4.1概述4.2反馈型振荡器基本工作原理4.3LC正弦振荡电路.ppt

第4章 正弦波振荡器 4.1 概述 4.2 反馈型振荡器的基本工作原理 4.3 LC正弦振荡电路 4.4 晶体振荡器 4.5 实训:正弦波振荡器的仿真与蒙托卡诺 （Monte Carlo）分析 4.1 概述 正弦波振荡器是一种将直流电能自动转换成所需交流电能的电路。它与放大器的区别在于这种转换不需外部信号的控制。振荡器输出的信号频率、波形、幅度完全由电路自身的参数决定。 正弦波振荡器在各种电子设备中有着广泛的应用。例如，无线发射机中的载波信号源，接收设备中的本地振荡信号源，各种测量仪器如信号发生器、频率计、ｆT测试仪中的核心部分以及自动控制环节，都离不开正弦波振荡器。 正弦波振荡器可分成两大类：一类是利用正反馈原理构成的反馈型振荡器，它是目前应用最多的一类振荡器；另一类是负阻振荡器，它是将负阻器件直接接到谐振回路中，利用负阻器件的负电阻效应去抵消回路中的损耗，从而产生等幅的自由振荡，这类振荡器主要工作在微波频段。 4.2 反馈型振荡器的基本工作原理 反馈型振荡器是通过正反馈联接方式实现等幅正弦振荡的电路。这种电路由两部分组成，一是放大电路，二是反馈网络，见图4.1(a)。对电路性能的要求可以归纳为以下三点： (1)保证振荡器接通电源后能够从无到有建立起具有某一固定频率的正弦波输出。 (2)振荡器在进入稳态后能维持一个等幅连续的振荡。 (3)当外界因素发生变化时，电路的稳定状态不受到破坏。 4.2.1 起振条件和平衡条件 1.起振条件 振幅起振条件Uf＞Ui或T(jω)＞1 (4―1) 相位起振条件φT=2nπ n=0,1,2,3，… (4―2) 式中， T(jω)表示环路增益, 2. 平衡条件 振荡器起振后，振荡幅度不会无限增长下去，而是在某一点处于平衡状态。因此，反馈振荡器既要满足起振条件，又要满足平衡条件。在接通电源后，依据放大器大振幅的非线性抑制作用，环路增益T(jω)必具有随振荡器电压振幅Ui增大而下降的特性，如图4.2所示。 由上面分析可得平衡条件： 振幅平衡条件Uf＝Ui或T(jω)＝1 (4―3) 相位平衡条件φT=2nπ n=0,1,2,3，… (4―4) 4.2.2 稳定条件 1.振幅稳定条件 设振荡器在Ui=UiA满足振幅平衡条件，如图4.4所示。在Ａ点为平衡点，T(jω)＝1。 由以上分析可知，平衡点为一个稳定点的条件是，在平衡点附近环路增益T(jω)应具有随Ui增大而减小的特性，即 2. 相位稳定条件 外界因素的变化同样会破坏相位平衡条件，使环路相移偏离2nπ。相位稳定条件是指相位条件一旦被破坏时环路能自动恢复φT=2nπ所应具有的条件。 相位稳定条件是 ? 在LC并联谐振回路中，振荡环路φT(ω)=φA(ω)+φF(ω)，即φT(ω)由两部分组成，其中,φF(ω)是反馈网络相移，与频率近似无关；φA(ω)是放大器相移，主要取决于并联谐振回路的相频特性φZ(ω)，见图4.6， 可见，振荡电路中，是依靠具有负斜率相频特性的谐振回路来满足相位稳定条件的，且Ｑ越大，φZ(ω)随ω增加而下降的斜率就越大，振荡器的频率稳定度也就越高。 4.2.3 正弦振荡电路的基本组成 (1) 放大电路。 (2) 正反馈网络。 (3) 选频网络。 (4) 稳幅环节。 4.3 LC正弦振荡电路 4.3.1 三点式振荡电路 1.三点式振荡器的原理电路 图4.7（ａ）所示为电容三点式电路，又称为考毕兹电路，它的反馈电压取自C1和C2组成的分压器；图4.7（ｂ）所示为电感三点式电路，又称为哈脱莱电路，它的反馈电压取自L1和L2组成的分