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007第七章 正弦波振荡器 2010解析

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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。

详解正弦波振荡器

详解正弦波振荡器

详解正弦波振荡器输出信号为正弦波的振荡器称为正弦波振荡器。

正弦波振荡器由放大电路和反馈电路两部分组成，反馈电路将放大电路输出电压的一部分正反馈到放大电路的输入端，周而复始即形成振荡，如图7-2所示。

图7-2 正弦波振荡器原理正弦波振荡器包括变压器耦合振荡器、三点式振荡器、晶体振荡器、RC振荡器等多种电路形式。

1.变压器耦合振荡器变压器耦合振荡器电路如图7-3所示，LC谐振回路接在晶体管VT 集电极，振荡信号通过变压器T耦合反馈到VT基极。

图7-3 变压器耦合振荡器电路正确接入变压器反馈绕组L1与振荡绕组L2的极性，即可保证振荡器的相位条件。

R1、R2为VT提供合适的偏置电压，VT有足够的电压增益，即可保证振荡器的振幅条件。

满足了相位、振幅两大条件，振荡器便能稳定地产生振荡，经C4输出正弦波信号。

变压器耦合振荡器工作原理如图7-4所示。

L2与C2组成的LC并联谐振回路作为VT的集电极负载，VT的集电极输出电压通过变压器T的振荡绕组L2耦合至反馈绕组L1，从而又反馈至VT基极作为输入电压。

图7-4 变压器耦合振荡器原理电路由于VT的集电极电压与基极电压相位相反，所以变压器T的2个绕组L1与L2的同名端接法应相反，使变压器T同时起到倒相作用，将集电极输出电压倒相后反馈给基极，实现了形成振荡所必需的正反馈。

因为并联谐振回路在谐振时阻抗最大，且为纯电阻，所以只有谐振频率f0能够满足相位条件而形成振荡，这就是LC回路的选频作用。

电路振荡频率变压器耦合振荡器的特点是输出电压较大，适用于频率较低的振荡电路。

2.三点式振荡器三点式振荡器是指晶体管的3个电极直接与振荡回路的3个端点相连接而构成的振荡器，如图7-5所示。

3个电抗中，Xbe、Xce必须是相同性质的电抗(同是电感或同是电容)，Xcb则必须是与前两者不同性质的电抗(电容或电感)，才能满足振荡的相位条件。

图7-5 三点式振荡器原理电路三点式振荡器有多种形式，较常用的有电感三点式振荡器、电容三点式振荡器、改进型电容三点式振荡器等。

《计算机电路基础(第二版)》-第7章 正弦波振荡

《计算机电路基础(第二版)》-第7章 正弦波振荡

F＝
0
3．振荡的建立与稳幅 对于图7-2所示电路，要使电路能够自激，并产生持续的 振荡输出，前面已分析，只要选f＝f0＝1/（2πRC），由于 此时满足振荡的相位条件，有可能产生振荡。在接通电源时， 电冲击及电路元件内部噪声提供了很宽频率范围的扰动，其 中也包括有f ＝f0＝1/（2πRC）这样一个频率成分。根据式 （7-12）知，当f ＝f0＝1/（2πRC）时，有Fmax＝1/3，如果选| A |＝Auf ＝1+(Rf /R1)约大于3，则满足|A|＝AF＞1的起振条件，使f＝1/（2πRC） 这种微弱的扰动信号得到放大，正反馈，再放大……，其输出幅度不断 增大，最后受到电路中非线性元件的限制，使振荡幅度自动地稳定下来。 达到稳定状态时，| A |＝Auf＝3，| F |＝1/3，| A F |＝1。 应当注意适当调整负反馈的强弱，使Auf的值约大于3时，输出波形为 正弦波。但如果Auf的值远大于3，则会因振幅的增长，致使运放工作在 非线性区域，导致波形产生非线性失真。为方便调整负反馈的强弱，通 常可在负反馈支路上接入一个电位器。
7.3.1 LC并联谐振回路的特性
图7-5 LC并联谐振回路
图7-5所示的LC并联谐振回路是LC振荡器选频网络中常用 的一种。图7-5中R表示回路的等效损耗电阻（包括电容漏 电、电感的直流电阻等）。由图可知，LC并联谐振回路 的复阻抗为
1 ( R + jωL) jωC Z＝ 1 + ( R + jωL) jω C
7.1.1 自激振荡的条件
在图7-1（a）所示负反馈放大电路的方框图中。当环路 的附加相移为±π时，反相，电路由负反馈变成正反馈。 时，有，电路会产生自激振荡。所以，负反馈放大器产 生自激振荡的实质是：时，使得采用负反馈的手段却得 到一个正反馈的效果。 如果在电路中有意地按图7-1（b）引入正反馈，一般来 说会更容易满足的条件，使电路产生自激。因此，正弦 波振荡电路的方框图实际上也就类似于正反馈放大电路 的方框图，只不过输入信号而已，其电路框图如图7-1 （c）所示。 显而易见，正弦波振荡电路的环路增益仍为。由于电路 无外加输入信号，完全靠反馈信号来维持有一定的正弦 波电压的输出。设电路处于稳定工作状态，在电路结构 和参数确定不变的情况下，要维持不变，必须不变，才 有。由此可得到电路产生稳定自激振荡的条件为

第七章 振荡器(原理)7-1

第七章 振荡器(原理)7-1

T
平衡点
2. 相位稳定条件 讨论相位稳定前应明确两点： （1）正弦振荡 v(t ) Vm cos t 频率和相位的关系
d dt
相位超前，频率必然上升 相位迟后，必然是频率下降
振荡器的相位稳定条件也就是振荡器的频率稳定条件 （2）振荡器的相位平衡条件含义：
T ( j
o sc)
使选频回路Q不受影响——选频特性好
③ 振荡器的环路增益 T 随 V i 的 变化曲线比等偏置电路更陡
振荡器的稳定条件 不稳定？ 振荡器的平衡 稳定？ 1. 振幅稳定条件 初始平衡时，输入
7.1.3
稳定——经过外界扰动，系统能 自动恢复（靠近）到原平衡位置
V i ，环路增益
T=1，反馈 VF T Vi Vi
由环路增益表达式 环路总相移应满足：
T ( j ) A（j ) F ( j ) gm Z ( j ) F
T ( j ) g z ( j ) F 0
m
放大器跨导相移
LC谐振回路相移
0 0
反馈网络相移
振幅稳定条件分析
曲线A
曲线B
振荡曲线
T ~ Vi
起始点 曲线A 平衡点 起始点
T 1 ——自动起振
软激励
0 ——稳定
T 1
T 且 Vi
平衡点
曲线B
T 1 —— 不能起振
T 1 但 Vi T 1 且 Vi
平衡点
硬激励
0 0
平衡点M ： T
不稳定 稳定
平衡点N ：
振荡器的分类
电压控制频率振荡器原理
7.1 反馈型振荡器的基本原理 7.1.1 反馈型振荡器的基本组成与平衡条件 1. 基本组成 反馈型振荡器——基于放大与反馈的机理 带反馈的放大电路 V A( j )V

第七章 正弦波振荡器

第七章 正弦波振荡器

二、
RC振荡器的分类
１、RC桥式振荡器（又叫文氏桥振荡器） ２、RC移相式振荡器
三、
RC振荡器的适用范围
产生低频振荡
四、 RC振荡器的谐振频率
五、
RC串并联选频网络
五、
RC串并联选频网络
当输入信号vi频率等于 选频频率f0时，输出电压vo幅 度达到最高，为vi /3；且相位 差为0。 当输入信号vi频率高于 或低于选频频率f0时，输出电 压vo减小，相移也越大。
交流通路
同时满足２个条件，电路可产生振荡
（４）电路振荡频率
1 fo = 2p LC
而
C1C2 C = C1 C2
同时改变电容C１和Ｃ２,可以调节振荡频率f0
（5）电路特点
Ａ、优点： 输出波形好。 振荡频率较高（可达 100 MHz 以上） Ｂ、缺点： 调节频率不方便。 振荡频率不稳定。
６．改进型电容三点式LC振荡器 (1)改进原因
M 是 L１与 L２ 之间的互感系数。
调节电容C,可以调节振荡频率f0
（5）电路特点
Ａ、优点： 容易振荡。 振荡频率很高（一般可达到几十兆赫）
Ｂ、缺点： 波形失真较大。
５．电容三点式ＬＣ振荡器
(1)电路图 (２)电路结构
Ａ、放大电路：分压式稳定工作点 的放大电路 Ｂ、ＬＣ选频电路：Ｃ１、Ｃ２、Ｌ Ｃ、反馈电路：反馈电容Ｃ２。
由于 C1、C2 的增大，会导致 Q 值下降，且调节振荡频率 时，必须同时改变 C1、C2，实属困难。 为此，在 LC 回路中的电感支路串入一小电容 C3，得到改进的 电容三点式振荡器。
６．改进型电容三点式LC振荡器
(２)电路图 (３)电路结构
Ａ、放大电路：分压式稳定工作点 的放大电路 Ｂ、ＬＣ选频电路：Ｃ１、Ｃ２、Ｌ、 Ｃ３（Ｃ３串联在电感支路，远远 小于Ｃ１、Ｃ２ ） Ｃ、反馈电路：反馈电容Ｃ２。

第7章 正弦波振荡电路解析

第7章 正弦波振荡电路解析

⒊ 起振参数选择
增大三极管β，增大三极管静态工作电流（rbe小）， 适当选取L1L2比值有利于电路起振。
⒋ 特点
⑴ 容易起振； ⑵ 频率调节方便且范围较宽； ⑶ 调节频率不影响反馈系数； ⑷ 波形较差。
适用于几十MHZ以下，对波形要求不高的场合。
7.3.4 电容三点式正弦振荡电路
⒈ 电路组成
⒉ 振荡频率
分析步骤
（１）检查振荡器是否包含放大器、选频网络和反馈网络等基本 组成部分。
（２）检查放大器是否具有放大作用，例如放大器的结构是否合 理、静态工作点是否合适。
（３）分析振荡器是否满足相位平衡条件（或闭合环路是否是正
反馈），既分析是否存在一个频率 f0 ，满足整个环路的相移
AF 2n。如果整个频域中不存在任一个频率满足相位平
f0
2
1 LC
2
1 L C1C2
C1 C2
反馈系数 F = C1/C2
⒊ 起振参数选择
增大三极管β，增大三极管静态工作电流，适当选 取C1C2比值有利于电路起振。
⒋ 特点
① 输出波形好； ② 振荡频率可做到100MHZ以上； ③ 频率调节不便。
调节C1、C2改变频率时，它的反馈系数F也发生变化，这 就使振荡器的振荡条件（主要是振幅条件）发生变化。
并联谐振频率f p
fq 1 2 LqCq
fp
1
fq(1 1 • Cq )
2 Lq CqC0
2 C0
Cq C0
石英晶体主要工作在感性区，即f q＜f ＜f p。
⒋ 石英晶体稳频原因
⑴ 石英晶体物理化学性质十分稳定，外界因素对其影响 很小；
⑵ 石英晶体Q值极高；
⑶
石英晶体的工作频率被限制在f

第七章 正弦波振荡器

使振荡器从静态到动态（即起振）补充能量使振荡达到足够的幅度并能使之稳定下来（防止自A 0判断下图所示两极互感耦合振荡电路能否起振。

振幅条件是可以满足的，所以只要相位条件满足，就可以起振。

利用瞬时极性判断法，根据同名端位置，可以得到：21()e e υυ↓→↓可见电路是负反馈，不能产生振荡。

C oC g L g R g电感性f qf p电感性与振荡器会工作在f fC 1C cC eR b1R b2R eL 1LE cJ TC 2C 1C 2L 1J TOSCf C L >1121π令晶体工作与呈感性则C L ,11荡器构成电感反馈型三端振R b1R b2R cR eC eC oC 1C 2LC bE Cu bi eU E+U BE _各变量的动态变化级回路时,振荡频率也会随之变化,甚至产生频率跳变.这一现象通R b1R b2C bR cR eC eC 1C 2C 3R 2E C负载C 3C 2C 1C e R 1R 2R b2R b1R e R c E cR C RCU 1+U c -U oU 1+UR -U oIIU oU CU 1φφ两种相移网络具有如下特点:相移电路所产生的相移在0—90o 之间,但最大相移不超输出电压幅度也随频率变化而变化,但输出电压总小于输入电压,且相移越大,输出越小,当相移90o 时,输出趋于零.,至少要用三节移相网络,且可以证明相移网络,振荡频率为: )(61不易调整RC f π=I U RR 3R 4R 1R 2C 1C 2u 2+u 1-1/3 RCf π210=Iωφ基于运放的数字时钟振荡器I k形成正反馈基于运放的数字时钟振荡器I k形成正反馈。

正弦波振荡器解析

目录第一章设计任务 (8)一. 设计目的 (8)二. 设计要求和步骤 (8)三.方案设计及选择 (8)1.振荡器的选择 (8)2.信号输出波形的仿真选择 (8)第二章单元电路设计与参数计算 (9)一. LC三点式振荡组成原理图 (10)二．起振条件 (12)三．频率稳定度 (13)四. LC振荡模块设计 (14)第三章总原理图及元器件清单 (15)一．总原理图 (15)二. 元件清单 (17)第四章调试步骤 (18)一. 按设计电路安装元器件 (19)二. 测试点选择 (20)三. 调试 (20)四. 实验结果与分析 (20)五. 频率稳定度 (20)第五章供参考选择的元器件 (21)第六章设计心得和体会 (22)第七章参考文献 (23)第一章设计任务一设计目的(1). 熟悉LC正弦波振荡器的工作原理，以及示波器的原理及用法。

（2）.掌握LC正弦波振荡器的基本设计方法。

(3). 理解LC正弦波振荡回路并掌握LC振荡器的设计，装载，调试，及其主要性能参数的测试方法和如何选择电路的测试点。

(4). 了解外界因素、元件参数对振荡器工作稳定性及频率稳定度的影响情，以便提高振荡器的性能。

二设计要求和步骤(1). 设计一个LC正弦波频振荡器。

(2). 利用三端式振荡器原理产生正弦波信号，采用的具体电路不限。

要求给出所选电路的优点和缺点并通过测量值进行证明。

也可以进行不同三端式振荡器的性能比较。

(3).了解电路分布参数的影响及如何正确选择电路的静态工作点。

（4）.电路的基本原理，LC正弦波振荡器是各种接收机和发射机中一种常见的电路，常用作载波振荡、本振混频振荡等。

其典型形式为“三点式”振荡电路，其电路简单、频率稳定度高，它的工作原理是在正反馈的基础上，将直流电源提供的能量变成正弦交流输出。

（5）选择所需的方案，画出有关的电路原理图。

三方案设计与选择1.振荡器的选择LC振荡器的电路种类比较多，根据不同的反馈方式，又可分为互感反馈振荡器，电感反馈三点式振荡器，电容反馈三点式振荡器，其中互感反馈易于起振，但稳定性差，适用于低频，而电容反馈三点式振荡器稳定性好，输出波形理想，振荡频率可以做得较高。

007第七章-正弦波振荡器-2010解析


LC回路即是振荡回路，又与L1、 M等组成晶体管的正反馈回路， 完成控制作用。 Rb1，Rb2和Re分别为基极偏置 和发射极偏置电阻。Cb和Ce为 旁路与隔直电容。 为了完成正反馈作用，L和L1的 同名端必须分别接到c和e端。
+ -
h参数等效电路分析可得到如下 结论： 振荡器的振荡频率主要取决于 储能回路参数；振荡幅度主要 取决于电路中的非线性器件， 不论初始冲击强还是弱，最终 会达到某一固定值。
0

0
并联谐振回路的相频特性
3） 基本组成部分
从上面的讨论可知，要使反馈振荡器能够产生持续的等幅 振荡，必须满足振荡的起振条件、平衡条件和稳定条件，它们 是缺一不可的。因此，反馈型正弦波振荡器应该包括： 放大电路
正反馈网络 选频网络（选择满足相位平衡条件的一个频率。经常与反馈 网络合二为一。） 稳幅环节 从 AF 1 回到AF 1 幅度稳定 稳定环节 相位稳定
7.5.1
7.5.2
振荡器的平衡条件
振荡器平衡状态和稳定条件
负反馈不产生自激振荡。 正反馈产生自激振 荡。（注意与负反馈 方框图的差别）
F 1 若环路增益 A
Xi + – ＋
Xf
Xid
基本放大 电路 A
Xo
X ， 则X id f
反馈网络 F
F F A AF ，X 仍有稳定的输出。 去掉 X 又 A i o a f a f
Xo
X ， 则X id f
反馈网络 F
，X 仍有稳定的输出。 去掉 X i o F F A ( ) AF ( ) 又 A a f a f
所以等幅振荡条件为
A( ) F ( ) 1

正弦波振荡器29页PPT


三、相位(频率)稳定条件 1．T(osc) 的偏移对振荡频率的影响
① 由相位平衡条件
T(osc) = 2n(n 0，1，2，···)，表明每次放大和反
馈后的电压与原输入电压同相。
② 若某种原因使 T(osc) > 0 ③ 若某种原因使 T(osc) < 0
2．相位(频率)稳定的讨论
① 若某种原因使 T(osc) > 0(即 > osc)，由特性， T() < 0， Vi 的超前势必受到
则：① 振幅平衡条件：环路增益的模 T(osc) = 1
② 相位平衡条件：环路增益的相角
T(osc) = 2n
(n 0，1，2，···)
3．讨论
反馈振荡器需同时满足起振条件与平衡条件：
① 起振时，T(osc) > 1，Vi 迅速增长； ② 随后，T(osc)下降，Vi 的增长速度变慢；
③ 到 T(osc) = 1 时，Vi 停止
② 振荡器有回到平衡状态的趋势。当干扰消失后，能 回到平衡状态。原平衡状态是稳定的。
二、振幅稳定条件
1．稳定过程
若 Vi ViA, T(osc)1，干扰使：
Vi ViA环 路 特 性 T(osc)1 V i T(osc)
最后在新的 ViA 上重新满足平衡条件 T(osc) = 1
Vi ViA环 路 特 性T(osc)1 V i T(osc)
二、平衡条件
1．分析 若在某一频率 osc 上，Vf 与 Vi 同相又等幅，即 Vf Vi
当环路闭合后：
① 主网络将输出正弦振荡电压 Vo ，角频率为 osc 。
② 所需输入电压 Vi 全部由反馈电压 Vf 提供，无需外 加输入电压。
2．平衡条件
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波形及波形的失真
输出功率——能带动一定阻抗的负载 反馈型振荡器 按电路原理分
振荡器的分类
负阻型振荡器
按输出波形分——正弦波、方波、三角波等
由于大多数振荡器都是利用LC回路来产生振荡的，因此应首先研究 LC回路中如何可以产生振荡，作为研究振荡器工作原理的预备知识。 所谓“谐振”，就能量关系而言，是 指：回路中储存的能量是不变的，只是在 电感与电容之间相互转换；外加电动势只 提供回路电阻所消耗的能量，以维持回路 的等幅振荡。 由基尔霍夫定律可得回路方程：
(+)
(-)
(+) I
(+)
Cp
C1 F C2
电容反馈式三端振荡器
振荡频率：
g 0
1 C 1C 2 L C1 C 2
C2
C oe
Cie
L C1
C1 反馈系数：F C 2 Cbe C1 F C2
起振条件：
(Cbe C 2)
AF gmRL F 1
Xo
X ， 则X id f
反馈网络 F
，X 仍有稳定的输出。 去掉 X i o F F A ( ) AF ( ) 又 A a f a f
所以等幅振荡条件为
A( ) F ( ) 1
振幅平衡条件
a () f () 2nπ 相位平衡条件
起振条件
A(0 ) F (0 ) 1
a (0 ) f (0 ) 2nπ
（由弱到强）
随着振幅的增大，放大器工作点左 移，三极管趋于截止，增益下降， 起到稳幅作用。
振荡器起振过程示意图
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，使振幅平衡 （由增到稳） 条件从AF>1过渡到AF=1 。
振荡器平衡条件也可以用电路参数来表示：
yfe Zp F 1
Y Z F 2n
放大器跨导相移 放大器负载相移 反馈网络相移
(n 0,1,2,3 )
1）振幅平衡的稳定条件
要保证外界因素变化时振幅相对稳定，就是要：放大器的放大倍数随 振荡幅度的增大（减小）而减小（增大），工作于非线性状态的有源器件正 好具有这一性能，并且平衡点处斜率越大稳定性越好。
互感耦合调集振荡器
7.3节用瞬变的观点分析了振荡 现象，本节我们从正反馈的观 点来观察振荡现象。
带反馈的 放大电路
反馈振荡器方框图
( j )V A V o i F ( j)V V F o
V V V i s F
反馈放大器的闭环增益:
V A o Af F Vs 1 A
本章要点
1、负阻原理和正反馈原理 2、振荡器的起振条件、平衡条件和稳定条件 3、LC三端振荡器的组成法则和参数计算（反馈系数、振荡频率、起振条 件） 4、石英晶体振荡器的参数计算（反馈系数、振荡频率）
1.定义
缓冲 高频振荡 倍频 高频放大
声音
话筒
音频放大
fo–fs=fi
高 频 高功放 （直流电源未画） 电 路
电路的特点:
1 容易起振 A F
调整频率方便，改变电容调整频率时，不影响反馈系数。
振荡波形不够好，高次谐波反馈较强，波形失真较大。 不适于很高频率工作，分布电容和极间电容并联于L1与 L2两端，F随频率变化而改变。
如果正反馈网络由LC谐振回路中的电容分压电路将输出信 号送回输入回路，所形成的是电容反馈式三端振荡器。
Cie
C2 L C1
Coe
V f
C2
L
V o
C1
回顾LC三端式振荡器的基本电路，发现其电路结构存 在一个规律：晶体管的集电极—发射极（ ce ）之间和基 极—发射极（ be ）之间回路元件的电抗性质相同 ; 它们与 集电极—基极之间 ( bc ) 回路元件的电抗性质相反。它具有 普遍意义吗？下面就此证明。
小结
分析反馈型振荡器时，首先要抓住以下几个要点： （1）包含一个合适偏置的可变增益放大器。 （2）闭合环路是正反馈
保证了： 振荡电路的 合理性
（3）有选频回路
（4）环路增益Af的相频特性为负斜？（起振条件）
（2）按照相位平衡条件计算振荡频率。
振幅稳定条件:
A Vom
0
Vom VomQ
软自激的振荡特性
硬自激的振荡特性
2）相位平衡的稳定条件
相位稳定条件是指相位平衡条件遭到破坏时，相位平衡能重新建 立，且仍能保持相对稳定的振荡频率。
稳定原理：
外部 扰动
频率ω 相位φ
频率ω
(t ) (t )d t

相位平衡条件
( Y Z F ) Z 0
2）相位平衡的稳定条件
( Y Z F ) Z 0
相位平衡条件
1 0 1 jQL 0
A A v v0
Q2 Q1
arctan Q
L di 1 Ri dt C
idt 0
LCR自由振荡电路
解上式可得：
i
V
2 2 0
2L
e
t
(e
2 2 0 t
e
2 2 0 t
)

R 称为回路衰减系数； 0 2L
1 称为回路固有角频率 LC
2 当 2 0 时，回路 电流做周期性变化， 产生自由振荡。其振 荡频率为：
LC回路即是振荡回路，又与L1、 M等组成晶体管的正反馈回路， 完成控制作用。 Rb1，Rb2和Re分别为基极偏置 和发射极偏置电阻。Cb和Ce为 旁路与隔直电容。 为了完成正反馈作用，L和L1的 同名端必须分别接到c和e端。
+ -
h参数等效电路分析可得到如下 结论： 振荡器的振荡频率主要取决于 储能回路参数；振荡幅度主要 取决于电路中的非线性器件， 不论初始冲击强还是弱，最终 会达到某一固定值。
L2 M L1 M
电感反馈式三端振荡器
振荡频率：
1 LC
L2
这是在忽略晶体管集间电容的影响下得出的。
Cie
Coe L1
C
反馈系数：
L2 M L2 F L1 M L1
起振条件：
AF gmRL F 1
V f
V o
L2 C L1
其中，gm为晶体管跨导，RL为总负载。
以上分析了保证振荡器由弱到强地建立起振荡的 起振条件；保证振荡器进入平衡状态、产生等幅振荡 的平衡条件。
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，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。 稳定条件也分为振幅稳定与相位稳定两种。以 下分别讨论之。
第七章 正弦波振荡器
• • • • • • • • • • • • 7.1 概述 7.2 LCR回路中的瞬变现象 7.3 LC振荡器的基本工作原理 7.4 由正反馈的观点来决定振荡的条件 7.5 振荡器的平衡与稳定条件 7.6 反馈型LC振荡器线路 7.7 振荡器的频率稳定问题 7.8 石英晶体振荡器 7.9 负阻振荡器 7.10 几种特殊振荡现象 7.11 集成电路振荡器 7.12 RC振荡器
7.5.1
7.5.2
振荡器的平衡条件
振荡器平衡状态和稳定条件
负反馈不产生自激振荡。 正反馈产生自激振 荡。（注意与负反馈 方框图的差别）
F 1 若环路增益 A
Xi + – ＋
Xf
Xid
基本放大 电路 A
Xo
X ， 则X id f
反馈网络 F
F F A AF ，X 仍有稳定的输出。 去掉 X 又 A i o a f a f
所以等幅振荡条件为
A( ) F ( ) 1
振幅平衡条件
a () f () 2nπ 相位平衡条件
那么振荡器输出信号是如何从无到有，并最终形成等幅振荡的呢？
振荡电路是单口网络，无须输入信号就能起振，起振的信号源来自何处？ 这就是起振条件要解决的问题。
接通电源瞬间引起的电压、电流突变，电路器件内部噪声等。 初始信号中，满足相位平衡条件的某一频率 0的信号应该被保留，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
传输线
调制
fs
高频放大
fs fo
混频
中频放大
fi
检波
F
低频放大
F
本地振荡
不需外加激励，自身将直流电能转换为交流电能。
2.指标与分类
振荡器功能：不需要输入信号控制就能自动的将直流电源的能量 转变为特定频率和振幅的交变能量的电路 频率——频率的准确度与稳定度 振幅——振幅的大小与稳定性 振荡器的指标：
7.6.1 7.6.2 7.6.3
互感耦合振荡器 电感反馈式三端振荡器 (哈特莱振荡器) 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。 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。
为什么 不用共集组态 电路呢？
由于三极管结电容和其它分布电容的存在，在频率较高 而LC回路电容较小时，它们将影响振荡器的稳定性。