通信电子线路 第5章 振荡器课件.ppt

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1、《通信电子线路》(第2版)顾宝良编著5．1引言*5．2反馈振荡器的工作原理*5．3LC正弦波振荡器*5．4振荡器的频率稳定度*5．5晶体振荡器5．6压控振荡器(VCO)5．7集成振荡器5．1引言根据所产生的波形又可以分为正弦波振荡器和非正弦波振荡器；根据输出选频网络的不同，又可分为LC振荡器、RC振荡器和晶体振荡器等等。介绍压控振荡器、集成振荡器以及正交信号的产生。正弦波振荡器广泛用于通信和各种电子设备中，对振荡器提出的主要要求是振荡频率、振荡频率的准确性和稳定性大多数振荡器的输出频率是要求能调变的，图中的LO振荡器，要求有一个输出频率范围。调变的方法一般是将压控可变电抗元件接在振荡

2、器的振荡回路中参与振荡频率的改变，这种振荡器称为压控振荡器(VoltageControlledOscillator，VCO)。其中常用的压控电抗元件是变容二极管。5．6压控振荡器(VCO)1、变容二极管的压控特性变容二极管是利用PN结的结电容随反向电压而变化——压控电抗元件变容二极管符号和特性曲线5．6压控振荡器(VCO)5．6．1变容二极管VCO变容二极管的结电容与控制电压的关系为n：变容指数，其值随半导体掺杂浓度和PN结的结构、工艺不同而不同；Co：外加反向电压uC=0时的结电容值。UD：PN结的内建电位差，硅：UD=0.7V，锗：UD=0.3V左右uC：变容二极管所加反向偏压的

3、绝对值。5．6压控振荡器(VCO)5．6．1变容二极管VCO1、变容二极管的压控特性变容二极管必须处于反偏工作状态5．6压控振荡器(VCO)5．6．1变容二极管VCO2、变容二极管此回路振荡频率：5．6压控振荡器(VCO)5．6．1变容二极管VCO2、变容二极管为了提高VCO的输出频率稳定度，可采用由变容二极管作为压控元件的晶体压控振荡器VCXO。VCXO振荡交流通路VCXO实用电路5．6压控振荡器(VCO)5．6．2晶体压控振荡器VCXOVCXO的缺点是频率调变范围很窄，这是由于晶体电抗特性中的等效感性区很窄的原因。晶体的等效感性区频率范围(fp-fs)为fs的Cq/2C倍。因为C

4、q<

5、从而可使VCXO的频率调控范围增大。5．6压控振荡器(VCO)5．6．2晶体压控振荡器VCXOVCO的主要性能指标:压控灵敏度Ko、相位噪声、频率调控范围等。压控灵敏度定义为单位控制电压引起VCO振荡频率的调控增量，用Ko表示，单位Hz/V。5．6压控振荡器(VCO)5．6．3VCO的主要技术指标5．6压控振荡器(VCO)5．6．3VCO的主要技术指标图中显示这一压控特性为一条非线性曲线，在VCO中心频率fo处的一定范围内线性较好，而在频率的高端和低端线性很差相位噪声低，是VCO的很重要的质量指标，因为它将直接影响通信机本振输出的相位噪声。对fC=100MHz的VCXO，在Δf=10

6、KHz处，相对噪声功率可达到-130dBC/Hz。5．6压控振荡器(VCO)5．6．3VCO的主要技术指标设计VCO时，必须选用低噪声放大器和高Q的LC回路。由于VCXO中的晶体等效为高Q电感。因此VCXO必然是低噪声VCO。谐振振荡器——三点式振荡器(Coplitts电路和Hartley电路)，它们都有一个高Q的LC回路，可以产生频谱纯度高、相位噪声性能好的正弦波。多谐振荡器——通过对储能元件充放电工作产生输出波形的，几乎不需要外接元件，在高频全集成PLL中得到广泛应用。由于缺少高Q滤波回路，输出波形频谱纯度差。5．7集成振荡器集成振荡器按输出波形分集成正弦振荡器(集成谐振振荡器)

7、集成非正弦振荡器(集成多谐振荡器)(又称张弛振荡器)1、积分——施密特型集成压控多谐振荡器积分——施密特压控多谐振荡器原理5．7集成振荡器5．7．1集成压控多谐振荡器施密特触发器受输入触发电平UH、UL的控制,输出占空比为50%的方波uo,uo又将控制开关管T的导通与截止。施密特触发器的传输跳变翻转特性积分电容Ct以恒流Io充电,uA为对称的三角波电压,uo为占空比50%的方波电压。三角波和方波的重复频率取决于uA上升和下降的速度。控制电压uC可调节恒流I