第五章正弦波振荡器优秀课件

第5章 正弦波振荡器
振荡器组成
放大器 a. 晶体三极管 b. 场效应管 c. 差分放大器 d. 运算放大器
选频网络 a. LC并联谐振回路 b. RC选频网络 c. 晶体滤波器等
反馈网络 a. 电容分压 b. 电感分压 c. 变压器耦合 d. 电阻分压
第5章 正弦波振荡器
5.2.1 互感耦合振荡器 5.2.2 三端式振荡电路 5.2.3 LC正弦波电路的分析举例
第5章 正弦波振荡器
gm＞ gm min
rC
gL M
◎ r越大，M越小，电路起振所需要的跨导gm就越大。 当M＝0时，起振需要的跨导gm为∞。这表明电路已不再是 振荡器了。
◎ 振荡器的振荡频率和晶体管的参数有关， 也与晶体管的输 入输出电导有关，实际上当振荡频率较高时，管子的极间电 容对高频振荡频率影响较大， 这一点是不希望的， 因为这 些参数与温度有关。
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
第5章 正弦波振荡器
三极管，LC谐振回路
变压器
第5章 正弦波振荡器
1：电路
2：工作原理
3：结论
● 是否可能振荡，取决
于变压器正确的同名端标向
● 是否能起振，在同名端标向正确的前提下，取决于变
压器是否有足够的耦合量M， M L
使振幅平衡条件从 AF>1 到AF=1 。 （由增到稳） End
第5章 正弦波振荡器
当反馈信号等于放大器的输入信号时，振荡电路的输出
电压不再发生变化，电路达到平衡状态。
A
U o U i
,
F
U f U o
A即AV ( j), F即BV ( j),
U f FUo FAUi Ui ,Uo ,U f 即Vi ,Vo ,Vf

波形测试
使用示波器等测试设备，观察输出正弦波的 幅度、频率和波形质量。
频率调整
调整元件参数，使电路产生所需频率的正弦 波。
性能测试
对电路进行长时间运行和极端条件下的测试 ，以确保其稳定性和可靠性。
CHAPTER 05
正弦波振荡电路的应用实例
音频信号源
总结词
正弦波振荡电路在音频信号源中发挥着重要作用，能够产生高质量的音频信号 。
新材料、新工艺在正弦波振荡电路中的应用
新材料的应用
新型半导体材料如碳化硅、氮化 镓等具有更高的电子迁移率和耐 压能力，能够提高正弦波振荡电 路的性能。
新工艺的应用
先进的微纳加工工艺和薄膜工艺 能够实现更小尺寸的正弦波振荡 电路，降低能耗并提高集成度。
正弦波振荡电路与其他领域的交叉融合
生物医疗领域
正弦波振荡电路的发展趋势与展望
高性能正弦波振荡电路的研究与开发
高频率正弦波振荡电路
随着电子技术的快速发展，对正弦波振荡电路的频率要求越 来越高，研究开发高频率、高稳定性的正弦波振荡电路是未 来的重要方向。
低噪声、低功耗电路设计
在便携式电子设备和物联网设备中，低噪声、低功耗的正弦 波振荡电路能够提高设备的性能和延长使用寿命。
稳定性分析
稳定性判定
通过分析正弦波振荡电路的极点和零点分布，判 断系统的稳定性。
相位裕度
衡量系统稳定性的重要参数，表示系统在特定频 率下保持稳定的相位差范围。
增益裕度
与相位裕度类似，增益裕度用于评估系统在特定 频率下保持稳定的增益范围。
相位噪声分析
1 2 3
相位噪声定义
描述正弦波振荡电路输出信号中短期频率稳定性 的指标，通常以dBc/Hz为单位。

自给偏置的设置加速了振荡进入平衡状态的过程。
20
1A F
1 2 3 4
1 F
vb 增加
（讲义上册223）
P'
P
0
vI
上图示出考虑自给偏置影响后，振荡器由起振到平衡的状态变化
过程。振荡器动态工作点的轨迹不是沿图中的实线由起振到达平
衡点P而是沿虚线到达 P ' 点。
自给偏置的设置加速了振荡进入平衡状态的过程。由上图还可看
出，由于在平衡点，虚线的负斜率，比任何恒定偏置的实曲线的
负斜率都大。因此也有利于改善振荡器的稳定性。
21
举例： 5-4（B）
画出互感反馈振荡器的高频等效电路。要使电路能产生振 荡，请注明互感线圈同各端的位置。
R1
C1
Ce L
2
R2 Cb Re
3
VCC C0
••
22
习题十：5-2，5-3，5-4
23
机构。（有源器件──放大器） 一个有助于补充元器件能量损耗和保证振荡器工作稳定
的反馈电路。
一个对振荡强度具有自动调整作用的非线性元件。 事实上，在晶体管正弦振荡器中，晶体管既起着能量变换 的作用，又起着调整和控制振荡强度的非线性作用。
3
（5）分析方法：
由于正弦波振荡器是一个含有非线性元件和储能元件的闭 环系统，或者说是一个非线性动态网络，因此要对它进行 分析，至少需求解一个二阶以上的非线性微分方程。但这类 方程的求解是很烦冗的。
第5章 正弦波振荡器
5.1 引 言 5.2 LC振荡器的基本工作原理 5.3 LC振荡器的电路分析 5.4 振荡器的频率稳定度 5.5 晶体振荡器 5.6 负阻振荡器（*） 5.7 RC振荡器与开关电容振荡器（*） 5.8 特殊振荡现象（*）

第5章正弦波振荡器讲授内容：5.１概述5.２反馈振荡原理5.３ LC振荡器5.４晶体振荡器5.５压控振荡器5.６集成电路振荡器5. 7 实例介绍5.1 概述1、振荡器：不需要外信号激励，自身将直流电能转换为交流电能的装置称为振荡器。

2、特点：无需外加激励信号；输出信号为具有一定频率、波形和振幅的交流信号；使用方便、灵活性大（功率大小、频率高低可调）。

3、分类：按产生的波形不同，分为正弦波振荡器和非正弦波振荡器两大类。

前者产生正弦波，后者产生矩形波、三角波、锯齿波等。

4、正弦波振荡器：产生波形为正弦波，其组成由决定振荡频率的选频网络和维持振荡的正反馈放大器组成，故也称反馈振荡器。

按照选频网络所采用元件的不同，可分为：ＬＣ振荡器、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；正反馈放大器：由晶体管、场效应管等分立器件组成，也可以由集成电路组成，但前者的性能可以比后者做得好些，且工作频率也可以做得更高。

5.2 反馈振荡原理5.2.1并联谐振回路中的自由振荡现象图示为LC并联谐振回路与一个直流电压源US的连接图。

其中Ｒe0是并联回路的谐振电阻。

由电路理论可得：由初始条件，且在欠阻尼条件 下得：其中振荡角频率ω0=1／ ，衰减系数α=。

当谐振电阻较大时，并联谐振回路两端的电压变化是一个振幅按指数规律衰减的正弦振荡。

其振荡波形如图所示。

说明：并联谐振回路中自由振荡衰减的原因在于损耗电阻的存在。

当Ｒe0→∞， 则衰减系数α→０，此时 回路两端电压变化将是一个等幅正弦振荡。

如果采用正反馈的方法，不断地给回路补充能量，使之刚好与Ｒe0上损耗的能量相等，那么就可以获得等幅的正弦振荡，这就是反馈振荡器的基本原理。

5.2.2 振荡过程与振荡条件反馈振荡器是由主网络和反馈网络组成的一个闭合环路，如图所示。

其主网络一般由放大器和选频网络组成, 反馈网络一般由无源器件组成。

一个反馈振荡器必须满足三个条件：1、起振条件：保证接通电源后能逐步建立起振荡。