《高频电路》 正弦波振荡器
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高频电子线路第四章正弦波振荡器概论
8
第四章 正弦波振荡器
3.环路增益相位在振荡频率点应为2π的整数倍，即环 路应是正反馈。
4.选频网络应具有负斜率的相频特性。因为在振荡频 率点附近，可以认为放大器件本身的相频特性为常数， 而反馈网络通常由变压器、电阻分压器或电容分压器组 成，其相频特性也可视为常数，所以相位稳定条件应该 由选频网络实现。
第四章 正弦波振荡器
4.2反馈振荡原理
4.2.2 振荡过程及其中的三个振荡条件※※
一个反馈振荡器必须满足三个条件：起振条件（保证 接通电源后能逐步建立起振荡），平衡条件（保证进入维 持等幅持续振荡的平衡状态）和稳定条件（保证平衡状态 不因外界不稳定因素影响而受到破坏）。
＋
＋
U i
主 网 络 Uo
－
2、提高LC振荡器频率稳定度的措施
（1）减少外界因素变化的影响
（2）提高电路抗外界因素变化影响的能力
15
第四章 正弦波振荡器
4.3 LC振荡器
定义
采用LC谐振回路作为 选频网络的反馈振荡器
统称为LC振荡器
LC振荡器可以用来产生几十千 赫到几百兆赫的正弦波信号
16
第四章 正弦波振荡器
本节介绍以单个晶体管作为放大器，以LC分立 元件作为选频网络的LC振荡器。其中晶体管也可以 改用场效应管，工作原理基本相同。
根据所产生的波形不同，可将振荡器分成正弦波振荡器和 非正弦波振荡器两大类。前者能产生正弦波，后者能产生矩 形波、三角波、锯齿波等。
按照选频网络所采用元件的不同，正弦波振荡器可分为LC 振荡器、RC振荡器和晶体振荡器等类型。其中LC振荡器和晶 体振荡器用于产生高频正弦波，RC振荡器用于产生低频正 弦波。
－
＋ 反 馈 网 络 Uf
第四章 正弦波振荡器
3.环路增益相位在振荡频率点应为2π的整数倍，即环 路应是正反馈。
4.选频网络应具有负斜率的相频特性。因为在振荡频 率点附近，可以认为放大器件本身的相频特性为常数， 而反馈网络通常由变压器、电阻分压器或电容分压器组 成，其相频特性也可视为常数，所以相位稳定条件应该 由选频网络实现。
第四章 正弦波振荡器
4.2反馈振荡原理
4.2.2 振荡过程及其中的三个振荡条件※※
一个反馈振荡器必须满足三个条件：起振条件（保证 接通电源后能逐步建立起振荡），平衡条件（保证进入维 持等幅持续振荡的平衡状态）和稳定条件（保证平衡状态 不因外界不稳定因素影响而受到破坏）。
＋
＋
U i
主 网 络 Uo
－
2、提高LC振荡器频率稳定度的措施
（1）减少外界因素变化的影响
（2）提高电路抗外界因素变化影响的能力
15
第四章 正弦波振荡器
4.3 LC振荡器
定义
采用LC谐振回路作为 选频网络的反馈振荡器
统称为LC振荡器
LC振荡器可以用来产生几十千 赫到几百兆赫的正弦波信号
16
第四章 正弦波振荡器
本节介绍以单个晶体管作为放大器，以LC分立 元件作为选频网络的LC振荡器。其中晶体管也可以 改用场效应管，工作原理基本相同。
根据所产生的波形不同，可将振荡器分成正弦波振荡器和 非正弦波振荡器两大类。前者能产生正弦波，后者能产生矩 形波、三角波、锯齿波等。
按照选频网络所采用元件的不同，正弦波振荡器可分为LC 振荡器、RC振荡器和晶体振荡器等类型。其中LC振荡器和晶 体振荡器用于产生高频正弦波，RC振荡器用于产生低频正 弦波。
－
＋ 反 馈 网 络 Uf
高频电子线路正弦波振荡器
f
1
2 L(CCi)
第4章 正弦波振荡器
4.3 频率稳定度
4.3.1 频率稳定度的意义和表征 ❖ 由于外界条件的变化, 引起振荡器的实际工作
频率偏离标称频率的程度, 它是振荡器的一个 很重要的指标。 ❖ 长期稳定度、短期稳定度与瞬时稳定度(相位噪声)
f f1 f0
f f1 f0
f0
f0
f02
f
不
03
能
振
荡
第4章 正弦波振荡器
❖ 常见振荡器的高频电路, 判断它们是由哪种基 本线路演变而来的
(a)
(b)
(c)
Cb c
(d)
(e)
(f)
图 4 ─8 几种常见振荡器的高频电路
第4章 正弦波振荡器
4.2.2 电容反馈振荡器
❖
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。
C C1 C2 C3
C3
负载R0接入系数：p
C C1
C3 C1
RL
p 2 R0
(
C3 C1
)2
Ro
(4 ─ 35) (4 ─ 36) (4 ─ 37)
结果：C1越大耦合越弱，频率更稳定。
第4章 正弦波振荡器
克拉泼振荡器振荡频率
1 2
1 LC
1 LC3
反馈系数：KF
C1 C2
(4 ─ 38) (4 ─ 39)
(4 ─ 19a) (4 ─ 19b)
(4 ─ 20)
第4章 正弦波振荡器
L
L , － ( f＋ F ′)
1 2 0
－
(
＋
f
F
′)
高频电子线路第四版第7章正弦波振荡器
Av
Av 0 1
1
jQL
0
0
arc
tanQ
0
0
图 7.5.4 并联谐振回路的 相频特性
7.6.1 互感耦合振荡器 7.6.2 电感反馈式三端振荡器
(哈特莱振荡器)
7.6.3 电容反馈式三端振荡器 (考毕兹振荡器)
7.6.4 LC三端式振荡器相位平衡条件 的判断准则
放大器与振荡器本质上都是将直流电能转化为交 流电能，不同之处在于：放大器需要外加控制信号而 振荡器不需要。因此，如果将放大器的输出正反回输 入端，以提供控制能量转换的信号，就可能形成振荡 器。
被保留，成为等幅振荡输出信号。（从无到有）
然而，一般初始信号很微弱，很容易被干扰信号淹没，不 能形成一定幅度的输出信号。因此，起振阶段要求
起振条件 A(0 ) F (0 ) 1 （由弱到强）
A (0 ) F (0 ) 2nπ
当输出信号幅值增加到一定程度时，就要限制它继续增加。 稳幅的作用就是，当输出信号幅值增加到一定程度时，
如果由LC谐振回路通过互感耦合将输出信号送
回输入回路，所形成的是互感耦合振荡器。
由互感耦合同名端定义可判知，反馈网络形成 正反馈，满足相位平衡条件。如果再满足起振条件， 就符合基本原理。射基(集)同名
三极管，LC谐振回路
变压器
如果正反馈网络由LC谐振回路中的电感分压电路将输出信号
送回输入回路，所形成的是电感反馈式三端振荡器。
而对于基频和3次泛音频率来 说，回路呈感性，振荡器不满足相 位平衡条件，不能产生振荡。而对 于7次及其以上的泛音频率，回路 呈容性，但其电容量过大，负载阻 抗过小，以致电压增益下降太多， 不能起振。
图 7.8.5 泛音晶体振荡器 交流等效电路
高频电子线路 第四章正弦波振荡器
电 容 三 点 式
电 感 三 点 式
4.2.2 电感三点式振荡器
电路振荡频率：
反馈系数：
电感三点式振荡器的优点是容易起振，另 外，改变谐振回路的电容C，可方便的调节 振荡频率。但由于反馈信号取自电感L2两 端压降，而L2对高次谐波呈现高阻抗，故 不能抑制高次谐波的反馈，因此，振荡器 输出信号中的高次谐波成分较大，信号波 形较差。
三、提高频率稳定度的主要措施 1、减小外界因素的变化 2、提高谐振频率的标准性 ①采用参数稳定的回路电感器和电容器 ②改进安装工艺，缩短引线，加强引线机 械强度 ③增加回路总电量减小晶体管与谐振之间 的耦合
4.3.2 振幅稳定度
一、定义 振荡器在外界因素影响下输出电压会发出波 动，实际输出电压与标称值之差所得的相对 变化量与电压标称值的比。 二、稳定办法 1、内稳幅：利用放大器件工作于非线性区 来实现 2、外稳幅：振荡器工作于线性状态，而另 外接入非线性环节进行稳幅。
根据所规 定的时间长短不同，频率稳定度有 长期、短期、和瞬时之分。长期稳定度是指 一天以上乃至几个月内振荡频率的相对变化 量，它主要取决于元件的老化特性；短期频 率稳定度一般指一天以内振荡频率相对变化 量，主要取决于温度、电源电压等外界因素 变化；瞬时稳定度是指秒或毫秒内振荡频率 的相对变化量，这是一种随机变化，由电路 内部噪声或各种突发性干扰所引起。 通常所讲的频率稳定度一般指短期频率稳定 度。
应用电路举例：
振荡频率：
共基电路可产生更高频率的振荡，所以共 基电容三点式振荡器在高频振荡电路中得 到较多的应用。
4.2.4 改进型电容三点式振荡器
电 感 三 点 式
4.2.2 电感三点式振荡器
电路振荡频率：
反馈系数：
电感三点式振荡器的优点是容易起振，另 外，改变谐振回路的电容C，可方便的调节 振荡频率。但由于反馈信号取自电感L2两 端压降，而L2对高次谐波呈现高阻抗，故 不能抑制高次谐波的反馈，因此，振荡器 输出信号中的高次谐波成分较大，信号波 形较差。
三、提高频率稳定度的主要措施 1、减小外界因素的变化 2、提高谐振频率的标准性 ①采用参数稳定的回路电感器和电容器 ②改进安装工艺，缩短引线，加强引线机 械强度 ③增加回路总电量减小晶体管与谐振之间 的耦合
4.3.2 振幅稳定度
一、定义 振荡器在外界因素影响下输出电压会发出波 动，实际输出电压与标称值之差所得的相对 变化量与电压标称值的比。 二、稳定办法 1、内稳幅：利用放大器件工作于非线性区 来实现 2、外稳幅：振荡器工作于线性状态，而另 外接入非线性环节进行稳幅。
根据所规 定的时间长短不同，频率稳定度有 长期、短期、和瞬时之分。长期稳定度是指 一天以上乃至几个月内振荡频率的相对变化 量，它主要取决于元件的老化特性；短期频 率稳定度一般指一天以内振荡频率相对变化 量，主要取决于温度、电源电压等外界因素 变化；瞬时稳定度是指秒或毫秒内振荡频率 的相对变化量，这是一种随机变化，由电路 内部噪声或各种突发性干扰所引起。 通常所讲的频率稳定度一般指短期频率稳定 度。
应用电路举例：
振荡频率：
共基电路可产生更高频率的振荡，所以共 基电容三点式振荡器在高频振荡电路中得 到较多的应用。
4.2.4 改进型电容三点式振荡器
[PPT课件] 高频电子第五章 正弦波振荡器
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互感耦合振荡器的特点和适用性：
变压器分布电容限制了振荡频率的提高， 宜工作在频率不太高的中、短波段本机振 荡。
5.5.2差分对管互感耦合振荡器
1、电路：图5.18 2、元件介绍 3、优点：
§5.6 LC正弦波振荡器
1. 2. 3.
LC正弦波振荡器： 采用 LC 谐振回路作为相移网络的反馈振荡器称 为LC正弦波振荡器。 LC振荡器的分类： 变压器耦合式 差分对管式 三点式（电感三点式、电容三点式及它的改进型）
本节讨论要点：
LC正弦波振荡器的构成原则。 2. 电感三点式和电容三点式振荡器的特点。 3. 改进型电容三点式振荡器――克拉波振荡 器和西勒振荡器。
1.
三点式振荡器
1、何谓三点式振荡器 2、三点式振荡器的基本类型和它的一般电 路：
5.6.1三点式振荡器的组成原则（相 位判据）
LC回路谐振时满足 ：
电感三点式振荡器及其作用：
元件作用：
2、交流等效电路：
3、振荡条件与振荡频率：
g 2 L L 2 M C G G L L 2 M 1 2 ieoe1 2
1
说明： ① g ②
o
G ,G 有关 g与 ie oe
2 C L L 2 M G G L L 2 M 12 ie oe 1 2 通常选取：
2
C C 2 3
C 1 1 g L C Q 0 L O 3
3 2 C C L C O 1 2 1 g ( g ) g g m m m in oe ie C Q 1 0 C 2
高频第4章 正弦波振荡器
电压u=Umsinωt，即管子两端电压为
uD=VQ+u=VQ+Umsinωt
则通过管子的电流为
iD=IQ+i=IQ-Imsinωt
式中的“负号”表明，由于负阻特性，使交流电流与所
加交流电压呈现反相。 器件所消耗的平均功率为
1 P 2π
0 uDiDdt VQ I Q
2π
1 UmIm 2
第3章 正弦波振荡器
Ec R1 Rc V R2 Cb C3 C1 Re C4 C2 L C2 V
1 2π LC
C3 C1 C4 L
(a)
(b)
第3章 正弦波振荡器
4.6晶体振荡电路
一、石英晶体的等效电路
石英晶体具有压电效应。
正压电效应：当晶片受某一方向施加的机械力 ( 如压 力和张力)，就会在晶片的两个面上产生异号电荷。 逆压电效应：当在这两个面上施加电压时，晶体又会 发生形变，。
算的时间间隔内的频率相对变化。
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。
第3章 正弦波振荡器
二、振荡器的频率稳定度的表达式
LC振荡器频率稳定度的一般表达式
c
0
0
0
0
0
1 2Q cos YF
2
YF
tan YF 2Q
2
Q
三、振荡器的稳频措施
第3章 正弦波振荡器
Lq——晶体的动态电感 Cq——动态电容 rq——动态电阻 Co——晶体的静态电容
晶体的电路符号和等效电路
第3章 正弦波振荡器
串联谐振频率 q 并联谐振频率 p
1 Lq C q
1 Lq C q Co C q C0
uD=VQ+u=VQ+Umsinωt
则通过管子的电流为
iD=IQ+i=IQ-Imsinωt
式中的“负号”表明，由于负阻特性，使交流电流与所
加交流电压呈现反相。 器件所消耗的平均功率为
1 P 2π
0 uDiDdt VQ I Q
2π
1 UmIm 2
第3章 正弦波振荡器
Ec R1 Rc V R2 Cb C3 C1 Re C4 C2 L C2 V
1 2π LC
C3 C1 C4 L
(a)
(b)
第3章 正弦波振荡器
4.6晶体振荡电路
一、石英晶体的等效电路
石英晶体具有压电效应。
正压电效应：当晶片受某一方向施加的机械力 ( 如压 力和张力)，就会在晶片的两个面上产生异号电荷。 逆压电效应：当在这两个面上施加电压时，晶体又会 发生形变，。
算的时间间隔内的频率相对变化。
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。
第3章 正弦波振荡器
二、振荡器的频率稳定度的表达式
LC振荡器频率稳定度的一般表达式
c
0
0
0
0
0
1 2Q cos YF
2
YF
tan YF 2Q
2
Q
三、振荡器的稳频措施
第3章 正弦波振荡器
Lq——晶体的动态电感 Cq——动态电容 rq——动态电阻 Co——晶体的静态电容
晶体的电路符号和等效电路
第3章 正弦波振荡器
串联谐振频率 q 并联谐振频率 p
1 Lq C q
1 Lq C q Co C q C0
第四章 高频电子——正弦波振荡器
第四章 正弦波振荡器
2. 西勒 西勒(Seiler)振荡器 振荡器 ①交流通路 交流通路的基本形式： 交流通路
在L两端又并联了一 可调电容C4 ②振荡频率 振荡频率： 振荡频率
休息一会 儿
1 f0 ≈ 2π L(C3 + C4 )
③电路特点 电路特点： 电路特点 具有克拉泼振荡器频率和反馈系数独立的优点，频 率基本上仅由C3和C4及L决定； 调节C4时不影响电路增益，输出幅度稳定。
& & & & UO 与 Ui 同相， f 与 UO 反相 U & （在 f 处）。 U 与 Ui 同相， 则 &
满足相位条件。
0
f
(2) 振幅条件
根据AuFu＞1，而谐振时Fu=1/3，则 振幅起振条件：Au ＞3 振幅平衡条件：Au =3
对于运放来说A 对于运放来说 u 远大于3， 远大于 ，为保 证能够进入平衡， 证能够进入平衡， 引入文氏电桥振 荡器…… 荡器
(3) 振荡频率 f0 = 1 2πRC
第四章 正弦波振荡器
4.4 RC振荡器 RC振荡器
3、文氏电桥振荡器
由图根据起振条件有： 1 Rf2 Au Fu = (1+ ) >1 3 Rf1 因而可得： 振幅起振条件： Rf2 > 2Rf1 振幅平衡条件：Rf2 = 2Rf1 可见，要求Rf2在起振过程中要由＞2Rf1→= 2Rf1 即要求Rf2具有负温度系数。随着时间进行，电路温 度上升，则Rf2将减小，并最终达到平衡状态。 外稳幅原理：通过非线性器件Rf2自动调整反馈强弱。
皮尔斯(Pierce)电路
密勒(Miller)电路
第四章 正弦波振荡器
5、泛音晶体振荡器 、
2. 西勒 西勒(Seiler)振荡器 振荡器 ①交流通路 交流通路的基本形式： 交流通路
在L两端又并联了一 可调电容C4 ②振荡频率 振荡频率： 振荡频率
休息一会 儿
1 f0 ≈ 2π L(C3 + C4 )
③电路特点 电路特点： 电路特点 具有克拉泼振荡器频率和反馈系数独立的优点，频 率基本上仅由C3和C4及L决定； 调节C4时不影响电路增益，输出幅度稳定。
& & & & UO 与 Ui 同相， f 与 UO 反相 U & （在 f 处）。 U 与 Ui 同相， 则 &
满足相位条件。
0
f
(2) 振幅条件
根据AuFu＞1，而谐振时Fu=1/3，则 振幅起振条件：Au ＞3 振幅平衡条件：Au =3
对于运放来说A 对于运放来说 u 远大于3， 远大于 ，为保 证能够进入平衡， 证能够进入平衡， 引入文氏电桥振 荡器…… 荡器
(3) 振荡频率 f0 = 1 2πRC
第四章 正弦波振荡器
4.4 RC振荡器 RC振荡器
3、文氏电桥振荡器
由图根据起振条件有： 1 Rf2 Au Fu = (1+ ) >1 3 Rf1 因而可得： 振幅起振条件： Rf2 > 2Rf1 振幅平衡条件：Rf2 = 2Rf1 可见，要求Rf2在起振过程中要由＞2Rf1→= 2Rf1 即要求Rf2具有负温度系数。随着时间进行，电路温 度上升，则Rf2将减小，并最终达到平衡状态。 外稳幅原理：通过非线性器件Rf2自动调整反馈强弱。
皮尔斯(Pierce)电路
密勒(Miller)电路
第四章 正弦波振荡器
5、泛音晶体振荡器 、
高频电子线路正弦波振荡器.ppt
单调谐放大器
高频电子线路——第4章 正弦波振荡器
3.相位(频率)稳定条件
相位稳定条件和频率稳定条件实质上是一回事
正弦信号相位φ和频率ω的关系：
d
dt
dt
振荡器的角频率 增大导致相位不断超前 相位 的不断超前表明角频率 增大
高频电子线路——第4章 正弦波振荡器
（1）相位(频率)稳定过程
原平衡态： L (0 ) f F 0
4.1.2 起振条件
1．起振过程分析
单调谐放大器
刚通电：电路中存在很宽的频谱的电的扰动，幅值很小
通电后：
1）谐振回路的选频功能，从扰动中选出 osc 分量(osc 0)
2）放大器工作在线性放大区， |T (josc)|>1 ，形成增幅振荡
3）忽略晶体管内部相移： f ＝0
回路谐振： L＝0
T (josc) =0，相移为零
起振 过程
平衡 状态
起振 过程
平衡 状态
输出波形：
高频电子线路——第4章 正弦波振荡器
4.1.4 稳定条件
1.平衡状态稳定分析：
（1）振荡电路中存在干扰
单调谐放大器
① 外部：电源电压、温度、湿度的变化，引起管子和回 路参数的变化。
② 内部：存在固有噪声(起振时的原始输入电压,进入平 衡后与输入电压叠加引起波动)。
单调谐放大器
外界干扰后： L (0 ) f F 0
Ub 相位超前 Ub 相位
升高
振荡回路相频特性 L 下降
L () f F 下降
L () f F 0
达到新的平衡 > 0
外界干扰消失后： L () f F 0
Ub 相位滞后 Ub 相位
降低
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广东技术师范学院电子与信息学院 cxl1688@ 《高频电路》 第7章 高频电路》 章
VCC Rb1
2 1
+ C L1 L2 vf
-
CB Rb2 Re Ce
+
vs -
2、K接点“2”，使vf= vs ，通过 b加到 的基极，使放大器自身输出电压取 、 接点 接点“ ” 通过C 加到T的基极 的基极， 由于要求 要求v 且同相， 。（反馈放大器 代 vs，由于要求 f=vs,且同相，则此反馈为正反馈。（反馈放大器） 且同相 则此反馈为正反馈。（反馈放大器）
V0 P
反馈特性 放大特性
0
广东技术师范学院电子与信息学院
Vf=Vi cxl1688@
《高频电路》 第7章 高频电路》 章
V0 Vi Vf
反馈特性
P
放大电路AV
选频网络
V0
V03 V02 V01 0 Vi Vf1
放大特性
反馈网络F
Vf2
Vf=Vi
1 1）在OP段曲线②位于曲线①的上方，表示 A > ，即AF>1，满足振幅 F 起振条件。 电源接通的瞬间，设扰动电压中频率为f0的分量电压大小为Vi作为激 励信号，由放大特性可得输出V01，在该电压作用下，由反馈特性又得反 馈量Vf1，而Vf1又作为放大器的输入从而重复上述过程，这样放大与反馈 不断相互激励，V0与Vf（=Vi）不断增大，这一起振过程直到两曲线的交 点P为止，起振到平衡的过程相当短暂，因而可认为一旦接通电源，振荡 即可建立起来。
R
0
t
方程：i =
可见，i没有出现振荡，说明电容在整个 过程中一直在释放存储的能量。
i
0
− V −δt L 方程：i = e ⋅t , 无振荡 L C 广东技术师范学院电子与信息学院 cxl1688@
b. R = 2
t
《高频电路》 第7章 高频电路》 章
c. 0 < R < 2
L , 衰减振荡 C
2）两曲线的交点P，即 A =
1 ⇒ AF = 1 ，振荡进入平衡状态。 F
cxl1688@ 《高频电路》 第7章 高频电路》 章
广东技术师范学院电子与信息学院
为了维持振荡器稳定工作，只满足平衡条件和起振条件是不够的， 为了维持振荡器稳定工作，只满足平衡条件和起振条件是不够的，因 为平衡条件只能说明振荡可能平衡在某一状态， 为平衡条件只能说明振荡可能平衡在某一状态，而不能说明振荡的平衡状 态是否稳定。实际上， 态是否稳定。实际上，平衡状态下的振荡器仍然受到外界因素变化的影响 而可能引起幅度和频率不稳。因此， 而可能引起幅度和频率不稳。因此，还应该分析保证振荡器的平衡状态不 因外界因素变化而受到破坏的稳定条件。 因外界因素变化而受到破坏的稳定条件。 平衡状态可分为稳定平衡和不稳定平衡。 平衡状态可分为稳定平衡和不稳定平衡。 稳定平衡：是指在外因作用下，振荡器在平衡点附近可重建新的平衡 稳定平衡：是指在外因作用下， 状态。一旦外因消失，它即能自动恢复到原来的平衡状态。 状态。一旦外因消失，它即能自动恢复到原来的平衡状态。 不稳定平衡：是指振荡回路不断偏离原平衡状态， 不稳定平衡：是指振荡回路不断偏离原平衡状态，导致环路停振或突 变到新的平衡点。 变到新的平衡点。 稳定条件也分为振幅稳定与相位稳定两种。 稳定条件也分为振幅稳定与相位稳定两种。 振幅稳定 两种
广东技术师范学院电子与信息学院
cxl1688@
《高频电路》 第7章 高频电路》 章
VCC Rb1
2 1
+ C L1 L2 vf
-
CB Rb2 Re Ce
+
பைடு நூலகம்
vs -
1、K接点“1”，则vs经耦合电容CB加到三极管的基极。（谐振放大器） 接点“ ” 经耦合电容 加到三极管的基极。 谐振放大器） 接点 三极管的基极 1） vs正半周时，T导电，ic给C充电 2） vs负半周时，T截止，C通过L放电 3） vs作用下，LC回路获能量产生振荡 注：T 每导通一次，则LC回路可维持等幅振荡，回路的谐频必须调谐在vs 的频率上，才能使回路获得能量补充的时间与回路的振荡“合拍”
7.1 7.2 7.3 7.4 7.5 7.6
概述 LCR回路中的瞬变现象 回路中的瞬变现象 LC振荡器的基本工作原理 LC振荡器的基本工作原理 由正反馈的观点来决定振荡的条件 振荡器的平衡与稳定条件 反馈型LC振荡器线路 反馈型 振荡器线路
cxl1688@ 《高频电路》 第7章 高频电路》 章
1.自激振荡 没有外加信号的作用下 电路能自动产生交流信号的 外加信号的作用下， 自动产生交流信号 1.自激振荡：指没有外加信号的作用下，电路能自动产生交流信号的
一种现象。 一种现象。不需外界激励就能自动地将直流电能转换为交流电能的电 就是自激振荡电路。 路，就是自激振荡电路。
2.振荡器的分类 2.振荡器的分类
放大电路
4）非线性稳幅环节：从AF >1回到 ）非线性稳幅环节： 回到AF =1，实现稳幅振荡。 回到 ，实现稳幅振荡。
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《高频电路》 第7章 高频电路》 章
反馈振荡器的三大条件为： 1）振荡从弱到强建立起来的起振条件：& F > 1 起振条件： 起振条件 A & & 2）维持等幅持续振荡的平衡条件： F = 1 平衡条件： 平衡条件 A & 3）保证得到稳定的稳定条件 稳定条件
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7.7 7.8 7.9 7.10 7.11 7.12
振荡器的频率稳定问题 石英晶体振荡器 负阻振荡器 负阻振荡器 几种特殊振荡现象 集成电路振荡器 集成电路振荡器 RC振荡器 振荡器
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《高频电路》 第7章 高频电路》 章
由以上分析可知， 由以上分析可知， 振荡电路具备四大环节： 振荡电路具备四大环节： 1）放大电路：由非线性有源 ）放大电路： 器件组成， 器件组成，具有一定的功率 增益， 增益，能维持振荡回路不可 避免的功率损耗。 避免的功率损耗。 2）选频回路：选择满足相位 ）选频回路： 条件的一个频率， 条件的一个频率，常与反馈 网络合二为一。 网络合二为一。
VCC Rb1
2 1
+ C 稳幅环节 L1 L2 vf
-
CB Rb2 Re Ce 选频网络反馈网络 选频网络反馈网络
+
vs -
3）反馈网络：实现正反馈， ）反馈网络：实现正反馈， 一般可以通过互感（变压器） 一般可以通过互感（变压器） 电感及电容等获得正反馈电压。 电感及电容等获得正反馈电压。 5）稳定环节：幅度稳定、相位稳定。 ）稳定环节：幅度稳定、相位稳定。
正弦波振荡器 波形 非正弦波振荡器 RC振荡器 振荡器
RC桥式 桥式 RC移相 移相 变压器反馈式振荡器
反馈式振荡器 振荡器 产生机理 负阻式振荡器 低频振荡器 从频率上分 高频振荡器 微波振荡器
反馈型LC振荡器 反馈型 振荡器 三点式 石英晶体振荡器
电容三点式 电感三点式
3、振荡器和放大器的异同
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一、机械振荡
位能与动能之间的相互转换。 位能与动能之间的相互转换。 运动中不受阻力-----等幅振荡 运动中不受阻力-----等幅振荡 运动中受阻力-----衰减振荡 运动中受阻力-----衰减振荡
1
Vi
2
+
放大电路AV
选频网络
V0
vs -
Vf
反馈网络F
反馈振荡电路必须在一个外加信号激励下，电路才能正常振荡， 反馈振荡电路必须在一个外加信号激励下，电路才能正常振荡，这显 然不符合实际要求，那么在没有外加信号的条件下，电路是否能起振？ 然不符合实际要求，那么在没有外加信号的条件下，电路是否能起振？
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三、等幅振荡的措施与条件 等幅振荡的措施与条件 振荡 1、措施 、
1）采用“负电阻 负电阻”来抵消回路损耗R的“正电阻”。 负电阻 方法：a. 引入负电阻，如隧道二极管， ——负阻 负阻振荡器 负阻 b. 引入正反馈 c. 利用有源器件本身的负阻特性。 2）从外界能源取得一定能量，在适当条件下补偿回路损耗。在实际电 路中，将放大器的输出信号，经正反馈电路到输入端进行能量补充， 将放大器的输出信号， 将放大器的输出信号 经正反馈电路到输入端进行能量补充， 从而产生等幅持续振荡。 ——反馈 反馈振荡器 反馈
2、条件 、
1）含有两个（或两个以上）储能元件。 2）一个能量来源。 3）一个控制设备（由电子管、晶体管、IC等）和正反馈电路实现。
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四、结论 1、LC回路自由振荡是产生等幅振荡的根据 ——内因 2、采用能量补充的方法抵消或补偿回路损耗，维持等幅振 荡 ——外因
A(ω0 ) ⋅ F (ω0 ) > 1
ϕ a (ω0 ) + ϕ f (ω0 ) = 2nπ
A(ω0 ) ⋅ F (ω0 ) = 1
（由弱到强） 由弱到强）
3）当输出信号幅值增加到一定程度时，就要限制它继续增加。 ）当输出信号幅值增加到一定程度时，就要限制它继续增加。 平衡条件： & & 平衡条件： AF = 1
方程：i =
− V −δt e sin wt wL
但实质LC回路中有损耗，故转换过程 中，一部分能量被损耗电阻所消耗，因而产 生的是衰减振荡，若无能量补充，振荡会衰 减至0，即停止。
VCC Rb1
2 1
+ C L1 L2 vf
-
CB Rb2 Re Ce
+
vs -
2、K接点“2”，使vf= vs ，通过 b加到 的基极，使放大器自身输出电压取 、 接点 接点“ ” 通过C 加到T的基极 的基极， 由于要求 要求v 且同相， 。（反馈放大器 代 vs，由于要求 f=vs,且同相，则此反馈为正反馈。（反馈放大器） 且同相 则此反馈为正反馈。（反馈放大器）
V0 P
反馈特性 放大特性
0
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Vf=Vi cxl1688@
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V0 Vi Vf
反馈特性
P
放大电路AV
选频网络
V0
V03 V02 V01 0 Vi Vf1
放大特性
反馈网络F
Vf2
Vf=Vi
1 1）在OP段曲线②位于曲线①的上方，表示 A > ，即AF>1，满足振幅 F 起振条件。 电源接通的瞬间，设扰动电压中频率为f0的分量电压大小为Vi作为激 励信号，由放大特性可得输出V01，在该电压作用下，由反馈特性又得反 馈量Vf1，而Vf1又作为放大器的输入从而重复上述过程，这样放大与反馈 不断相互激励，V0与Vf（=Vi）不断增大，这一起振过程直到两曲线的交 点P为止，起振到平衡的过程相当短暂，因而可认为一旦接通电源，振荡 即可建立起来。
R
0
t
方程：i =
可见，i没有出现振荡，说明电容在整个 过程中一直在释放存储的能量。
i
0
− V −δt L 方程：i = e ⋅t , 无振荡 L C 广东技术师范学院电子与信息学院 cxl1688@
b. R = 2
t
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c. 0 < R < 2
L , 衰减振荡 C
2）两曲线的交点P，即 A =
1 ⇒ AF = 1 ，振荡进入平衡状态。 F
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为了维持振荡器稳定工作，只满足平衡条件和起振条件是不够的， 为了维持振荡器稳定工作，只满足平衡条件和起振条件是不够的，因 为平衡条件只能说明振荡可能平衡在某一状态， 为平衡条件只能说明振荡可能平衡在某一状态，而不能说明振荡的平衡状 态是否稳定。实际上， 态是否稳定。实际上，平衡状态下的振荡器仍然受到外界因素变化的影响 而可能引起幅度和频率不稳。因此， 而可能引起幅度和频率不稳。因此，还应该分析保证振荡器的平衡状态不 因外界因素变化而受到破坏的稳定条件。 因外界因素变化而受到破坏的稳定条件。 平衡状态可分为稳定平衡和不稳定平衡。 平衡状态可分为稳定平衡和不稳定平衡。 稳定平衡：是指在外因作用下，振荡器在平衡点附近可重建新的平衡 稳定平衡：是指在外因作用下， 状态。一旦外因消失，它即能自动恢复到原来的平衡状态。 状态。一旦外因消失，它即能自动恢复到原来的平衡状态。 不稳定平衡：是指振荡回路不断偏离原平衡状态， 不稳定平衡：是指振荡回路不断偏离原平衡状态，导致环路停振或突 变到新的平衡点。 变到新的平衡点。 稳定条件也分为振幅稳定与相位稳定两种。 稳定条件也分为振幅稳定与相位稳定两种。 振幅稳定 两种
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VCC Rb1
2 1
+ C L1 L2 vf
-
CB Rb2 Re Ce
+
பைடு நூலகம்
vs -
1、K接点“1”，则vs经耦合电容CB加到三极管的基极。（谐振放大器） 接点“ ” 经耦合电容 加到三极管的基极。 谐振放大器） 接点 三极管的基极 1） vs正半周时，T导电，ic给C充电 2） vs负半周时，T截止，C通过L放电 3） vs作用下，LC回路获能量产生振荡 注：T 每导通一次，则LC回路可维持等幅振荡，回路的谐频必须调谐在vs 的频率上，才能使回路获得能量补充的时间与回路的振荡“合拍”
7.1 7.2 7.3 7.4 7.5 7.6
概述 LCR回路中的瞬变现象 回路中的瞬变现象 LC振荡器的基本工作原理 LC振荡器的基本工作原理 由正反馈的观点来决定振荡的条件 振荡器的平衡与稳定条件 反馈型LC振荡器线路 反馈型 振荡器线路
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1.自激振荡 没有外加信号的作用下 电路能自动产生交流信号的 外加信号的作用下， 自动产生交流信号 1.自激振荡：指没有外加信号的作用下，电路能自动产生交流信号的
一种现象。 一种现象。不需外界激励就能自动地将直流电能转换为交流电能的电 就是自激振荡电路。 路，就是自激振荡电路。
2.振荡器的分类 2.振荡器的分类
放大电路
4）非线性稳幅环节：从AF >1回到 ）非线性稳幅环节： 回到AF =1，实现稳幅振荡。 回到 ，实现稳幅振荡。
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反馈振荡器的三大条件为： 1）振荡从弱到强建立起来的起振条件：& F > 1 起振条件： 起振条件 A & & 2）维持等幅持续振荡的平衡条件： F = 1 平衡条件： 平衡条件 A & 3）保证得到稳定的稳定条件 稳定条件
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7.7 7.8 7.9 7.10 7.11 7.12
振荡器的频率稳定问题 石英晶体振荡器 负阻振荡器 负阻振荡器 几种特殊振荡现象 集成电路振荡器 集成电路振荡器 RC振荡器 振荡器
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由以上分析可知， 由以上分析可知， 振荡电路具备四大环节： 振荡电路具备四大环节： 1）放大电路：由非线性有源 ）放大电路： 器件组成， 器件组成，具有一定的功率 增益， 增益，能维持振荡回路不可 避免的功率损耗。 避免的功率损耗。 2）选频回路：选择满足相位 ）选频回路： 条件的一个频率， 条件的一个频率，常与反馈 网络合二为一。 网络合二为一。
VCC Rb1
2 1
+ C 稳幅环节 L1 L2 vf
-
CB Rb2 Re Ce 选频网络反馈网络 选频网络反馈网络
+
vs -
3）反馈网络：实现正反馈， ）反馈网络：实现正反馈， 一般可以通过互感（变压器） 一般可以通过互感（变压器） 电感及电容等获得正反馈电压。 电感及电容等获得正反馈电压。 5）稳定环节：幅度稳定、相位稳定。 ）稳定环节：幅度稳定、相位稳定。
正弦波振荡器 波形 非正弦波振荡器 RC振荡器 振荡器
RC桥式 桥式 RC移相 移相 变压器反馈式振荡器
反馈式振荡器 振荡器 产生机理 负阻式振荡器 低频振荡器 从频率上分 高频振荡器 微波振荡器
反馈型LC振荡器 反馈型 振荡器 三点式 石英晶体振荡器
电容三点式 电感三点式
3、振荡器和放大器的异同
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一、机械振荡
位能与动能之间的相互转换。 位能与动能之间的相互转换。 运动中不受阻力-----等幅振荡 运动中不受阻力-----等幅振荡 运动中受阻力-----衰减振荡 运动中受阻力-----衰减振荡
1
Vi
2
+
放大电路AV
选频网络
V0
vs -
Vf
反馈网络F
反馈振荡电路必须在一个外加信号激励下，电路才能正常振荡， 反馈振荡电路必须在一个外加信号激励下，电路才能正常振荡，这显 然不符合实际要求，那么在没有外加信号的条件下，电路是否能起振？ 然不符合实际要求，那么在没有外加信号的条件下，电路是否能起振？
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三、等幅振荡的措施与条件 等幅振荡的措施与条件 振荡 1、措施 、
1）采用“负电阻 负电阻”来抵消回路损耗R的“正电阻”。 负电阻 方法：a. 引入负电阻，如隧道二极管， ——负阻 负阻振荡器 负阻 b. 引入正反馈 c. 利用有源器件本身的负阻特性。 2）从外界能源取得一定能量，在适当条件下补偿回路损耗。在实际电 路中，将放大器的输出信号，经正反馈电路到输入端进行能量补充， 将放大器的输出信号， 将放大器的输出信号 经正反馈电路到输入端进行能量补充， 从而产生等幅持续振荡。 ——反馈 反馈振荡器 反馈
2、条件 、
1）含有两个（或两个以上）储能元件。 2）一个能量来源。 3）一个控制设备（由电子管、晶体管、IC等）和正反馈电路实现。
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四、结论 1、LC回路自由振荡是产生等幅振荡的根据 ——内因 2、采用能量补充的方法抵消或补偿回路损耗，维持等幅振 荡 ——外因
A(ω0 ) ⋅ F (ω0 ) > 1
ϕ a (ω0 ) + ϕ f (ω0 ) = 2nπ
A(ω0 ) ⋅ F (ω0 ) = 1
（由弱到强） 由弱到强）
3）当输出信号幅值增加到一定程度时，就要限制它继续增加。 ）当输出信号幅值增加到一定程度时，就要限制它继续增加。 平衡条件： & & 平衡条件： AF = 1
方程：i =
− V −δt e sin wt wL
但实质LC回路中有损耗，故转换过程 中，一部分能量被损耗电阻所消耗，因而产 生的是衰减振荡，若无能量补充，振荡会衰 减至0，即停止。