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《高频电子线路》课件—05正弦波振荡器

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正弦波振荡器PPT课件

正弦波振荡器PPT课件

正弦波振荡器的调谐范围较宽，可以通过 调整电路参数实现不同频率和幅度的输出 ，满足多种应用需求。
输出纯净
易于集成
正弦波振荡器产生的波形失真小，噪声低 ，适用于对信号质量要求高的应用。
正弦波振荡器可以采用集成电路形式实现 ，减小了体积和重量，便于携带和集成到 其他系统中。
缺点
功耗较大
正弦波振荡器需要一定的功耗才 能维持稳定工作，相对于其他类
正弦波振荡器的原理和结构
总结词
正弦波振荡器是一种能够产生正弦波信号的电子装置， 其原理基于自激振荡。为了实现自激振荡，正弦波振荡 器需要满足一定的条件，包括放大倍数大于1、反馈系 数大于0且小于等于1、相位移动大于等于π弧度等。常 见的正弦波振荡器结构有RC电路、LC电路和石英晶体 振荡器等。
详细描述
LC振荡器通过调节电感器和电容器的 大小，可以产生不同频率的正弦波。 其优点是频率稳定性高，适用于产生 高频信号。
晶体振荡器
晶体振荡器利用石英晶体（一种特殊的电介质）的压电效应 产生正弦波。
晶体振荡器的振荡频率由石英晶体的固有频率决定，具有极 高的稳定性和精度。广泛应用于高精度测量和通信领域。
04 正弦波振荡器的应用领域
振荡条件的稳定性分析
• 总结词：稳定性是正弦波振荡器的关键性能指标之一，它决定了输出信号的频 率和幅度的稳定性。为了使正弦波振荡器稳定工作，需要满足一定的条件，包 括放大倍数稳定、相位移动稳定和频率稳定等。这些条件可以通过理论分析和 实验测试来验证和优化。
• 详细描述：稳定性是正弦波振荡器的关键性能指标之一，它决定了输出信号的 频率和幅度的稳定性。在实际应用中，由于受到环境因素、电路参数变化和噪 声干扰等多种因素的影响，正弦波振荡器的输出信号可能会发生频率漂移、幅 度波动等现象，影响其性能表现。因此，为了使正弦波振荡器稳定工作，需要 满足一定的条件，包括放大倍数稳定、相位移动稳定和频率稳定等。这些条件 可以通过理论分析和实验测试来验证和优化，以确保正弦波振荡器在实际应用 中的性能表现达到预期要求。

高频电子线路正弦波振荡器概述.ppt

高频电子线路正弦波振荡器概述.ppt

合 肥 工 业 大 学
平衡条件：
T AF 1
振幅平衡条件
.
.
.
T AF 1 T A F 2nπ n=0,1,2…
相位平衡条件
等幅振荡
EXIT
通信电子线路
4.2
反馈型正弦波振荡器的工作原理
ui 晶体管 ic1 LC 选 频 网络 Z uc1 uf 反馈网络
平衡条件的另一种表示形式：
非正弦波： 产生三角波、锯齿波、矩形波等 EXIT
通信电子线路
4.1 概述
四、正弦波振荡器的用途
通信系统： 发射机(载波频率fC) 接收机(本地振荡频率fL) 测量仪器：信号源 数字系统：时钟信号 高频能源： 高频加热设备、主要技术指标
振荡频率、振荡波形、振荡幅度、频率稳定度 EXIT
U i Y fe
Y
Ic1
z p1
z
F U c1 F
U f
Y
F
振幅平衡条件:
Yfe Z p1F 1
合 肥 相位平衡条件: Y Z F 2n 工 业 大 其中: : 为集电极基波电流 i c 1 与基极输入电压 u i的相角 学
Z : 为 LC 谐振回路基波谐振阻抗 的相角
通信电子线路
4.2
反馈型正弦波振荡器的工作原理
4.2 反馈型正弦波振荡器的工作原理
主要要求：
掌握反馈振荡器的组成和基本工作原理
合 肥 工 业 大 学
理解反馈振荡器的起振条件和平衡条件，
了解其稳定条件。 掌握反馈振荡器能否振荡的判断方法。
EXIT
通信电子线路
4.2
反馈型正弦波振荡器的工作原理
一、 反馈型正弦波振荡器的组成 定义：从放大器的输出信号中取出一部分反馈到输入端 作为输入信号，无需外部提供激励信号，能产生等幅正 弦波输出称为反馈型振荡器。 放大器 Vo Vi

《高频电子线路》课件-05频谱的线性搬移电路

《高频电子线路》课件-05频谱的线性搬移电路
(2) 线性时变电路并非线性电路，而是非线性 电路在一定条件下的近似。
u1
线性时变 器件
滤波器
uo
u2
图5-3 线性时变电路完成频谱的搬移
《高频电子线路》
20
西华师范大学 陈亚军制作
第5章 频谱的线性搬移电路
5.2
二极管频率搬移电路的特点：电路简单、工作频带宽 等。 一、 单二极管电路
单二极管电路的原理电路如图5-4所示，输入信号u1 和控制信号（参考信号）u2相加作用在非线性器件二极 管上。图中用传输函数为H(j)的滤波器取出所需信号。
A、从非线性器件的特性考虑，使其非线性接近平方律特性。
B、从电路考虑，如采用多个电路组合成平衡电路，以抵消 部分无用成分。
C、从两个输入信号的大小配合上考虑。
《高频电子线路》
12
西华师范大学 陈亚军制作
第5章 频谱的线性搬移电路
二、 线性时变电路分析法 1、线性时变参数分析法的原理 对式（5-1）在EQ+u2上对u1用泰勒级数展开,有
根据我们所学知识，线性电路是不能产生新的频率成分 的（为什么？），因此要实现频谱搬移，必须使用非线性电 路，在非线性电路中，其核心是非线性器件。
线性电路的分析方法在非线性电路中是不适用的，它有 其特有的分析方法，主要有级数展开发和时变参数分析法等。
《高频电子线路》
4
西华师范大学 陈亚军制作
第5章 频谱的线性搬移电路
i f (EQ u1 u2 )
f (EQ
u2 )
f (EQ
u2 )u1
1 2!
f (EQ
u2 )u12
1 n!
f
(n) (EQ
u2 )u1n
(5-11)

高频电子线路正弦波振荡器.ppt

高频电子线路正弦波振荡器.ppt
• 反馈式振荡的基本原理 • LC正弦波振荡器 • 晶体振荡器
第一节 反馈式振荡的基本原理
一、反馈振荡器的组成
下图所示是一个反馈式放大器的框图。它由放大器和
反馈网络组成。U•o
•
是放大器输出电压，U
i
是放大器输入
电压，U•
f
是反馈网络输出反馈电压，
•
U
i
是外加电压。
5
•
放大器的增益为
•
A
U
•
o
反馈系数F为
克拉泼振荡器与前述的电容三点式振荡器的主要区别是在电感支路 内串入了一个小电容C3，且C3<<C1、C3<<C2。因此回路总电容 C≈C3.
振荡器的工作频率
由于C3<<C1、C3<<C2，谐振回路中三个电容C1、C2 、C3串联，
串联后的等效电容为
C
1
1 1
1
C1C2C3
C3
C1C2 C2C3 C1C3 1 C3 C3
为了克服克拉泼电路的缺点，提出了西勒电路。如下图所 示。西勒电路是在克拉泼电路基础上，在回路电感L两端 并入一个小电容C4(参数值满足C1、C2远大于C4和C3)。
回路的等效电容为
C (C1串C2串C3 )并C4
1
1 1
1
C4
C1C2
C1C2C3 C2C3 C1C3
C4
1
C3 C3
C3
高频电子线路
High-frequency Electronic Circuits
浙江万里学院电子信息学院 高小能
1
第5章 正弦波振荡器
• 不需外加输入信号,便能自行产生输出信号的电路称为 振荡器.

[PPT课件] 高频电子第五章 正弦波振荡器

[PPT课件] 高频电子第五章 正弦波振荡器

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

《高频电子线路》课件—05正弦波振荡器

《高频电子线路》课件—05正弦波振荡器

相位条件判断：
图5.2.2 例5.2.1图
e1 c1 b2 e2 (e1)
可见电路是负反馈，不能产生振荡。
怎样修改才能能产生振荡？
5.2.2 三点式振荡电路
三点式振荡器的工作频率可达到几百兆赫。
一、电路组成法则（相位条件）
在三点式电路中，ＬＣ回 路中与发射极相连接的两个电 抗元件必须为同性质，另外一 个电抗元件必须为异性质。同 时满足 X ce Xbe Xbc 0
Vi
5.1.3 反馈振荡的条件
一、起振条件和平衡条件 由振荡建立过程的起振循环得出，使振幅不断增 长的条件（起振条件）是 Vf Vi 。
1、起振条件
T
josc
Vf Vi
1
或
或表示为
( AF 1)
T (osc ) 1 T 2n
或 AAF1F(振 2幅n起（振相条位件起）振条件）（n=0,1,2,…）
若组成电感三点式，则在振荡频率 fosc2处，应满足
f1 f2 fosc2 f3 或 f2 f1 fosc2 f3
二、 电容三点式电路（又称考毕兹电路，Coplitts）
1、电路分析
Ｌ回路电感
Cb 高
频旁 路电 容
电耦容合回C路1 电C容2
图5.2.5 电容三点式电路 （ａ）原理电路 （ｂ）高频交流等效电路
由（a）到（b）：
C2 C2 Cbe
V f
1 n
Vf
接入系数 n C1
C1 C2
（通常re Re ）
re
1 n2
(re
//
Re )
1 n2
re
由（b） 到（c）：
G
g L
ge
1 RL

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

高频 通信电子线路课件Chapter 5 正弦波振荡器


(Y Z F ) 0
一般Y 和F 对频率的敏感性远小于 Z
(Y Z F ) Z 0
–YF Z Q1 o1 Q2 YF YF o1 1 Q1Q2
即要求选频网络的相频特 性曲线在工作频率附近具有负 的斜率，而并联谐振回路正好 具有负的相频特性。故谐振回 路不但决定了振荡频率，还是 稳定频率的机构。 Q值越大，曲线越陡峭， 振荡器稳定性越好。
三端式LC振荡器有多种形式，主要有：
电感三端式，又称哈特莱振荡器(Hartley)； 电容三端式，又称考毕兹振荡器(Coplitts)； 串联型改进电容三端式，又称克拉泼振荡器(Clapp)； 并联型改进电容三端式，又称西勒振荡器(Selier)。
1、电感反馈三端式振荡器(哈特莱电路)
＋VCC Rb1 v1 Cb Rb2 Ce Re C L L1 L2
§5.3 振荡条件分析
一、振荡器的起振条件
Vo 开环增益Ao V
i
Vf 反馈系数F V
Vs
Vi
放大器
Vo
A（s）
o
Vo 闭环增益A f Vs
Vo Af Vs
Vf
反馈网络 F（s）
Vo Vo Vi Ao Ao V Vf Vi 1 Ao F Vo V f f 1 1 Vi Vi Vo
L 若是理想耦合，则 F 2 L1
电感反馈三端电路的起振条件为：
h fe hie h hie L M ie 1 FR R L2 M h fe R p p p
注：F不可太大，也不可太小，通常1/2～1/8。
电感反馈三端电路的振荡频率为：

高频电子课件第2章


第二章 正弦波振荡器
Cb为基极旁路电容，C1、C2、C3为回路电容。显然，它是 在电容三点式振荡电路的电感支路中串联一个电容,这也是 我们称之为串联改进型的原因。需要说明的是，耦合电容及 旁路电容通常比回路电容高一个数量级以上。在电容C3的
容量的确定上，应满足C3＜＜C1；C3＜＜C2。
回路的总电容为 1 1 1 1 1 C C3 C1 CO C2 Ci C3（2.3-7）
低频电子线路
第二章 正弦波振荡器
2.3.1互感耦合振荡电路
图 2.3-1 互感 耦合 振荡 器
图2.3-1 常见的 互感耦 合振荡 器之一。
低频电子线路
第二章 正弦波振荡器
由于反馈信号是通过电感L1与L2之间的互感得到的，故称之为互 感耦合振荡器。 互感耦合振荡器的相位平衡条的满足取决于互感的极性。换句话 说，就是正反馈的实现取决于互感线圈的同名端。由瞬时极性法 可以判断出图2.3-1的同名端实现的是正反馈。电阻Rb1、Rb2 为基极偏置电阻，其作用是保证电路起振时工作于甲类放大状态， 便于起振。电容Cb为旁路电容，Ce为耦合电容。电路的组态为 共基接法。调谐回路主要由回路C、L1回路构成，接在集电极上。
低频电子线路
第二章 正弦波振荡器
互感耦合振荡器的 优点是:电路结构比较简单、易起振、易调节振荡频
率、输出电压较大。 缺点是:由于分布电容的存在以及变压器的存在，振荡
频率不高，频率的稳定度也不是很高。一般在 高频段较少使用。
低频电子线路
第二章 正弦波振荡器
互感耦合振荡器的调谐回路还可以接在基极和发射极分别如图 2.3-2（a）和(b).
低频电子线路
第二章 正弦波振荡器
2.并联改进型电容三点式振荡电路（西勒电路seiler）
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第五章 正弦波振荡器
振荡器的定义：
振荡器是一种能自动的将直流电源的能量转 变为特定频率和振幅的正弦交变能量的电路。
分类：
•按输出波形分
正弦波振荡器 非正LC振荡器
•按原理、性质分
反馈振荡器 负阻振荡器
用途：•（1）在通信方面：
•（2）医用电疗仪中
5.1 反馈型振荡器的基本原理
所以相位稳定条件是：T
B、当 <0 时，说明Vf 滞后Vi 一个 相角， 使每次经过放大和反馈后Vf 一次比一次滞后Vi ，使 振荡周期增长，频率降低。
所以振荡频率随 的变化关系为： 0
又知：T A F 本身是频率的函数， 若使T 随 的变化具有负斜率变化的特性，即
T
0
osc
则可抵消外界因素 的影响。
图5.1.6 满足相位稳定条件的 T ()特性
5.1.1 振荡的产生
一、并联谐振回路中的自由振荡现象
c (t) VS et cos osct
1 2 Reo C
图5.1.1 并联谐振回路的自由振荡现象 （a）RLC并联谐振回路
osc 1 LC
二、产生无阻尼振荡的方法 RLC并联谐振回路中自由振荡衰减（产生
阻尼振荡）的原因？ 若回路无损耗, 即 Reo→∞，则衰减系数
（2）电路在振荡建立 过程中，若不施加任何外界 条件，放大器将从小信号线 性放大状态过渡到大信号非 线性放大状态，集电极电流 出现非线性失真。
（3）实际电路 电路中RE的作用： 帮助电路由 T AF 1
快速自动调节到平衡时的
T AF 1 的状态，从而缩短
过度过程和减弱管子的非线性工 作程度，以改善输出信号波形， 减少失真。
VBE VBB IB0 RB IE0 RE
产生自偏压效应
图5.1.9 振荡器的 自偏置效应
自偏压效应使振荡器的环路增益T 随 V的i 变化曲线
如图5.1.8中虚线所示。
图5.1.8 放大器的增益A（或T）随Vi变化 的曲线
二、振荡器平衡状态的稳定条件 平衡状态的稳定是指当平衡条件遭到破坏后，电
一、振荡的建立过程
最终将使Vo (Vi )保持恒定不变， 从而形成等幅持续振荡。
根据图5.1.2 知，各信号电压具 有如下关系
A(
j
)
Vo Vi
A()e jA ()
F
(
j
)
Vf Vo
F ()e jF
所以 Vf F( j)Vo A( j)F( j)Vi
环路增益：T j Vf A( j)F ( j) AFe j(AF )
即在平衡点附近，环路增益的幅频特性具有负 斜率变化的规律。
2、相位（频率）稳定条件 (1) 讨论前的有两点说明：
•① d 相位变化必然引起频率变化。
dt
在相同时间内，相位超前，意味着频率必然上升； 相位滞后，必然是频率下降。
因此，相位稳定条件也就是频率稳定条件。
•②角频率 osc 值是根据其相位平衡条件求出的， 所以在此频率 osc 处，经过一个循环，反馈振荡
图5.1.9 振荡器的偏置效应
VBEQ VBB IBQ RB I EQ RE
VBB
VCC RB1 RB2
R
B2
RB RB1 // RB2
起振后，随着 不Vi 断增大， 晶体管进入非线性区，导致电 流 iB、正i负E (半iC周) 不对称，其 的平均分量 增大，IB0使、IE0
IE0 IEQ IE0RE
josc
Vf Vi
1
，满足起振条件。
（2）电路中必须包含非限制性环节以满足平衡
条件（稳幅）的要求。
（3）电路中要有正反馈，满足相位条件。 （4）电路的振荡频率由相位平衡条件确定。即 振荡频率近似等于谐振回路的谐振频率。
4、分析起振过程和平衡过程的要点 （1）电路起振时，放大器工作在小信号线性放
大（甲类）状态，可用小信号等效电路法分析、计算 电路的环路增益。
器的反馈电压 Vf 与 Vi 相位相差 2 ，即环路增益 的相位为 T () 2n (n 0,1, 2,3 )
（2）相位（频率）稳定条件分析
① 设在 osc 处T (osc ) 2n
② 由于外界因素的影响，使
T (osc ) 2n (相位偏移）
A、当 >0时，说明 Vf 超前Vi 一个 相角，使每次 经过放大和反馈后，Vf 一次比一次超前Vi ，振荡周期缩短 振荡频率升高。
2、平衡条件
当 Vf Vi 时（非线性阶段），电路维持等幅 持续振荡。所以，维持等幅振荡的平衡条件为
T (osc ) 1 振幅平衡条件
T (osc ) 2n
相位平衡条件
或表示为
AF 1 振幅平衡条件
A F 2n 相位平衡条件
T (osc ) 应该具有的特性：
图5.1.4 满足起振 条件和平衡条件的 环路增益特性
结论：振荡器起振时，T (osc ) 1,Vi 迅速增长，而后 T (osc )下降，Vi 的增长速度变慢，直到 T (osc ) 1 时，Vi 停止增长，振荡器进入平衡状态。在相应的振幅在
ViA 上维持等幅振荡。
3、起振条件和平衡条件的一般分析
（1）电路合闸通电的瞬间，放大器具有放大功
能，即
T
Vi
5.1.3 反馈振荡的条件
一、起振条件和平衡条件 由振荡建立过程的起振循环得出，使振幅不断增 长的条件（起振条件）是 Vf Vi 。
1、起振条件
T
josc
Vf Vi
1
或
或表示为
( AF 1)
T (osc ) 1 T 2n
或 AAF1F(振 2幅n起（振相条位件起）振条件）（n=0,1,2,…）
→０，回路两端电压为
c (t) VS cos osct（等幅正弦振荡）
所以产生无阻尼振荡的方法是： •正反馈的方法： •负阻法：
5.1.2 反馈型振荡器的原理分析
反馈振荡器的组成框图：
图5.1.3 变压器耦合反馈振荡器 (a)原理电路 (b)交流通路
主 网 络：放大器件和选频网络组成的放大器； 反馈网络：一般是无源器件组成。
路能够在原平衡点附近重新建立起新的平衡。 1.振幅稳定条件：
A点满足：T (osc ) 1
当外界因素的影响，使
图5.1.4 满足起振条件和平衡 条件的环路增益特性
当外界因素的影响，使
图5.1.4 满足起振条件和平衡 条件的环路增益特性
得到振荡器振幅稳定的条件是：
T (osc )
0
Vi
Vi ViA