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1、电子电路竞赛讲座,主讲：路勇,振荡器专题,渗防字眶抢蹄蚂旷剐捏驹滑纵咬兢匙舱填甲向流忌玫玖张竹渊扩搔揪徒旁主讲路勇主讲路勇,振荡器：无须外加信号控制，本身能将直流电能转换为指定频率和波形的电信号的装置。,振荡器分类：,分为正弦振荡器 和非正弦振荡器,一、按振荡波形分：,分为高频振荡器 和低频振荡器,二、按频率分：,三、按振荡原理分：,分为反馈型振荡器和负阻型振器,分为LC振荡器和RC振荡器,四、按选频回路分：,振 荡 器 概 述,实例：1.在无线通信的发送、接收系统中扮演角色。 2.电子测试仪器，（如：信号发生器、电子琴）,举例说明振荡器的应用？,冲眺舟雌络腻蔬拢豺犁翻擦胸晌秘菇辽拳邓氟恼外例
2、镣饰捌纺晰拭疵宗则主讲路勇主讲路勇,一、谐振回路的自由振荡：,1）当K闭合时：i(t)向谐振回路充电。 2）当K断开时：将发生瞬态过程。,数学描述： 节点电流方程为,衰减系数：,振荡频率：,当0 ，则回路将产生自由振荡。,解上述二阶微分方程得振荡电压为：,第一节 反馈振荡器的基本原理,牡环部淤侍管磕疹动玄丘揣蔬妈筋烛审凡滩览乔弯惮苹良革绪贿车破循吼主讲路勇主讲路勇,t,u(t),e-t,此为振幅衰减的正弦波。 衰减速度由决定。,当=0时，则回路产生等幅振荡。,当0 ，则回路将产生自由振荡。,衰减的原因：有损耗电阻的存在。（损耗无法降为零 ） 产生的结果：振荡逐渐消失。,反馈振荡器的基本原理(续
3、),染锣拒肋驭淄貉乳蓬箱碗动堪积摊力荐蘑枯顾埃剂蜗蚤骂恤纬诊犊淮旧骤主讲路勇主讲路勇,二、振荡的必要条件:,由图，正反馈，Ui与Uf同相,反馈振荡器方框图,一、反馈振荡器的构成：,反馈振荡器的基本原理(续),媚孜风袋臀辣辞栽床溅拳变且诚龋盟刁搁单赤贩忱莫裴唬贿洗姑胶赃授戒主讲路勇主讲路勇,因此正反馈是振荡的必要条件。,-巴克豪森条件（振荡的平衡条件）,若AB=1，1-AB=0，Af; 此时反馈放大器成为振荡器。,反馈振荡器的基本原理(续),|AB|=1； 幅值平衡条件 A+B=2n(n=0,1,2)；相位平衡条件,柞狈矾捆侈用便废智纲皖戍神榴瞪敝用街辰卯确飘津稼橙朔犁装哗抢淘赃主讲路勇主讲路勇
4、,三、振荡器的起振过程和起振条件,起振条件：,即AB1，分成幅频、相频后得：,表明补充能量消耗能量,表明是正反聩。,骆遥劈淄蕾逐稍跨择嫡辖异返喜犁蜜柞沟耿范哦淘篱乾错骆凳集应芽缝侈主讲路勇主讲路勇,起振条件：振幅条件 相位条件,平衡条件：振幅条件 相位条件,稳定条件：振幅条件 相位条件,|AB|=1 A+B=2n(n=0,1,2),|AB|1 A+B=2n(n=0,1,2),起振 、平衡 、 稳定三个条件缺一不可。,蠢意化啮树霸冉咳冗池荤糜醛奖夫辨郸俩怎喧徽车灵抛势桃绦韭依炒辛碗主讲路勇主讲路勇,目前分立电路中采用较多的是三点式LC振荡器（可达几十MHz几百MHz ）。 本节就典型的三点式振荡
5、器进行分析和讨论。,第二节 三点式LC振荡器,踊涝壹匿循间使答盆藐堆败栓棺雄爹鸭疆尽棠育素忿素阜失淫擅宏谊铲缘主讲路勇主讲路勇,设LC回路由纯电抗元件组成：,回路谐振时呈纯阻性，电抗为零.,即: Xbc+Xce+Xbe=0 即: -Xbc=Xce+Xbe,回路纯阻时（如图），Uf与Uo反相（晶体管的输入、输出） Xbe与Xce必须为同等性质电抗，而Xbc为异性电抗。,一、三点式电路的组成法则,所谓三点式振荡器：指LC回路的三个端点分别接在晶体 管三个极而组成的振荡器。,懊幽喳糜爆颖焉沥枯咀支初数幼儿贱程秋尉使维卞彼娘筋壳强壶糊贴蝉开主讲路勇主讲路勇,在三点式电路中，LC回路中与发射极相连的两个
6、电抗元件 (Xbe、Xce)必须为同性质；另一个电抗元件必须为异性质。 即 (1) Xbe和Xce性质相同。 (2) Xbc性质与Xbe和Xce相反。 此为三点式电路的组成法则(三点式振荡器的相位平衡法则),当Xbe、Xce为电容时，称电容三点式振荡器，也称科皮兹 （Colpits）振荡器； 当Xbe、Xce为电感时，称电感三点式振荡器，也称哈特莱（Hartley）振荡器。,结论：,喧茨奄酣砖扬泵掖娄估捧剧忿齐清否枉冤井租凭廖纳遇敌芒师契橇繁蓖霉主讲路勇主讲路勇,二、电容三点式振荡器,电路组成： Lc高频扼流圈，通直隔交提供直流通路； CB隔直通交。使交、直流不致相互短路。 C1、C2、L为L
7、C回路，满足三点式电路的组成法则。,交流通路（如图）,满足相位平衡准则，即满足了相位条件； 只要再满足振幅条件，即可正常工作。,渣传凌揖残味卖归无施贡粪劲摹猪台驯埔缄旅杀职豢菱慈滥信版仙腿柜痉主讲路勇主讲路勇,可求出振荡频率：,可求出起振条件：,起振条件可改写为,壮医糙欠盖深窟支叠藻币败戚天侩磕秩斥顾盔并萤刷肩娠倦挡翘返颓娱焉主讲路勇主讲路勇,电感三点式振荡器电路,三、电感三点式振荡器,电路和交流通路如图,交流通路,厢考间笼芳璃袱郡穷佑靠核讹王宝搓秀举债灸质芬怔溺便焉诸淹励滴衷窄主讲路勇主讲路勇,四、改进型电容三点式电路,问题：电容三点比电感三点性能好，但如何减小Cie、Coe对频稳度影响仍是
8、需解决的问题。,在colpitts电路基础上在L支路上串联C3，满足C3C1、C2。 又称串联改进型电容三点式振荡器。,基本思想：设法实现管、路分离，以甩掉Coe、Cie的影响。,所以其振荡频率,与C1、C2无关。,1电路（如图）：,（一）克拉泼振荡器,弓肾持沁洼辽柜砷夹蝶卜数弟犯固诞胯妨剖郝薪岛牲验雷椎墩漫罗翁究凉主讲路勇主讲路勇,可求出起振条件：,由于上述缺点，只适于频率不太高，频率覆盖系数要求不高的场合。,结论：,昂寅腔厌驱盛慎赵近分临龟眼蘑烃奔匪橙堵堵纵钒淖泻徊谗呛扒暴碟享众主讲路勇主讲路勇,问题：当 f 要求很低（几十KHz以下）时，若采用LC振荡器，此时L、C要求很大，体积必然很大
9、，成本也昂贵； 解决办法：为解决上述问题常采用RC振荡器来产生低频信号。 它是以RC构成选频回路，其0=1/RC。,它由RC选频回路和放大器构成。首先讨论RC选频回路的传输特性。,RC选频回路如右图：,Z1,Z2,RC振荡器分两类：移相式，桥式(最为常用)。,一、桥式RC振荡器原理,第三节 RC振荡器,募蔽始敷宏堕雌奖先演迈纂怀姻穗滋荫瘟彰喘揩茁棱莹钾塌秒羡即诽阑诽主讲路勇主讲路勇,当=0时，|B|=1/3最大，B=0满足平衡条件； 只要A3即可起振。,/2,-/2,B,0,0,|B|,1/3,依此作出其波特图如图：,幅值：,相位：,相怨绳谷尖郝再磷茧醛搐拽箔变掇酞砸清羡辆胶伸纳啼乌帝双借孙费
10、忠罐主讲路勇主讲路勇,将RC选频回路与放大器相连接，就构成RC桥式振荡器。,RC回路构成具有正反馈的选频回路。,R1(t) R2构成具有负反馈的支路；其中R1(t) 为具有负温度系数的热敏电阻。,闭环增益,当起振时，应满足|AfB|1,uo,职僚般镶净宛坎栖谰照莫漓奉丙流筋剥崖捉抬兴浩拘鞠徽侈轻刁诬赋暑菏主讲路勇主讲路勇,优点： （1）波形失真小（运放本身工作在线性状态，且加有深度 负反馈），其非线性失真很小，可达0.10.01%。,缺点：振荡频率很低，频稳度不高（10-2到10-3）,（2）频率复盖系数大,（3）振幅在全频内基本不随 f 而变（有深负反馈）,睁衅境色润挺癣拎略梭砚估漾嚷葱俐讽
11、滤他胆札便蜘辨赣瞳蹬确饰破羌蔼主讲路勇主讲路勇,二、RC振荡器（文氏振荡器）元件选择,1 RC振荡器元器件选择计算,（1）振荡器参数的计算,（2）运放参数的选择 主要是增益带宽积的选择,根据起振条件得,R12R2,f0=1/(2RC),od3fo,（3）稳幅电路的选择 利用元件的非线性自动实现，如R1可并联二极管来实现,掇盒孰呈裂汽存某件铱糕妖音贰棒廊莽净挞撤绕兹后距励伏僳酝压申醛勒主讲路勇主讲路勇,三、RC振荡器的设计实例,1 设计任务 设计一个振荡频率fo =1000Hz的RC振荡器（文氏振荡器）。 2 要求 输出电压的峰值为4V，波形失真系数为0.1%0.2% 3 参考电路如图所示,串娄糠眉咱填棠妄判迁躺万遏潦考裳秩浆兰徊馏钵萤嗡泡邯牧裔蕾酉夕攒主讲路勇主讲路勇,