皮尔斯振荡器

皮尔斯振荡器原理嘿，朋友们！今天咱来聊聊皮尔斯振荡器原理。

这玩意儿啊，就像是一个神奇的音乐盒，能发出有节奏的信号呢！你看啊，皮尔斯振荡器就像是一个聪明的指挥家。

它能让电路中的各种元件乖乖听话，按照它的节奏一起摇摆。

想象一下，那些电子元件就像是一群小乐手，在指挥家的引领下，演奏出美妙的旋律。

它的核心呢，就是利用了晶体的特性。

晶体就像是一个非常有个性的伙伴，它有自己固定的频率，一旦被激发，就会稳定地发出那个频率的信号。

这就好比一个人有自己独特的口头禅，不管啥时候都能脱口而出。

在皮尔斯振荡器中，晶体和其他元件相互配合，就像好朋友一起合作完成一件大事。

它们一起创造出稳定的振荡信号，这信号就像夜晚的灯塔，为整个电路指引方向。

咱再打个比方，皮尔斯振荡器就像是一个精准的时钟。

它滴答滴答地走着，每一下都那么准确，从不失误。

而这个时钟的秘密就在于它巧妙的设计和元件的搭配。

你说神奇不神奇？这么一个小小的电路结构，竟然能有如此大的作用。

它可以用在各种电子设备中，为它们提供稳定的时钟信号，让这些设备能正常工作。

皮尔斯振荡器的应用那可真是广泛啊！从我们日常用的手机到各种高科技设备，都有它的身影。

它就像是一个默默奉献的幕后英雄，虽然我们可能不太注意到它，但它却一直在为我们的生活提供便利。

而且啊，研究皮尔斯振荡器原理就像是探索一个神秘的宝藏。

你每深入了解一点，就会发现更多的惊喜和奥秘。

这可不是一件枯燥的事情哦，而是充满乐趣和挑战的旅程呢！朋友们，别小看了这个皮尔斯振荡器原理。

它虽然看似简单，却蕴含着无穷的智慧和力量。

它就像一把钥匙，能打开电子世界的大门，让我们看到里面的精彩和奇妙。

所以啊，大家可得好好琢磨琢磨这个神奇的原理，说不定你就能从中发现新的灵感和创意呢！这不就是科技的魅力所在嘛！咱可不能错过这么好的机会呀！。

第9章皮尔斯振荡器Pierce Oscillator(S12XOSCLCPV2)赵洪慷zhaohongkang@ 9.1 Introduction简介The Pierce oscillator (XOSC) module provides a robust, low-noise and low-power clock source. The module will be operated from the VDDPLL supply rail (1.8 V nominal) and require the minimum number of external components . It is designed for optimal start-up margin with typical crystal oscillators.皮尔斯振荡器(XOSC) 模块提供了一个强健、低噪音和低功耗的时钟源。

这种模型由VDDPLL supply rail (1.8 V nominal)操作并且需要提供扩充组件数量的最小值。

它是以典型的晶体振荡器为工具，为最佳的启动margin而设计的。

它的设计就是为了优化启动边缘有典型的晶体振荡器9.1.1 特点①The XOSC will contain circuitry to dynamically control current gain inthe output amplitude.XOSC将控制电路系统去动态的控制获取通用的/现在的???????输出振幅。

②This ensures a signal with low harmonic distortion , low power and goodnoise immunity.这确保了一个信号能够拥有低和谐的失真、低能耗并且能够很好的去除噪音等特点。

③High noise immunity due to input hysteresis输入滞后带来高噪音免疫力④Low RF emissions with peak-to-peak swing limited dynamically低RF发射功率被动态限制在尖峰对尖峰上下间摇摆。

思考题与习题5.1 振荡器是一个能自动将直流电源提供的能量能量转换成交流能量的转换电路，所以说振荡器是一个能量转换器。

5.2 振荡器在起振初期工作在小信号甲类线性状态，因此晶体管可用小信号微变等效电路进行简化，达到等幅振荡时，放大器进入丙类工作状态。

5.3 一个正反馈振荡器必须满足三个条件：起振条件、平衡条件、稳定条件（3）正弦波振荡器的振幅起振条件是；T=A k f >1相位起振条件是2f T A k n ϕϕϕπ=+=;正弦波振荡器的振幅平衡条件是：T=A k f =1,相位平衡条件是：2f T A k n ϕϕϕπ=+=；正弦波振荡器的振幅平衡状态的稳定条件是：0i iAiV V T V =∂<∂，相位平衡状态的稳定条件是:0oscT ωωϕω=∂<∂。

5.4 LC 三点式振荡器电路组成原则是与发射极相连接的两个电抗元件必须性质相同，而不与发射极相连接的电抗元件与前者必须性质相反，且LC 回路满足0ce be cb x x x ++=的条件。

5.5 从能量的角度出发，分析振荡器能够产生振荡的实质。

解：LC 振荡回路振荡在进行电能、磁能相互转换的过程中的能量损耗，由正反馈网络提供补偿，将直流电源提供的直流能量转换为交流输出。

5.6 为何在振荡器中，应保证振荡平衡时放大电路有部分时间工作在截止状态，而不是饱和状态？这对振荡电路有何好处？ 解：之所以将振荡平衡时放大电路有部分时间工作在截止状态，而不是饱和状态是因为在截止状态集电极电流小，功率损耗低。

这样可以保证振荡管安全工作。

5.7 若反馈振荡器满足起振和平衡条件，则必然满足稳定条件，这种说法是否正确？为什么？解：不正确。

因为满足起振条件和平衡条件后，振荡由小到大并达到平衡。

但当外界因素（温度、电源电压等）变化时，平衡条件受到破坏。

若不满足稳定条件，振荡起就不会回到平衡状态，最终导致停振。

5.8 分析图5.2.1(a)电路振荡频率不稳定的具体原因？解：电路振荡频率不稳定的具体原因是晶体管的极间电容与输入、输出阻抗的影响，电路的工作状态以及负载的变化，再加上互感耦合元件分布电容的存在，以及选频回路接在基极回路中，不利于及时滤除晶体管集电极输出的谐波电流成分，使电路的电磁干扰大，造成频率不稳定。

实验一 LC 与晶体振荡器实验一、实验目的1）、了解电容三点式振荡器和晶体振荡器的基本电路及其工作原理。

2）、比较静态工作点和动态工作点，了解工作点对振荡波形的影响。

3）、测量振荡器的反馈系数、波段复盖系数、频率稳定度等参数。

4）、比较LC 与晶体振荡器的频率稳定度。

二、实验预习要求实验前，预习教材：“电子线路非线性部分”第3章：正弦波振荡器；“高频电子线路”第四章：正弦波振荡器的有关章节。

三、实验原理说明三点式振荡器包括电感三点式振荡器（哈脱莱振荡器）和电容三点式振荡器（考毕兹振荡器），其交流等效电路如图1-1。

1、起振条件1）、相位平衡条件：X ce 和X be 必 需为同性质的电抗，X cb 必需为异性质的电抗，且它们之间满足下列关系：2）、幅度起振条件： 图1-1 三点式振荡器式中：q m ——晶体管的跨导，LCX X X X Xc o C L ce be 1 |||| )(=-=+-=ω，即)(Au1* 'ie L oe m q q q Fu q ++>F U——反馈系数，A U——放大器的增益，q ie——晶体管的输入电导，q oe——晶体管的输出电导，q'L——晶体管的等效负载电导，F U一般在0.1~0.5之间取值。

2、电容三点式振荡器1）、电容反馈三点式电路——考毕兹振荡器图1-2是基本的三点式电路，其缺点是晶体管的输入电容C i和输出电容Co对频率稳定度的影响较大，且频率不可调。

L1L1（a）、考毕兹振荡器（b）、交流等效电路图1-2 考毕兹振荡器2）、串联改进型电容反馈三点式电路——克拉泼振荡器电路如图1-3所示，其特点是在L支路中串入一个可调的小电容C3，并加大C1和C2的容量，振荡频率主要由C3和L决定。

C1和C2主要起电容分压反馈作用，从而大大减小了C i和C o对频率稳定度的影响，且使频率可调。

（a ）、克拉泼振荡器 （b ）、交流等效电路图1-3 克拉泼振荡器3）、并联改进型电容反馈三点式电路——西勒振荡器电路如图1-4所示，它是在串联改进型的基础上，在L 1两端并联一个小电容C 4，调节C 4可改变振荡频率。

一、填空1、丙类功率放大器的工作状态有三种，即___ _____、___ _____ 和____ ___状态。

其中，限幅器应工作在___ ____状态，基极调幅应在___ ___状态，功率放大器在 状态，传输效率具有最大值。

2、正弦波振荡器的振幅起振条件是______________ __________,相位平衡条件是___________________。

3、模拟信号的调制方式有___ ___、_____ ___、______ ___分别指用低频信号去控制载波的____ __、____ ____、_________。

其中________和________又统称为调角。

4、混频器是__ __式接收机的重要设备，它可以将接收到的高频信号转换为__ __频信号。

5、LC 谐振回路，失谐时阻抗变_____________,当o f f <时呈__________,o f f >时呈__ _____。

6、模拟信号的调制方式有______、________、_________分别指用低频信号去控制载波的______、________、_________相应的典型解调电路称为________、________、_________。

7、丙类功率放大器的工作状态有三种，即________、________和_______状态。

其中，集电极调幅应在_______状态。

8、超外差接收机通常包含有_________、___________、______________几部分。

9、二极管包络检波器能检波的信号为 。

10、无线电发送设备中常用的高频电路有_ __， __ __,__ ___,______.11、LC 谐振回路，谐振时回路阻抗最____ ____且为_____________,失谐时阻抗变_____________,当o f f <时呈__________,o f f >时呈__ _____。

实验一小信号调谐放大电路一、实验目的1．熟悉THKGP高频电子线路综合实验箱、示波器、扫频仪、频率计、高频信号发生器、低频信号发生器、万用表的使用；2．了解谐振回路的幅频特性分析——通频带与选择性。

3．了解信号源内阻及负载对谐振回路的影响，并掌握频带的展宽。

二、预习要求实验前，预习第一章：基础知识；第二章：高频小信号放大电路；三、实验原理与参考电路高频小信号放大器电路是构成无线电设备的主要电路，它的作用是放大信道中的高频小信号。

为使放大信号不失真，放大器必须工作在线性范围内，例如无线电接收机中的高放电路，都是典型的高频窄带小信号放大电路。

窄带放大电路中,被放大信号的频带宽度小于或远小于它的中心频率。

如在调幅接收机的中放电路中，带宽为9KHz，中心频率为465KHz，相对带宽Δf/f0约为百分之几。

因此，高频小信号放大电路的基本类型是选频放大电路，选频放大电路以选频器作为线性放大器的负载，或作为放大器与负载之间的匹配器。

它主要由放大器与选频回路两部分构成。

用于放大的有源器件可以是半导体三极管，也可以是场效应管，电子管或者是集成运算放大器。

用于调谐的选频器件可以是LC谐振回路，也可以是晶体滤波器，陶瓷滤波器，LC集中滤波器，声表面波滤波器等。

本实验用三极管作为放大器件，LC 谐振回路作为选频器。

在分析时，主要用如下参数衡量电路的技术指标：中心频率、增益、噪声系数、灵敏度、通频带与选择性。

单调谐放大电路一般采用LC回路作为选频器的放大电路，它只有一个LC回路，调谐在一个频率上，并通过变压器耦合输出，图1-1为该电路原理图。

CEcf0.7071u中心频率为f0 带宽为Δf=f2-f1图1-1、单调谐放大电路四、实验内容首先在实验箱上找到本次实验所用到的单元电路，然后接通实验箱电源，并按下+12V总电源开关K1，以及本实验单元电源开关K1100。

1．单调谐放大器增益和带宽的测试。

把K1101和K1102的1和2短接，把扫频仪的输出探头接到电路的输入端（TP 1101），扫频仪的检波探头接到电路的输出端（TP1102），然后在放大器的射极和调谐回路中分别接入不同阻值的电阻，分别测量单调谐放大器的中心频率、增益和带宽，记录并完成表1-1。

《高频电子线路》课程习题集一、计算题1. 已知并联谐振回路的HLμ1=，C=20pF ， 100=Q，求该并联谐振回路的谐振频率0f 、谐振电阻PR 以及通频带7.0BW。

2. 已知并联谐振回路的C=20pF ， 100=Q，并联谐振频率为0f 为35.6MHz ，求该并联谐振回路的电感L 、谐振电阻PR 以及通频带7.0BW。

3. 在图示电路中，谐振频率为10MHz ，有载品质因数10=eQ。

画出其交流等效电路、Y参数等效电路，并求通频带7.0BW。

4. 在图示电路中，谐振频率为30MHz ，有载品质因数20=eQ，画出电路的交流等效电路、Y 参数等效电路，并求通频带7.0BW。

o－5. 在图示电路中，谐振频率为30MHz ，通频带MHzBW27.0=，画出电路的交流等效电路、Y 参数等效电路，并求回路有载品质因数e Q 。

－6. 已知集电极电流余弦脉冲m ax100m AC i=，VV cc24=，VU cm8.22=，试求导通角120θ=︒时集电极电流的直流分量0c I 和基波分量1c m I 、输出功率、直流电源供给功率、效率各为多少？（已知：120θ=︒，0()0.406αθ=，1()0.536αθ=）7. 已知集电极电流余弦脉冲m ax100m AC i=，VV cc 24=，VU cm8.22=，试求导通角70θ=︒时集电极电流的直流分量0c I 和基波分量1c m I 、输出功率、直流电源供给功率、效率各为多少？（已知： 70θ=︒，0()0.253αθ=，1()0.436αθ=） 8. 已知集电极电流余弦脉冲m ax100m AC i=，VV cc24=，VU cm8.22=试求导通角60θ=︒时集电极电流的直流分量0c I 、基波分量1c m I 、输出功率、直流电源供给功率、效率各为多少？（已知：60θ=︒，0()0.22αθ=，1()0.39αθ=） 9. 一谐振功率放大器，C C30VV=，测得C 0100m AI =，c m28VU =，求70θ=︒时e R 、o P 、DP 和C η。

皮尔斯震荡器皮尔斯震荡器（Pierce oscillator，或称皮尔斯晶体震荡器）是一种电子振荡电路，特别适用于配合石英振荡晶体以产生振荡讯号。

得名于发明者：乔治·皮尔斯（George W. Pierce，1872-1956）。

[1][2]皮尔斯震荡器衍生自考毕子振荡器。

现今使用石英晶体进行振荡以产生时钟讯号的数位电路，几乎均使用皮尔斯震荡器电路，因为它电路简单，工作有效而稳定，优于其它型态的石英晶体振荡电路。

皮尔斯震荡器所需零件很少: 一个反相器、一个电阻、一个石英晶体、两个小电容。

石英晶体在此扮演高选择度的滤波元件。

此外，很多IC 已内建反相器与电阻，只要在外部加上石英晶体与两个电容就可以工作。

由于石英晶体频率稳定，此电路成本又很低，因此广泛用于各种消费电子产品之中。

简单的皮尔斯震荡器电路偏压电阻回授电阻 R1可以看成是反相器的偏压电阻，令反相器工作在线性区域而成为高增益的反相放大器，并确保振荡的发生。

不妨这样看: 假设此反相器为理想反相器，输入阻抗无限大、输出阻抗为0，则此电阻将令输入电压与输出电压相等，因而使反相器内的晶体管不会工作在完全导通或完全截止的状态，而是工作在具有增益的中间过渡区域。

共振器石英晶体与C1, C2两电容构成π型网络形式的带通滤波器，约在石英晶体的共振频率上，提供180 度相移与所需的电压增益。

在发生震荡的频率上，石英晶体呈现电感性，可视为是具有高Q 值的电感。

π型网络的180 度相移加上反相器的负增益，合起来成为正的环增益(正回授)，使R1所设定的偏压无法稳定而导致震荡。

隔离电阻有时会在反相器的输出与石英晶体与电容的π型网络间，额外串入一个电阻，把输出与π形网络隔离开来。

此电阻会与C2造成些许额外的相移。

[3]加入这个电阻的主要目的有:1. 抑制高频混附(spurious)振荡，以获得干净的输出讯号。

2. 降低石英晶体的驱动功率，以防止超过石英晶体的容许驱动功率（术语称驱动准位，drive level）而加速老化或造成破损，尤其是对低功率的石英晶体。

RC振荡器工作原理分析案例公式几分钟带你搞定RC振荡器大家好，我是李工，希望大家多多支持我。

在前面我已经给大家介绍了三种振荡器，Colpitts 振荡器、皮尔斯振荡器、哈特利振荡器。

如果错过的话，可以点击下方标题直接跳转。

colpitts振荡器电路图分析，几分钟，立马搞定colpitts振荡器电路皮尔斯振荡器电路工作原理图解，几分钟，立马搞定皮尔斯振荡电路不会设计哈特利振荡器？图文+案例，手把手教你哈特利振荡器设计今天给大家讲一下RC振荡器。

什么是RC振荡器？使用电阻和电容元件的振荡器可以获得良好的频率稳定性和波形，这种振荡器称为RC或者相移振荡器。

RC振荡器是一种正弦振荡器，用于在线性电子元件的帮助下产生正弦波作为输出。

RC振荡器包括一个反馈网络和一个放大器。

RC振荡器的工作原理RC 振荡器的工作原理是利用 RC 网络（如下图所示）提供响应信号所需的相移的电路。

RC 振荡器具有出色的频率稳定性，可以为各种负载产生纯正弦波。

下图左边的电路显示了单个电阻电容网络，其输出电压“超前”输入电压某个角度小于90°。

在纯或理想的单极RC 网络中，它将产生恰好为90 °的最大相移，但由于振荡需要180 °的相移，因此在RC 振荡器设计中必须使用至少两个单极网络。

RC振荡器相移网络然而，实际上每个RC 级很难获得准确的90 °相移，因此我们必须使用更多级联的 RC 级来获得振荡频率所需的值。

电路中的实际相移量取决于电阻 (R) 和电容 (C) 的值，在选定的振荡频率下，相位角( φ ) 如下公式所示。

RC 相位角RC振荡器相位公式其中： X C是电容的容抗，R 是电阻的阻值，而ƒ是频率。

在上面的简单示例中，已选择R和C的值，以便在所需频率下，输出电压领先输入电压约60 °的角度，然后每个连续RC 部分之间的相位角再增加60 °，从而在输入和输出之间产生180 ° (3 x 60 ° )的相位差，如下面的矢量图所示。