的振荡条件：ifuu 电子信息学院电子信息学院 无线电通信电路测试与设计无线电通信电路测试与设计RFRFRF从结构上看，正弦波振荡电路就是一个没有输入信号的带选频网络的正反馈放大电路。选频网从结构上看，正弦波振荡

8、电路就是一个没有输入信号的带选频网络的正反馈放大电路。选频网络决定了振荡器的振荡频率，它使电路只在该频率络决定了振荡器的振荡频率，它使电路只在该频率f0处才产生自激，其他频率都不满足自激条处才产生自激，其他频率都不满足自激条件，以产生某一特定频率件，以产生某一特定频率f0的正弦信号。的正弦信号。因此，因此，反馈式正弦波振荡器由放大器、反馈网络和选频网络等部分组成反馈式正弦波振荡器由放大器、反馈网络和选频网络等部分组成，如图，如图3.4所示。此外，所示。此外，为了使振荡的幅度稳定，振荡器还应含有稳幅环节，稳幅功能多由其他部分完成，故框图中未为了使振荡的幅度稳定，振荡器还应含有稳幅环节，稳幅功能多

9、由其他部分完成，故框图中未单独画出。单独画出。 LC振荡器振荡器RC石英晶体振荡器石英晶体振荡器问题：无输入，振荡器的输出能量哪里来？问题：无输入，振荡器的输出能量哪里来？图3.2.2 反馈式正弦波振荡器的组成框图反馈式正弦波振荡器的组成框图反馈式正弦波振荡器的组成框图 电子信息学院电子信息学院 无线电通信电路测试与设计无线电通信电路测试与设计RFRFRFLC振荡器分类振荡器分类变压器反馈式变压器反馈式三点式振荡器三点式振荡器电感三点式电感三点式电容三点式电容三点式 电子信息学院电子信息学院 无线电通信电路测试与设计无线电通信电路测试与设计RFRFRF三点式三点式:abcL1L2abc三点式振

10、荡器三点式振荡器部分接入优点部分接入优点:1. Q高高, 选择性好选择性好.2. 电源负载对回路电源负载对回路影响小影响小 电子信息学院电子信息学院 无线电通信电路测试与设计无线电通信电路测试与设计RFRFRFC1100pFKey = a 55%L11.2uHL21uHR133kohmR233kohmR31kohmC21uFV112VABTGXSC1C31uFQ12N2369A 15%50kOhmKey = aR4电感三点式振荡器电感三点式振荡器电路由放大电路、选频电路电路由放大电路、选频电路和反馈电路三部分组成和反馈电路三部分组成哈特莱振荡器哈特莱振荡器优缺点：优缺点：电感三点式振荡器容易起

11、振，输出电压幅度较大，电感三点式振荡器容易起振，输出电压幅度较大，C采用可变电容后很容易实现振采用可变电容后很容易实现振荡频率在较宽频段内调节，荡频率在较宽频段内调节，但由于反馈电压取自但由于反馈电压取自L2 两端，两端， 故对故对LC回路中的高次谐波反馈较强，因而输出电压回路中的高次谐波反馈较强，因而输出电压中谐波成分多，输出波形差。中谐波成分多，输出波形差。 电子信息学院电子信息学院 无线电通信电路测试与设计无线电通信电路测试与设计RFRFRFQ12N2222AR19.1kohmR29.1kohm 50%100kOhmKey = aR3R41kohmL14.7mHR510ohmR61koh

12、mC11nFC21nFC3510pFC4910pFL23.9uHV112VABTGXSC1电容三点式振荡器电容三点式振荡器结论：反馈式结论：反馈式LC正弦波振荡电路正弦波振荡电路（能能/不能）在无外加输入信号的情况下产生不能）在无外加输入信号的情况下产生正弦波信号。从接通电源到振荡电路输出较稳定的正弦波振荡信号正弦波信号。从接通电源到振荡电路输出较稳定的正弦波振荡信号 （需要需要/不不需要）经过一段时间，即需要）经过一段时间，即LC正弦波振荡器的工作分为起振与平衡两个阶段。正弦波振荡器的工作分为起振与平衡两个阶段。 电子信息学院电子信息学院 无线电通信电路测试与设计无线电通信电路测试与设计RF

13、RFRF（b）起振现象 （c）稳定振荡 电子信息学院电子信息学院 无线电通信电路测试与设计无线电通信电路测试与设计RFRFRF振荡器振荡过程的建立：振荡器振荡过程的建立：起振起振平衡平衡稳定稳定（2）反馈式正弦波振荡器的振荡条件）反馈式正弦波振荡器的振荡条件 电子信息学院电子信息学院 无线电通信电路测试与设计无线电通信电路测试与设计RFRFRF起振过程和起振条件起振过程和起振条件n起振起振过程：在刚接通电源时，电路中存在各种电子的过程：在刚接通电源时，电路中存在各种电子的扰动，比如接通电源瞬间引起的电流突变，电路中的扰动，比如接通电源瞬间引起的电流突变，电路中的热噪声等等，这些扰动均具有很宽的

14、频谱，包含着各热噪声等等，这些扰动均具有很宽的频谱，包含着各种频率分量。由于选频网络是由种频率分量。由于选频网络是由Q值极高的值极高的LC并联谐并联谐振回路组成带宽极窄，这些扰动中只有角频率为谐振振回路组成带宽极窄，这些扰动中只有角频率为谐振角频率的分量才能通过反馈产生较大的反馈电压。角频率的分量才能通过反馈产生较大的反馈电压。 电子信息学院电子信息学院 无线电通信电路测试与设计无线电通信电路测试与设计RFRFRFn若反馈电压与输入电压同相且具有更大的振幅，则经若反馈电压与输入电压同相且具有更大的振幅，则经过线性放大和反馈的不断循环，振荡电压振幅就会不过线性放大和反馈的不断循环，振荡电压振幅就

15、会不断增大。断增大。相位起振条件相位起振条件 UF和和Ui同同相，相，,.)2 , 1 , 0n n2（FAAF（合拍）（合拍）起振条件：起振条件：振幅起振条件振幅起振条件 UFUi ，即，即AF1 电子信息学院电子信息学院 无线电通信电路测试与设计无线电通信电路测试与设计RFRFRF平衡条件平衡条件振幅的增长到一定程度振幅的增长到一定程度,放大器由放大区进入饱和区或截止区，工作于非线性的放大器由放大区进入饱和区或截止区，工作于非线性的丙类状态，增益下降丙类状态，增益下降, 当增益下降到反馈电压等于输入电压时增长过程将停止。当增益下降到反馈电压等于输入电压时增长过程将停止。振荡器达到平衡，进入

16、等幅振荡状态。振荡器达到平衡，进入等幅振荡状态。1FA1FAjjFeAe振荡器的平衡条件为：振荡器的平衡条件为：将模与相角分开，则有将模与相角分开，则有振幅平衡条件：振幅平衡条件：AF=1 相位平衡条件：相位平衡条件：A+F=2n(n=0，1，2，3，)f =Ui 电子信息学院电子信息学院 无线电通信电路测试与设计无线电通信电路测试与设计RFRFRF振荡器平衡状态的稳定条件振荡器平衡状态的稳定条件-限幅限幅上面所讨论的振荡平衡条件只能说明振荡能在某一状态平衡，但还不能说明上面所讨论的振荡平衡条件只能说明振荡能在某一状态平衡，但还不能说明这个平衡状态是否稳定。平衡状态只是建立振荡的必要条件，但还

17、不是充分条这个平衡状态是否稳定。平衡状态只是建立振荡的必要条件，但还不是充分条件。已建立的振荡能否维持，还必须看平衡状态是否稳定。件。已建立的振荡能否维持，还必须看平衡状态是否稳定。稳定平衡与不稳定平衡的概念稳定平衡与不稳定平衡的概念 (a)不稳定平衡 (b)稳定平衡图3.9两种平衡状态举例图图(a)中的小球处于不稳定平衡状态。因为只要外力使它稍稍偏离平衡点中的小球处于不稳定平衡状态。因为只要外力使它稍稍偏离平衡点B，小，小球即离开原来位置而落下，不可能再回到原状态。球即离开原来位置而落下，不可能再回到原状态。图图 (b)的小球则处于稳定平衡状态，因为外力可使它偏离平衡位置的小球则处于稳定平衡

18、状态，因为外力可使它偏离平衡位置Q，外力一消，外力一消除，它即自动回到原来的平衡位置。除，它即自动回到原来的平衡位置。 电子信息学院电子信息学院 无线电通信电路测试与设计无线电通信电路测试与设计RFRFRFAuUomQUom1/FuQA0图3.10 软自激的振荡特性 n当当AF=1AF=1时即曲线时即曲线AuAu和和1/F1/F相相交于交于Q Q点，振荡器达到平衡，点，振荡器达到平衡，此平衡为稳定平衡；此平衡为稳定平衡；n假定由于某种因素使振幅增假定由于某种因素使振幅增大超过了大超过了U UomQomQ，可见这时，可见这时，即出现即出现AF1AFlAFl的情况，的情况，于是振幅就自动增强，从而

19、于是振幅就自动增强，从而又回到又回到U UomQomQ n特点是不需外加激励，振荡特点是不需外加激励，振荡便可以自激。便可以自激。稳幅方法稳幅方法: 利用三极管放大的非线性实现内稳幅利用三极管放大的非线性实现内稳幅 外加非线性元器件外加非线性元器件(RC电路电路)振荡器的振荡器的稳定平衡稳定平衡n所谓振荡器的所谓振荡器的稳定平衡稳定平衡，是指在，是指在外因作用下，振荡器在平衡点附外因作用下，振荡器在平衡点附近可重建新的平衡状态。一旦外近可重建新的平衡状态。一旦外因消失，它即能自动恢复到原来因消失，它即能自动恢复到原来的平衡状态。的平衡状态。 图3.2.3 满足起振与平衡条件的AF特性 电子信息

20、学院电子信息学院 无线电通信电路测试与设计无线电通信电路测试与设计RFRFRF（3）振荡器的性能指标）振荡器的性能指标 由于正弦波振荡器产生一定频率和一定振幅的正弦信由于正弦波振荡器产生一定频率和一定振幅的正弦信号，因此振荡频率号，因此振荡频率f0和输出振幅和输出振幅Uom是其主要性能指标。此是其主要性能指标。此外，还要求输出正弦信号的频率和振幅和稳定性好，波形外，还要求输出正弦信号的频率和振幅和稳定性好，波形失真小，因此频率稳定度、振幅稳定度和波形失真系数也失真小，因此频率稳定度、振幅稳定度和波形失真系数也是振荡器的主要性能指标。作为能量转换的装置，还要考是振荡器的主要性能指标。作为能量转换

21、的装置，还要考虑振荡器的效率和最大输出功率。由于波形失真系数与非虑振荡器的效率和最大输出功率。由于波形失真系数与非线性失真系数类似，而效率和输出功率已为读者所熟悉，线性失真系数类似，而效率和输出功率已为读者所熟悉，所以这里只讨论频率稳定度和振幅稳定度。所以这里只讨论频率稳定度和振幅稳定度。 电子信息学院电子信息学院 无线电通信电路测试与设计无线电通信电路测试与设计RFRFRF频率准确度频率准确度n实际振荡频率与标称振荡频率之差，称实际振荡频率与标称振荡频率之差，称为绝对频率准确度；为绝对频率准确度； f=f-fon相对频率准确度：相对频率准确度： f/fo=(f-fo)/fof0ff 电子信息

22、学院电子信息学院 无线电通信电路测试与设计无线电通信电路测试与设计RFRFRF频率稳定度频率稳定度n是指在规定时间间隔内和规定的温度、湿度、是指在规定时间间隔内和规定的温度、湿度、电源电压等变化范围内，相对频率准确度变电源电压等变化范围内，相对频率准确度变化的最大值（绝对值）；化的最大值（绝对值）；LCLC频率稳定度频率稳定度 10-3-10-4 （普通函数信号发生器）（普通函数信号发生器）中波广播电台发射机频率稳定度：中波广播电台发射机频率稳定度：10-5电视发射机频率稳定度：电视发射机频率稳定度：10-7 电子信息学院电子信息学院 无线电通信电路测试与设计无线电通信电路测试与设计RFRFR

23、F振幅稳定度振幅稳定度n常用振幅的相对变化量常用振幅的相对变化量S来表示；来表示；nS= Uom/Uom 其中，其中，Uom为输出电压振幅参考值；为输出电压振幅参考值； Uom为实际值偏离参考值的部分；为实际值偏离参考值的部分；nS与电源电压、元器件参数和温度变化有关；与电源电压、元器件参数和温度变化有关； 电子信息学院电子信息学院 无线电通信电路测试与设计无线电通信电路测试与设计RFRFRF(1)检查电路是否含三个组成部分检查电路是否含三个组成部分(2)检查电路静态工作点保证放大电路正常工作检查电路静态工作点保证放大电路正常工作(3)分析是否满足自激振荡条件分析是否满足自激振荡条件相位平衡条

24、件相位平衡条件起振条件和振幅平衡条件起振条件和振幅平衡条件-易满足，若不满足可以调节放大倍数。易满足，若不满足可以调节放大倍数。A+F=2n(n=0，1，2，3，)瞬时极性法瞬时极性法相量图法相量图法三点式组三点式组成原则法成原则法（4）如何判断能否产生正弦波振荡）如何判断能否产生正弦波振荡? 电子信息学院电子信息学院 无线电通信电路测试与设计无线电通信电路测试与设计RFRFRF三点式振荡电路的判别法则三点式振荡电路的判别法则nXce 、Xbe电抗性质相同，电抗性质相同， Xcb与它们电抗性质相反。与它们电抗性质相反。0.0.XceXbeIXceXbeIUUf要想产生振荡，就必须满足下列条件：

25、要想产生振荡，就必须满足下列条件：Xbe+ Xce+ Xbc=0 oVXceXbeXbcbceIXbe , Xce 同性同性, Xcb与它们电抗性质相反与它们电抗性质相反（射同（射同ji反）反）证明参考：证明参考： 电子信息学院电子信息学院 无线电通信电路测试与设计无线电通信电路测试与设计RFRFRFXbeXbcXceXbcXbeXceXbcXbeXce各种结构的振荡器各种结构的振荡器 电子信息学院电子信息学院 无线电通信电路测试与设计无线电通信电路测试与设计RFRFRF (a)(b)(c) 图3.2.8 例3.2.2的电路 例例3.2.2利用三点式振荡器的组成原则判断图利用三点式振荡器的组成

26、原则判断图3.2.8所示所示的振荡器能否产生振荡。的振荡器能否产生振荡。 电子信息学院电子信息学院 无线电通信电路测试与设计无线电通信电路测试与设计RFRFRF例例3.1 振荡器电路如图振荡器电路如图3.15所示，图中所示，图中C1=100 pF，C2=0.0132 F，L1=100 H， L2=300 H。 1)试画出交流等效电路；试画出交流等效电路； 2)求振荡频率；求振荡频率； 3) 是否满足相位平衡条件；是否满足相位平衡条件； 4)求电压反馈系数求电压反馈系数F。 电子信息学院电子信息学院 无线电通信电路测试与设计无线电通信电路测试与设计RFRFRF解：解：(1)交流等效电路如图交流等

27、效电路如图3.16所示。所示。C1L1支路的谐振角频率为支路的谐振角频率为:KHZCLf796210总总KHZCLf159221111(2)振荡器振荡角频率为振荡器振荡角频率为(3) f010X10=100H，误差，误差10% 橙橙 橙橙 金金 银银33X0.1=3.3H，误差，误差10% 棕、黑、金、金表示棕、黑、金、金表示1uH（误差（误差5%）的电感。）的电感。 黑黑棕棕红红橙橙黄黄绿绿蓝蓝紫紫灰灰白白金金银银无无 0 1 2 3 4 5 6 7 8 90 1第第3道道0 01第第3道道 5第第4道道10第第4道道20电感、电容的认读电感、电容的认读 电子信息学院电子信息学院 无线电通信

28、电路测试与设计无线电通信电路测试与设计RFRFRF电容的识别方法：直标法、字母表示法和数标法电容的识别方法：直标法、字母表示法和数标法种。电容的基本单位用法拉（种。电容的基本单位用法拉（F）表示，其它单位还有：毫法（）表示，其它单位还有：毫法（mF）、微法（）、微法（uF）、）、纳法（纳法（nF）、皮法（）、皮法（pF）。）。其中：其中：1法拉法拉=103毫法毫法=106微法微法=109纳法纳法=1012皮法皮法直标法直标法: 容量大的电容其容量值在电容上直接标明，如容量大的电容其容量值在电容上直接标明，如10 uF/16V容量小的电容其容量值在电容上用字母表示或数字表示容量小的电容其容量值在

29、电容上用字母表示或数字表示字母表示法字母表示法：1m=1000 uF 1P2=1.2PF 1n=1000PF 数字表示法数字表示法：一般用三位数字表示容量大小，前两位表示有效数字，第三位数字是：一般用三位数字表示容量大小，前两位表示有效数字，第三位数字是倍率。倍率。如：如：102表示表示10102PF=1000PF 224表示表示22104PF=0.22 uF电容容量误差表电容容量误差表符符 号号 F G J K L M允许误差允许误差 1% 2% 5% 10% 15% 20%如：一瓷片电容为如：一瓷片电容为104J表示容量为表示容量为0. 1 uF、误差为、误差为5%。 电子信息学院电子信息

30、学院 无线电通信电路测试与设计无线电通信电路测试与设计RFRFRF1521500p511510p3330.033u1021nF1030.01u电容的认读电容的认读 电子信息学院电子信息学院 无线电通信电路测试与设计无线电通信电路测试与设计RFRFRF510p910p-102Q12N2222AR19.1kohmR29.1kohm 50%100kOhmKey = aR3R41kohmL14.7mHR510ohmR61kohmC11nFC21nFC3510pFC4910pFL23.9uHV112VABTGXSC1电容三点式电容三点式电容三点式振荡器电容三点式振荡器（能（能/不能）在无外加输入信号的情

31、况下产生正弦波信号。不能）在无外加输入信号的情况下产生正弦波信号。 电子信息学院电子信息学院 无线电通信电路测试与设计无线电通信电路测试与设计RFRFRF9.1kOhm_5%10.0Ohm_1%R41.0kOhm_5%C01.0nFL13.9uHV112VR61.0kOhm_5%L24.7mH 50%Key = a100K_LINC11nFC1C2C3C4输出510P910P实际电路实际电路102511 电子信息学院电子信息学院 无线电通信电路测试与设计无线电通信电路测试与设计RFRFRF#电容三点式振荡器电容三点式振荡器(考毕兹考毕兹)012fL C带偏置放大器带偏置放大器:分压式分压式反馈

32、网络反馈网络:C2选频网络：选频网络：L, C1 , C2组成电路组成电路:相位平衡条件相位平衡条件: 射同射同ji异异振荡频率振荡频率F=C1/C2反馈系数反馈系数: 电子信息学院电子信息学院 无线电通信电路测试与设计无线电通信电路测试与设计RFRFRF电容三点式振荡器存在下述缺点：电容三点式振荡器存在下述缺点：1.调节频率会改变反馈系数，调节频率会改变反馈系数，2.管子的输入电容管子的输入电容Ci和输出电容和输出电容Co对振荡频率的影响限制了振荡频率的提高。对振荡频率的影响限制了振荡频率的提高。为此，设计出了改进型电容三点式振荡器，它有串联型和并联型两种。为此，设计出了改进型电容三点式振荡

33、器，它有串联型和并联型两种。串联改进型振荡器的基本特性串联改进型振荡器的基本特性(克拉泼电路克拉泼电路)三步曲三步曲Ci 电子信息学院电子信息学院 无线电通信电路测试与设计无线电通信电路测试与设计RFRFRFn图中图中C3 C1 , C3 f3判断振荡器能否振荡判断振荡器能否振荡?振荡条件振荡条件?改动 电子信息学院电子信息学院 无线电通信电路测试与设计无线电通信电路测试与设计RFRFRFf3f0f01.5V;v日频率稳定度优于日频率稳定度优于10-5数量级；数量级；v波形失真系数波形失真系数THD5%。n任务要求：完成原理图设计、元器件参数计算、元器件选型、任务要求：完成原理图设计、元器件参

34、数计算、元器件选型、电路装接与调试、电路性能检测、设计文档编写（设计报告电路装接与调试、电路性能检测、设计文档编写（设计报告格式见附录格式见附录B，标准电路图纸格式见附录，标准电路图纸格式见附录C）。）。 电子信息学院电子信息学院 无线电通信电路测试与设计无线电通信电路测试与设计RFRFRF项目：正弦波振荡器的设计（选讲）项目：正弦波振荡器的设计（选讲）项目编号：项目编号：SPSA3-1设计指标：设计指标：振荡器输出频率：振荡器输出频率：f0= 500kHz；频率误差小于频率误差小于1.5 kHz；频率稳定度优于频率稳定度优于103；振荡波幅度：振荡波幅度：Uom1V。 电子信息学院电子信息学

35、院 无线电通信电路测试与设计无线电通信电路测试与设计RFRFRF（1）电路原理图设计）电路原理图设计选择选择LC振荡器电路如图振荡器电路如图3.25所示。图中，所示。图中，LC为扼流圈。为扼流圈。 电子信息学院电子信息学院 无线电通信电路测试与设计无线电通信电路测试与设计RFRFRF（2）计算电路中各元器件参数）计算电路中各元器件参数电源电压可选为电源电压可选为12V。三极管可选为三极管可选为S9013，其特征频率为，其特征频率为300MHz。振荡器的工作点的选择原则为：在保证起振的条件下，静态工振荡器的工作点的选择原则为：在保证起振的条件下，静态工作点电流应尽量小。在本电路中，采用分压式偏置

36、电路，上、作点电流应尽量小。在本电路中，采用分压式偏置电路，上、下偏置电阻分别为下偏置电阻分别为33k 和和5.1k ，发射极偏置电阻为，发射极偏置电阻为1k ， IE0.9mA，具体设计和计算方法请读者自行考虑。，具体设计和计算方法请读者自行考虑。扼流圈扼流圈LC选为选为10mH，集电极电阻选为，集电极电阻选为1 k ，其作用可防止扼，其作用可防止扼流圈与电容形成振荡。流圈与电容形成振荡。振荡回路的元件参数的计算较为复杂，下面给予详细讨论。振荡回路的元件参数的计算较为复杂，下面给予详细讨论。首先，振荡频率首先，振荡频率 o21LCf 3211111CCCC313221321CCCCCCCCC

37、C式中，C为C1、C2和C3串联后的总电容值，满足式或。VXkkkVRRRVccB6.112331.51.5212 电子信息学院电子信息学院 无线电通信电路测试与设计无线电通信电路测试与设计RFRFRFoo212CfLfCL振荡回路特性阻抗振荡回路特性阻抗rQrQ考虑到电感的自损耗电阻约为零点几至几考虑到电感的自损耗电阻约为零点几至几 ，而回路空载品质因数不宜过低，而回路空载品质因数不宜过低，KHzLCf50021o可选可选 =300 。当然，。当然， 的取值也不能太大，的取值也不能太大，否则，回路的有载品质因数太小，不利于振荡和否则，回路的有载品质因数太小，不利于振荡和提高频率稳定度。提高频

38、率稳定度。由上述分析，可得下列二式：由上述分析，可得下列二式： 电子信息学院电子信息学院 无线电通信电路测试与设计无线电通信电路测试与设计RFRFRF300212ooCfLfCLH5 .95H10500230023ofLPF1001F30010022LC实际取值为实际取值为L=100 H。联解上述二方程式，可得联解上述二方程式，可得Z3oH1050021LCf 电子信息学院电子信息学院 无线电通信电路测试与设计无线电通信电路测试与设计RFRFRF而而C 为为C1、C2和和C3串联后的总电容值，满足式串联后的总电容值，满足式 （3-21）从减小三极管和负载对振荡回路的影响的角度考虑，可从减小三极

39、管和负载对振荡回路的影响的角度考虑，可选：选：n接入系数接入系数p= C /C1=0.2，可得，可得C15500pF。实际。实际取值为取值为C1=5600pF。n反馈系数反馈系数Fu= C1/C2=0.2，可得，可得C228000pF。实。实际取值为际取值为C2= 33000pF。n则则C /C3=1C /C1C /C2=10.2-0.2=0.6，可得可得C31439pF。实际取值为。实际取值为C3=1500 pF。若振若振荡频率的实际结果与期望值有误差，可通过调整电感荡频率的实际结果与期望值有误差，可通过调整电感或电容参数来消除。或电容参数来消除。3211111CCCC313221321CC

40、CCCCCCCC 或 电子信息学院电子信息学院 无线电通信电路测试与设计无线电通信电路测试与设计RFRFRF（3）元器件选型）元器件选型选选VCC12V（层叠式可充电电池）。（层叠式可充电电池）。选选VT为为S9013。LC选型：选型：LG型高频固定电感。型高频固定电感。各耦合或旁路电容均选陶瓷电容。各耦合或旁路电容均选陶瓷电容。各电阻均选金属膜电阻，误差各电阻均选金属膜电阻，误差 1%，阻值同上面计算，阻值同上面计算取值。取值。（4）PCB设计设计(略略)（5）电路仿真调试）电路仿真调试(略略)（6）电路装接与调试）电路装接与调试(略略)（7）电路性能检测）电路性能检测(略略)（8）设计文档编写）设计文档编写(略略)