放大器件一般都满足图4.2所示的平衡与稳定的振幅条件，仅 需对起振的振幅条件进行讨论。
(1) 在起振时，放大器应具有正确的直流偏置，开始时应工作 在甲类状态。 (2) 开始起振时，环路增益T应大于1；由于反馈网络F是一个 常数，且小于1，因此要求放大器的增益A大于1/F；对于共射 或者共基组态的放大器，负载设计合理，可以满足这一要求。
gL goe gie gp goe F 2 gie gp
环路谐振时的增益为
T Uf Uc F gmUi F gm F
gmF
Ui Ui
gLUi
gL goe F 2 gie gp
振荡器的振幅起振条件为
gm
≥
1 F
(goe

gp
)

Fgie
gm
≥
1 F
第四章 正弦波振荡器
高频正弦波振荡器在通信系统中起何作用？
反馈型正弦波振荡器如何构成？它的工作应满足什 么条件？
如何识别常用正弦波振荡器类型并判断能否正常工 作？
频率稳定度与哪些因素有关？如何提高频率稳定度？ 为什么晶体振荡器的频率稳定度很高？它如何构成？
放大器
输入为外加激励信号，直流能量转换为按信号规律变化的 交流能量的电路。
瞬时频率稳定度：一般指秒或毫秒时间间隔内的频率相对变 化，这种频率变化一般都具有随机性质。其主要取决于元器 件的内部噪声。
中波广播电台发射机的频率稳定度为 105
电视发射机的频率稳定度为
107
普通信号发生器的频率稳定度为 103~105
标准信号发生器的频率稳定度为 108~109
2.提高频率稳定度的措施
1)减小外界因素变化的影响
采用高稳定度直流稳压电源以减少电源电压的变化；采用恒温或者温度 补偿的方法以抵消温度的变化；采用金属罩屏蔽的的方式减小外界电磁 场的影响；采用密封、抽空等方式以削弱大气压力和湿度变化的影响等。
2)提高回路的标准性
谐振回路在外界因素变化时保持其谐振频率不变的能力称为谐振回 路的标准性，回路的标准性越高，频率稳定度越好。 回路的品质因数Q值越大，则回路的相频特性曲线在谐振点的变化率 越大，其相位越稳定，从相位与频率的关系可得，此时的稳频效果 越好，因此需选择高Q值的回路元件。
4.2 LC三点式正弦波振荡器
以LC谐振回路为选频网络的反馈振荡器称为LC正弦波振荡器 ，常用的电路有互感耦合振荡器和三点式振荡器。互感耦合 振荡器是以互感耦合方式实现正反馈，其振荡频率稳定度不 高，且由于互感耦合元件分布电容的存在，限制了其振荡频 率的提高，只适合于较低频段。三点式振荡器是指LC回路的 三个电抗元件与晶体管的三个电极组成的一种振荡器，使谐 振回路既是晶体管的集电极负载，又是正反馈选频网络，其 工作频率可达到几百兆赫兹，在实际中得到了广泛的应用。
4.1.5 频率稳定度
1、频率稳定度的定义
频率稳定度在数量上通常用频率偏差来表示。频率偏差是指
振荡器的实际频率和标称频率之间的偏差。它可分为绝对偏
差和相对偏差。设f0是标称频率，f是实际工作频率，则定义
绝对频率偏差为： f f1 f0
相对频率偏差为： f f1 f 0
f0
f0
测量时，要取多次测量结果的统计值。
4.2.4 改进型电容三点式振荡器
由于晶体管的输入、输出电容与电容三点式振荡器和电感三 点式振荡器的回路并联，影响回路的等效电抗元件参数。而 晶体管的输入、输出电容受环境温度、电源电压等因素的影 响较大，所以上述两种振荡器的频率稳定度不高，一般在 10-3数量级。为了提高频率稳定度，需要对电路作改进以减 少晶体管输入、输出电容对回路的影响，可以采用削弱晶体 管与回路之间耦合的方法，在电容三点式振荡器的基础上， 得到两种改进型电容反馈式振荡器——克拉泼(Clapp)振荡 器和西勒(Siler)振荡器。
2．相位条件
(1) 对于放大器的起振与平衡的相位条件，都是要求环路是 正反馈。
(2) 对于平衡的稳定条件，要求环路应具有负斜率的相频特 性曲线。
相位平衡的稳定状态负斜率的相频特性取决于选频网络。对于 LC并联谐振网络的阻抗特性以及LC串联谐振回路的导纳特性都 具有负斜率的相频特性，而对于LC并联谐振网络的导纳特性以 及LC串联谐振回路的阻抗特性都具有正斜率的相频特性。
正弦波振荡器 非正弦波振荡器（多谐振荡器等）
按选频回路元件性能分类
LC 振荡器 RC 振荡器 晶体振荡器等
4.1 反馈振荡器的振荡条件分析
4.1.1 反馈振荡器振荡的基本原理
反馈振荡器的原理框图如图4.1所示。反馈振荡器是由放大 器和反馈网络所组成的一个闭环环路，其中反馈网络由无源 器件组成。
图4.1 反馈振荡器的原理框图
相位条件的判别: • 起振和平衡时的相位条件是相同的。 • 相位条件是振荡器正常工作的必要条件。 • 瞬时极性判定方法：
(1) 将环路断开，引入Vi (2) 观察Vf 的瞬时极性,当Vf 与Vi 瞬时极性一 致，即满足相位条件，反之则不满足。
【例4.1】 图4.4所示为一LC振荡器的实际电路，图中反馈网络是由电感
振荡器
振荡器没有外加激励信号，而自动地将直流电源产生的能量 转化为具有一定频率、一定幅度和一定波形的交流信号。振 荡器一般由晶体管等有源器件和具有选频能力的无源网络所 组成。
振荡器的应用十分广泛，振荡器的种类也很多。
按振荡原理分类
反馈振荡器 负阻振荡器
按振荡频率分类
低频振荡器 高频振荡器
按振荡波形分类
般取3～5倍。 该振荡器的振荡频率为
1
1
f0 2
LC 2
L
C1C2
C1 C2
4.2.3 电感三点式振荡器
图4.10(a) 是电感三点式振荡器原理图，4.10(b)是其交流等效电路。 通常电感绕在同一磁芯的骨架上，它们之间存在互感M。
(a) 实用电路
＋
U c
L1 —M
C
—
L2
U f
要求Xbe和Xce 必须同性质。而Xbc必须与Xbe、Xce异性质 。
为了便于记忆，可将上述规则简单的记为“射同它异”。
三点式振荡器有两种基本的电路形式：与发射极相连同为 电容的，称为电容三点式振荡器，也称考必兹(Colpitts) 振荡器，如图4.6(a)所示；与发射极相连同为电感的，称 为电感三点式振荡器，也称哈特莱(Hartley)振荡器，如 图4.6(b)所示。
L和L1之间的互感M来实现，称之为LC互感耦合振荡器，其中电容Cb为 耦合电容，电容Ce为高频旁路电容，都为大电容。画出交流等效电路， 分析该电路满足正反馈时其同名端的位置。
M
UCC
—
C
L
L1
Rb1
+C
M+
L
L1
+
Cb
Rb2
Re
Ce
图4.4 例4.1图
(b)
根据瞬时极性法，当电路满足 正反馈时，其同名端如图4.4(b) 所示。
容 三
以上，对于高频电路来讲，可视
点 式
为短路；高频扼流圈LC比回路电
振 荡
感大一个数量级以上，对于高频
器
电路来讲，可视为断路。由于
Rb1//Rb2比晶体管的输入电阻大很
图 4.8
多 ， 这 里 作 为 断 路 处 理 。 4.8(b)
(b)
是其交流等效电路。
下面分析该电路的起振条件。由于起振时晶体管工作在小信 号线性放大区，因此可用Y参数等效电路，下图是高频小信 号等效电路。
(goe

gp
)

Fgie
为了使电容三点式振荡器易于起振，应选择跨导gm大、
输入输出电阻大的晶体管；反馈系数要合理选择，其一般
选择为0.1～0.5；实践表明，如果选用特征频率fT大于振荡 频率5倍以上的晶体管作为放大器，负载电阻不要太小，反
馈系数选择合理，其一般都是满足起振条件的。为保证放大器有一定大小的度且波形失真小，起振时环路增益一
＋
（b ）
(b) 交流等效电 路
图4.10 电感三点式振荡器
类似于电容三点式振荡器的分析方法，可求得电感三点式
振荡器起振时的条件电容三点式的一致，其：
反馈系数为
F Uf L2 M Uc L1 M
振荡频率为
f0

2
1 LC

2
1 (L1 L2 2M )C
＋
U c
L1 —M
当 Xbe + Xce + Xbc = 0 时，
回路谐振，回路等效为纯电阻，
.
.
.
得到
U
c
与U
.
i
反相。因此
Uf
必须与 U c反相，才能构成正反馈。
通常Q值很高，故回路谐振电流远大于b、c、e极电流
.
.
.
.
故 Uf j I X be ，Uc j I X ce ，为使 Uf 和 Uc 反相，
在图中，忽略Yre、Cie、Coe，忽略晶体管正向传输导纳的相移， 用跨导gm表示。gp表示除晶体管外的电路中所有电导折算到ce两 端的总电导。
反馈系数：
1
F Uf C2 C1
Uc
1
C2
C1
将gie折算到ce端，有
gie

(Uf Uc
)2 gie

F 2 gie
因此放大器总的负载电导为
分别为Xbe、Xce和Xbc，当回路谐振 时，回路等效阻抗为纯电阻，则
jXbc
图4.5 三点式电路结构
X be X ce X bc 0
三个电抗元件不能同时为感抗或容
抗，必须由两种不同性质的电抗元件