高频电子教案(第三版)第4章课件.ppt

1、4.1.1 正弦波振荡的工作原理正弦波振荡的工作原理放大器放大器反馈网络反馈网络UiAuFuUoUfRL微弱的电扰动中，某一频微弱的电扰动中，某一频率成分通过正反馈逐渐放率成分通过正反馈逐渐放大，则产生正弦振荡。大，则产生正弦振荡。一、振荡的平衡条件一、振荡的平衡条件;ioUUAu;ofUUFu 1 uuFA 振幅平衡条件振幅平衡条件2 FAAFn 相位平衡条件相位平衡条件n=0,1,21 uuFA二、起振条件起振条件1 AF 2AFn 4.1.2 振荡的条件振荡的条件例例4.1.1 分析振荡电路工作原理分析振荡电路工作原理LC+VCCVRERB1RB2CECB180 A L1谐振放大器谐振放

2、大器反馈网络反馈网络180F 0AF 满足相位平衡条件满足相位平衡条件LCf210 uBEiCOUBEQ tuBE tiCOICQQ稳幅稳幅例例4.1.2 分析电路是否满足相位平衡条件分析电路是否满足相位平衡条件C+6VVR3R1R2C2C1L321TrCVR3L321TriUoUfU满足相位平衡条件满足相位平衡条件LCf210 1.为减小共基极电路输入电阻对谐振回路的影响，反为减小共基极电路输入电阻对谐振回路的影响，反馈线圈的匝数远小于次级线圈的总匝数。馈线圈的匝数远小于次级线圈的总匝数。2.因共基极电路内反馈小，振荡稳定。因共基极电路内反馈小，振荡稳定。4.1.3 正弦波振荡的分类正弦波振

3、荡的分类RC振荡器振荡器(几几kHz几百几百kHz)LC振荡器振荡器(几百几百kHz以上以上)石英晶体振荡器石英晶体振荡器(振荡频率精确振荡频率精确)移相式移相式RC串并联式串并联式双双T T式式变压器反馈式变压器反馈式电容三点式电容三点式(考毕兹考毕兹)(克拉泼克拉泼)电感三点式电感三点式(哈脱莱哈脱莱)串联型串联型并联型并联型石英晶体呈纯阻石英晶体呈纯阻石英晶体呈感性石英晶体呈感性4.2.1 三点式振荡器的基本工作原理三点式振荡器的基本工作原理三点式振荡器的基本结构三点式振荡器的基本结构X1X2X3iUoUfU 为构成正反馈，为构成正反馈，Uf 和和 Uo必须反相必须反相谐振回路呈纯阻，电

4、抗和为谐振回路呈纯阻，电抗和为0，即：，即：X1+X2+X3=0，X1=X2+X3)(jj322ofXXXUU 12XX X1和和X2必须为同性质电抗；必须为同性质电抗；X3必须与必须与X1(X2)为异性质电抗。为异性质电抗。CL1L2C2C1L14.2.2 电感三点式振荡器电感三点式振荡器 (Hartley 哈脱莱哈脱莱)C+VCCRERB1RB2CECBL1L2CCuooUfUiU0 121 CLL 优点：优点：缺点：缺点：易起振易起振易调节易调节（C可调）可调）输出取自电感，对输出取自电感，对高次谐波阻抗大高次谐波阻抗大，输出波形差输出波形差 )(21210CLLf 1212ofLLXX

5、UUF 4.2.3 电容三点式振荡器电容三点式振荡器 (Colpitts 考毕兹考毕兹)+VCCVRERB1RB2CECBLC1C2oUfUiUCCLCf210 211CCCCC 优点：波形较好优点：波形较好缺点：缺点：1)调频时易停振调频时易停振21ofCCUUF 2)V极间电容影响极间电容影响f0C3克拉泼振荡器克拉泼振荡器(Clapp)3211111CCCC 31C 2130LCf 反馈系数大易起振，反馈系数大易起振，但使三极管输入阻但使三极管输入阻抗影响加大，回路抗影响加大，回路QT下降。取下降。取0.10.5。共基极电容三点式振荡器共基极电容三点式振荡器 (Colpitts 考毕兹考

6、毕兹)+VCCVRERB1RB2CBLC1C2oUfUiURC克拉泼振荡器克拉泼振荡器(Clapp)西勒振荡器西勒振荡器(Seiler)C3C432141111CCCCC 34CC C3例例4.2.1分析振荡电路，计算振荡频率分析振荡电路，计算振荡频率直流电源滤波直流电源滤波9876541111111CCCCCCC =11.6 pF 210LCf =66MHz C1L1C3L3C2L2习题习题4-6 图为三谐振回路振荡器的交流通路，分析电路参数在如图为三谐振回路振荡器的交流通路，分析电路参数在如下四种关系下能否振荡，振荡频率和各回路故有频率的关系。下四种关系下能否振荡，振荡频率和各回路故有频率

7、的关系。1.L1C1 L2C2 L3C32.L1C1 L2C2 L3C34.L1C1 L2C2=L3C3110121CLf 220221CLf 330321CLf 设电路为电感三点式，设电路为电感三点式，感性感性感性感性容性容性则：则：f03 fOSC f01、f02 设电路为电容三点式，设电路为电容三点式，容性容性容性容性感性感性则：则：f01、f02 fOSC f03 4.3.1 石英谐振器及其特性石英谐振器及其特性rqC0CqLqfXfPfS容性容性感性 21 qqSCLf 21 q0q0qPCCCCLf 1 0qSCCf 石英晶体基频越高，晶片越薄，加工难石英晶体基频越高，晶片越薄，加

8、工难并易碎，故要求频率高时使用泛音频率并易碎，故要求频率高时使用泛音频率泛音泛音 石英片振动的机械谐波石英片振动的机械谐波使用注意：使用注意：1)要要外接外接一定的负载电容一定的负载电容CL(微调，微调，3050pF)，以达以达标称频率标称频率2)要有要有合适的激励电平合适的激励电平。过大会影响频率稳定度、过大会影响频率稳定度、振坏晶片；过小会使噪声影响大，还能停振。振坏晶片；过小会使噪声影响大，还能停振。rqC0CqLq基频等效电路基频等效电路泛音等效电路泛音等效电路C0r1C1L1r3C3L3r5C5L5(二二)石英晶体谐振电路石英晶体谐振电路1.串联型串联型2.并联型并联型 f=fs，晶

9、体工作在串，晶体工作在串联谐振状态，作为联谐振状态，作为高高选择性短路元件选择性短路元件fs f 3,稳幅后稳幅后 Au=3正温度系数正温度系数负温度系数负温度系数 )/1(1fuffRRART二极管稳幅二极管稳幅8R1R2oUV1V2R312.4 k R28.1 k 起振时信号小，二极管电阻大起振时信号小，二极管电阻大Au 1+(R2+R3)/R13R22R1 R3起振后二极管电阻逐渐减小起振后二极管电阻逐渐减小,Au 1+R2/R1=3为使失真小：为使失真小：R2 2R1f0=1.94kHzRCf210 8.2k 6.2k 22k 4.3k 0.01 F8.2k 0.01 F正反馈正反馈选频网络选频网络 F=180反相放大器反相放大器 A=1808RRfoUCRRCC一节一节RC 环节移相环节移相 90 二节二节RC 环节移相环节移相 180 三节三节RC 环节移相环节移相 GTV向向LC回路提供能量回路提供能量,才能产生增幅振荡。才能产生增幅振荡。振幅增大，进入非线性区，振幅增大，进入非线性区，电流基波分量减小，最后电流基波分量减小，最后在在 gn=GT 处平衡。处平衡。练习练习4-12作业作业4-13