《LC正弦波振荡器》PPT课件

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1、2005年全国大学生电子设计竞赛(暑期培训班)高频信号发生器根据振荡器产生信号频率的高低,振荡器可分为低频振荡器和高频振荡器,以RC选频网络构成的振荡器产生的信号频率通常<1MHZ,属于低频信号发生器,而LC振荡器产生的信号频率通常>1MHZ,属于高频信号发生器。与RC正弦波振荡电路相似，LC正弦波振荡电路同样包括有放大电路、正反馈网络、选频网络和稳幅电路。只是这里的选频网络是由LC并联谐振电路构成，正反馈网络因不同类型的LC正弦波振荡电路而有所不同。1LC并联谐振电路的频率响应2变压器反馈LC振荡器3电感三点式LC振荡器4电容三点式LC振荡器5石

2、英晶体LC振荡器1LC并联谐振电路的频率响应LC并联谐振电路如图1（a）所示。显然输出电压是频率的函数：（a）LC并联谐振电路图1LC并联谐振电路与并联谐振曲线（b）并联谐振曲线输入信号频率过高，电容的旁路作用加强，输出减小；反之频率太低，电感将短路输出。并联谐振曲线如图1（b）所示。谐振时:谐振频率:谐振时电感支路电流或电容支路电流与总电流之比，称为并联谐振电路的品质因数考虑电感支路的损耗，用R表示，如图2所示。图2有损耗的谐振电路对于图1(b)的谐振曲线，Q值大的曲线较陡较窄，图中Q1＞Q2。并联谐振电路的谐振阻抗谐振时LC并联谐振电路相当一个电

3、阻。2变压器反馈LC振荡电路图3变压器反馈LC振荡电路变压器反馈LC振荡电路如图3所示。LC并联谐振电路作为三极管的负载，反馈线圈L2与电感线圈Ｌ相耦合,将反馈信号送入三极管的输入回路。交换反馈线圈的两个线头，可使反馈极性发生变化。调整反馈线圈的匝数可以改变反馈信号的强度，以使正反馈的幅度条件得以满足。有关同名端的极性请参阅图4。图4同名端的极性变压器反馈LC振荡电路的振荡频率与并联LC谐振电路相同，为起振条件:其中：Ｒ’是折合到ＬＣ回路中与Ｌ串联的等效损耗电阻；Ｍ是Ｌ2与Ｌ的互感。振荡的建立与稳定:直至ＡＦ＝１3电感三点式LC振荡器(哈特莱)图5为

4、电感三点式LC振荡电路。电感线圈L1和L2是一个线圈，2点是中间抽头。如果设某个瞬间集电极电流减小，线圈上的瞬时极性如图所示。反馈到发射极的极性对地为正，图中三极管是共基极接法，所以使发射结的净输入减小，集电极电流减小，符合正反馈的相位条件。图5电感三点式LC振荡器（CB）图6电感三点式LC振荡器（CE）图6为另一种电感三点式LC振荡电路。分析三点式LC振荡电路常用如下方法，将谐振回路的阻抗折算到三极管的各个电极之间，有Zbe、Zce、Zcb,如图7所示。图7三点式振荡器对于图5Zbe是L2、Zce是L1、Zcb是C。可以证明若满足相位平衡条件，Zb

5、e和Zce必须同性质，即同为电容或同为电感，且与Zcb性质相反。对于图6起振条件:其中：ＲL’是折合到ＬＣ回路中与Ｌ并联的等效总损耗电阻；Ｍ是Ｌ1与Ｌ2的互感；Ｌ1约为总匝数的至。振荡频率:电路特点:振荡频率在几十ＭＨZ，易起振,频率调节方便，可调范围大。反馈信号取自Ｌ1,高次谐波较强,波形差。（a）CB组态（b）CE组态图8电容三点式LC振荡电路与电感三点式LC振荡电路类似的有电容三点式LC振荡电路，见图8。4电容三点式LC振荡器(考毕兹)对于图8（b)起振条件:其中：ＲL’是折合到ＬＣ回路中与Ｌ并联的等效总损耗电阻。振荡频率:电路特点:振荡频率较

6、高,达几百ＭＨZ，反馈信号取自电容,高次谐波较弱,波形较好。频率调节较不方便，振荡频率较高时,受三极管极间电容影响而使频率稳定度下降。电容三点式LC振荡器的改进型改进目标:1.提高fo稳定性；2.方便fo的调节。克拉泼振荡器:特点:1.fo稳定度较高；2.Fo在小范围内调节方便；3.fo较高时，vo明显下降；图中C«C1（C2）西勒振荡器：因C3的取值对输出幅度和频率覆盖系数有影响，故这里改用固定电容，避免fo高时输出幅度的下降，而fo的调节则由C完成；另外，采用负温度系数的C还可补偿L的温度系数引起的fo漂移，故运用广泛。例1：图11.13为一个三

7、点式振荡电路试判断是否满足相位平衡条件。(a)(b)图9例题1的电路图例1LC振荡电路的频率稳定度取决于LC谐振回路的品质因数Q（=）的大小，为此，应尽量减小回路的损耗电阻，并增大L/C的值，由于材料、体积的限制，以及分布及杂散电容的影响，一般LC回路的Q值最高只达数百，即便采取各种措施，频率稳定度也难超过10-5的数量级，此时往往采用高Q值的石英晶体谐振器代替一般的LC回路。石英晶体具有较高的L/C值，构成的振荡电路的频率稳定度可达10-6~10-11数量级，故得到广泛的应用。5石英晶体LC振荡电路１.石英谐振器的基本特性和等效电路利用石英晶体作谐

8、振器是因其有压电效应：正压电效应：　　　逆压电效应：机械形变谐振原理：外加交变电压　　机械振动　　表面周期性