11
第4章 正弦波振荡器
解：对于图（a）所示的10MHz晶体振荡器，忽略偏置电阻的 影响，它的等效电路如图（c）示。 按照相位平衡条件，晶体应等效为感抗，应满足ωs<ωo<ωp,属 于并联型晶体振荡器中的皮尔斯振荡电路。 其反馈系数为
12
第4章 正弦波振荡器
对于图（b）所示的25MHz晶体振荡器，忽略偏置电阻 的影响，它的等效电路如图（d）示。
分析能否振荡,振荡频率f1与回路谐振频率有何关系? 解:对并联回路,当外加频率f1<f0(回路谐振频率)时,呈感性. 当外加频率f1>f0(回路谐振频率)时,呈容性 要振荡,应Xce与Xbe同性质,Xbc与Xbe反性质,即
6
第4章 正弦波振荡器
(1)
f 01 f 02 f 03
1 f1 ; 感性 2 L1C1 1 2 L2 C2 f1 ; 感性
200pF
5MHz
470
47MHz
36pF
12pF
图（a）电路是一个并联晶体振荡器，晶体在电路中相当于一 等效的大电感，使电路构成电容反馈振荡器。 图（B）电路是一个串联晶体振荡器，晶体在电路中在晶体串 联频率处等效一个低阻通道，使放大器形成正反馈，满足相位 18 条件，形成振荡。
第4章 正弦波振荡器 3－12 某高频功放工作在临界伏态，通角 θ=75o”，输出功率 为 30 W，Ec=24 V，所用高频功率管的SC=1.67V，管 子能安全工作。 （1）计算此时的集电极效率和临界负载电阻； （2）若负载电阻、电源电压不变，要使输出功率不变。 而提高工作效率，问应如何凋整？ (3）输入信号的频率提高一倍，而保持其它条件不变，问 功放的工作状态如何变化，功放的输出功率大约是多少？ 解:
EC
16
第4章 正弦波振荡器
4－15 图示是两个实用的晶体振荡器线路，试画出它们的交 流等效电路，并指出是哪一种振荡器，晶体在电路中的 作用分别是什么？
题4－15图
17
第4章 正弦波振荡器
解4-15 交流等效电路如下
0.45 ~ 0.55H
20pF 300pF 4.7H
3 / 10pF
10pF
电路类型 并联型—晶体起等效电感的作用 串联型—晶体器选频短路线的作用
3
第4章 正弦波振荡器 5.振荡器中的几种现象 (1)间歇振荡的产生原因是(a)振荡回路的Q较低;(b)自偏 电路放电时间常数过大. 消除方法(1)适当减小RbCb(Ce)的值. (2)适当增大回路Q值. (2)寄生振荡的产生原因有: (1)公用电源电阻的寄生耦合 (2)元器件分布参数形成的寄生耦合; (3)器件内反馈构成寄生振荡回路; (4)正常负反馈环变为正反馈引起的自激振荡. 消除方法(1)电源退耦 (2)合理布局,合理安排元件位置 (3)给振荡器加静电屏蔽或磁屏蔽; (4)负反馈环路中加频率补偿环节.
22
第4章ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ正弦波振荡器 3－16 改正图示线路中的错误，不得改变馈电形式，重新画 出正确的线路。
23
因为 I C1 1i Cmax 1S C (E C U C ) 1 1 1 1 所以P1 = I C1U C 1S C (EC U C )U C 1S CEC U C 1S CU2 C 2 2 2 2
19
第4章 正弦波振荡器
解之得到 UC 1S CE C ( 1S CE C )2 8 1S CP1 2 1S C
2 UC 因为P1 ，所以 2R Lcr
R Lcr
2 UC 20.06 2 6.7 2P1 2 30
20
第4章 正弦波振荡器 （ 2 ）可增加负向偏值，但同时增大激励电压，保证 IC1 不变， 但这样可使导通角减小，效率增加。 （3）由于频率增加一倍，谐振回路失谐，集电极阻抗变小，电 路由原来的临界状态进入欠压状态，输出幅度下降，故使 输出功率和效率都下降。对于2ω的频率，回路阻抗为：
1 (r jL) C 回路阻抗为Z L 1 r j L C 在 0时，Z L1 在 n0时，Z Ln L rC L rC 1 1 jQ n n L rC r 0 1 jQ 0
T (3)振幅稳定条件 U i
相位稳定条件 L
U i U iA
n 0,1, 2,
0

1
0
2.三点式LC振荡器的组成原则 (1)Xce与Xbe同性质 (2)Xbc与Xbe反性质
2
第4章 正弦波振荡器 3.频率稳定度是指频率随时间变化而产生的偏差 稳频措施主要有(1)提高振荡回路的标准性; (2)减小晶体管的影响; (3)提高回路的品质因数; (4)减少电源和负载等的影响. 4.石英晶体振荡器具有很高的频率稳定度,是因为(P113) (1)石英晶体谐振器具有很高的标准性. (2)与有源器件的接入系数很小, (3)具有很高的Q值.
解：交流等效电路如图所示，由图 可知，该电路是串联型晶体振荡器， 其工作频率为晶体的标称频率，即 5MHz。在电路中，晶体起选频短 路线的作用。该晶振的特点是频率 稳定度很高。
10
第4章 正弦波振荡器 例2：图例(a)、(b)分别为10MHz和25MHz的晶体振荡器。试画 出交流等效电路，证明晶体的作用，并计算反馈系数kfv.
2 EC EC 2P1 2 4 1S C
代入数值后得到集电极电压振幅为 24 24 2 2 30 60 UC 12 144 12 8.06 o 2 4 1 (75 )1.67 0.455 1.67 20.06V( 取正值) 集电极效率 U C 20.06 = 0.836 EC 24
分析能否振荡,振荡频率f1与回路谐振频率有何关系?
5
第4章 正弦波振荡器
例1.设(1) L1C1 L2C2 L 3 C3 ;(2) L1C1 L2C2 L 3 C3 ; (3) L1C1 L2C2 L 3 C3 ;(4) L1C1 L2C2 L 3 C3 ; (5) L1C1 L2C2 L 3 C3 ;(6) L1C1 L2C2 L 3 C3 ;
按照相位平衡条件，晶体相当于一个具有高选择性的短路 元件，应满足ωs＝ωo，故属于串联型晶体振荡电路。 其反馈系数为
13
第4章 正弦波振荡器 4－4 试检查图示的振荡器线路，有哪些错误？并加以改正。
Cb
14
第4章 正弦波振荡器 4－4 试检查图示的振荡器线路，有哪些错误？并加以改正。
Ec
15
第4章 正弦波振荡器 4－4 试检查图示的振荡器线路，有哪些错误？并加以改正。
平衡条件 : T ( j ) k ( j ) F ( j ) 1 振幅平衡条件 :| T ( j ) | KF 1 相位平衡条件 : T K F 2n , n 0,1, 2...
1
第4章 正弦波振荡器 (2)起振条件
T ( j ) KF 1
T K F 2n
4
第4章 正弦波振荡器
例1.设(1) L1C1 L2C2 L 3 C3 ;(2) L1C1 L2C2 L 3 C3 ; (3) L1C1 L2C2 L 3 C3 ;(4) L1C1 L2C2 L 3 C3 ; (5) L1C1 L2C2 L 3 C3 ;(6) L1C1 L2C2 L 3 C3 ;
1 f1 ; 容性 2 L3C3
(2)当f01<f1, f02<f1, f03>f1电容三点式(L3C3<L1C1, L3C3<L2C2) 本题中(1)能振荡,电容三点式, f01<f02<f1<f03 (2)能振荡,电感三点式, f01>f02>f1.f03 (3)能振荡,电容三点式, f01=f02<f1<f03 (4)不能振荡,Xbe与Xbc必同性质 (5)不能振荡,Xbe与Xce不能同性质 (6)不能振荡,Xbe、Xce与Xbc均同性质
8
第4章 正弦波振荡器 例1: 一晶体振荡器电路如图所示， （1）画出交流等效电路，指出是何种类型的晶体振荡器。（ 2） 该电路的振荡频率是多少？ （3）晶体在电路中的作用。 （4）该晶振有何特点？
9
第4章 正弦波振荡器
题意分析：画出交流等效电路后，看晶体是回路的一部分，还是反馈网 络的一部分。如果晶体是回路的一部分时，晶体振荡器称为并联型晶振， 晶体起等效电感的作用；晶体是反馈网络的一部分时，晶体振荡器称为 串联型晶振，晶体起选频短路线的作用。对于晶体振荡器电路，其工作 频率可以认为就是晶体的标称频率。
第4章 正弦波振荡器
正弦波振荡器总结
一.基本要求 1.熟悉反馈型振荡器的平衡条件,起振条件和稳定条件 2.掌握LC振荡器的组成原则和电路类型 3.了解频率稳定度的概念,熟悉稳频原理及稳频措施. 4.熟悉晶体振荡器的特点和电路类型. 5.了解LC振荡器中的间歇振荡,寄生振荡等特殊现象的产生原因 及消除措施. 二.主要内容 1.(1)反馈型振荡器
7
第4章 正弦波振荡器 (2)起振条件
T ( j ) KF 1
T K F 2n
T (3)振幅稳定条件 U i
相位稳定条件 L
U i U iA
n 0,1, 2,
0

1
0
2.三点式LC振荡器的组成原则 (1)Xce与Xbe同性质 (2)Xbc与Xbe反性质
L?
21
第4章 正弦波振荡器
所以 ZLn ZL1 1 n 1 1 jQ(n 2 1) 1 jQ n n 2 3Q n 2
ZLn n n 2 2 ZL1 Q(n 2 1) 1 [Q(n 1)]
因此，输出功率下降到原来的2/3Q倍。