§ 2-1 概述第二章 正弦波振荡器
§ 2-2 反馈振荡器的工作原理
§ 2-4,晶体振荡器
§ 2-3,LC正弦波振荡器
§ 2-5 RC振荡器和开关电容振荡器
§ 2-1 概述一,振荡器的功能二,振荡器分类三、反馈振荡器的含义与用途
§ 2-1 概述一,振荡器的功能无输入信号情况下，将直流电源的能量转换成按特定频率变化的交流信号的能量二,振荡器分类第二章 正弦波振荡器
1,含义：
2,用途：
凡是从输出信号中取出一部分反馈到输入端作为输入信号，无需外部提供激励信号,能产生等幅正弦 波 输出称为正反馈振荡器
电子设备高频加热设备医疗仪器
发射机 (载波频率 fC）
接收机（本地振荡频率 fL）
仪器仪表振荡源数字系统时钟信号三、反馈振荡器的含义与用途
§ 2-2 反馈振荡器的工作原理一、构成框图二、工作原理,包括平衡条件、起振条件、稳定条件
§ 2-2 反馈振荡器的工作原理一、构成框图回归比（环路增益）
主网络电压增益为,0
i
V
VA
V
正反馈网络反馈系数为 f
o
fv
Vk
V
●
●
●
二、工作原理,包括平衡条件、起振条件、稳定条件
1,平衡条件当 <1时为负反馈放大器因为 放大器转换为振荡器所以，振荡器平衡条件：
即振幅平衡条件：
相位平衡条件：
2,起振条件自给偏置电路起振物理过程
●
●
起振条件即
3,稳定条件幅度稳定条件：
相位稳定条件：
振幅起振条件：
相位平衡条件：
●
●
●
4,结论起振条件：,
平衡条件,,
其中稳定条件,,;其中 A表示平衡点
① 正弦振荡器工作原理包括
② 平衡时,起振时则 Avo>Av说明起振时 Avo最大，永远大于平衡时 Av；
③ 振荡器的静态工作点应设计在软激励状态 （即放大区略偏向截止方向）；
④ 若从起振到稳幅是由晶体管伏安特性的非线性和自给反偏压电路共同作用的结果，则称为 内稳幅；
判断振荡器 是否可能振荡 —— 首先看电路供电是否正确；
二是看是否满足相位平衡条件。
判断振荡器 是否能起振 —— 在满足相位平衡的条件下，还得判断是否满足振幅起振条件
⑤ 判断若是外电路作用达到稳幅，则称为 外稳幅
●
●
§ 2-3,LC正弦波振荡器一、变压器耦合 LC正弦振荡器二、三点式 LC振荡器三、差分对管 LC振荡器和集成 LC正弦振荡器四,LC振荡器频率稳定度五、改进型三点式振荡器
§ 2-3,LC正弦波振荡器一、变压器耦合 LC正弦振荡器
1,电路
2,工作原理
3,结论是否能起振，在同名端标向正确的前提下，取决于变压器 是否有 足够的耦合量 M，
是否可能振荡，取决于变压器 正确的同名端标向正反馈系数,振荡教频率
●
●
●
osc
1
LC
二、三点式 LC振荡器
1,定义：用 LC并联谐振回路作为选频和移相网络的振荡器
LC回路有三个抽头，分别与晶体管三个电极相连。
2,构成原则：
与射极相连的是同性质电抗，不与射极相连的是异性质电抗
（可以证明满足相位平衡条件）
3,工作原理：
若电路设计正确（即处于软激励状态）,假设能起振，即可到达平衡并满足稳定条件 。
由此可见 对三点式振荡器工作原理的讨论,归结为求振荡器是否满足振幅起振的问题 。
4,举例：
求振幅起振思想方法振幅起振条件应满足：
其中：
= =
表示输出等效电导（ 集电极对地等效电导）
即求共基电容三点式振荡器振幅起振条件电路
●
●
●
表示输入等效电导（基极 b对地等效电导）
5,结论：
判断三点式振荡器是否可能振荡的方法：在 电路供电正确前提下,判断电路是否满足 三点式电路的构成原则。
无论是什么形式的三点式振荡器 —— 振幅的起振条件 均应满足：
所不同的仅仅是,,由不同的电路求得的 值也不相同。
即 =
●
●
'
fvmi
fv
1g g gkk
fvk
'
Lg ig
分别求出,,,
例如,共发电容三点式电路振荡角频率 ωosc=1/
不宜太大也不宜太小，否则导致停振。
12//LC C
振幅起振条件,m L f v i
fv
1g g k g
k
●
●
●
●
(若 Re=RL)
1
fv
2
Ck C? '2
L C
11'
Lg R n R
i B
1 1 1
ieieg R hh
,（ ）212' Cn CC
三、差分对管 LC振荡器和集成 LC正弦振荡器
1、差分对管振荡器
① 电路与元件作用元件作用
T1,T2差分对管
C1L1振荡回路
Reo为 L1C1并谐电阻
Cc高频隔直耦合电容
RB构成基极电流回路
CB旁路电容
Io为恒流源电路● ●
② 电路特点
T1与 T2的基极与 T2的集电极,T1 的基极均是 直流同电位，
波形好，谐波少。
a) T1的 C-B与 T2的 C-B接 LC并谐回路,T1的 C-E与 的 C-E之间 良好匹配。
b)
③
因为 vi与 vo同相,vc与 vf同相，
所以 vi与 vf同相,只要能起振，就可以达到平衡。
a)
工作原理
b) 振幅稳定是在 T2截止时实现,LC回路 Q值稳定,使振幅稳定性好，频率稳定度高。 求出振幅起振条 Io>4VT/RL，
其中 RL=RB//Reo//2rbe,RL一定，可见 只要选择合适的
Io即可起振。
c) L1C1为选频移相网络，一定可以 满足相位稳定条件，
所以该电路满足振荡器的起振、平衡和稳定条件芯片内部电路图
① E1648芯片
2、集成振荡器
●
●
内部电路工作原理
② 集成运放振荡器构成原则,与同相端相连为同性抗，不与同相端相连为异性抗。
举例,运放电感三点式振荡器
●
●
四,LC振荡器频率稳定度
1,频率稳定度基本概念
① 与,,有关
i,不变,变
a) 不变,变
2,频率稳定度的分析
b) 不变,变化
ii,不变,变
a) 不变,变
b) 不变,变化
iii,不变,变
o?
o?
o?
o?
osc
osc
i 2osc
1osc
()1 o sc o sc
l im [ ]
o sc o sc
n
n in
ff
f f
② 结论：
3,提高频率稳定度的措施,减少外界因素的影响提高回路标准性五、改进型三点式振荡器
1,与什么因素有关？
因电感 L值固定，要减少极间电容对回路的影响，所以应提高回路电容值,又不影响振荡性能。
osc
osc
()
o
o
●
●
●
●
2,改进型振荡器
① 克拉泼振荡器
a)电路
L不变，提高 C1,C2的值，减小极间电容影响，仍然条件：
1
12f v s c 3o
1
()
C
CCk LC 和保 持 不变
b) 提高频率稳定度的分析：
但 C3不宜太小,否则导致停振，所以克拉泼振荡器是为固定频率的振荡器 。
极间电容引起 回路电容变化了
L不变时，
●
●
●
●
变化量为可调
② 西勒振荡器
a) 电路
L不变，提高 C1,C2值，减小极间电容影响，
保持 不变=
b) 做成 频率可调的振荡器。
，
§ 2-4,晶体振荡器一、概述二、晶体振荡电路频率稳定度 很高，约 ；
§ 2-4,晶体振荡器一、概述
1.定义：用石英晶体谐振器控制并稳定高频振荡频率的振荡器称为晶体振荡（简称晶振）
优点,Qq很高，约 ；
2.石英晶体性能特点
① 物理性能
i 稳定性好：
ii 具有压电效应：
ⅳ 泛音效应若,压电效应较强，称 n 为 n次泛音
（一般采用三次或五次泛音）
iii 振荡频率若,压电效应最强，称 为基频
② 电性能：
i 做一个实验,
电流滞后电压 ；
电流最大，呈纯阻；
电流超前电压 ；
可见 石英晶片等效 的 串联谐振回路。
●
●
● 若在石英晶片两端加一信号源，观察流过晶体的电流与它二端电压的关系现象结论：
b) 性能一般 Lq：几毫亨～几百亨
Cq,10-4 pF～ 10-1pF
rq：几十 Ω～几百 Ω
支架电容 C0为几皮法
i) Qq 很高，
ii) 接入系数 n很小
iii) 具有电抗特性当 时，电抗 x=0呈串联谐振,等效一根短路线，
在串联型晶振电路中等效短路元件；
当 时,电抗 x=∞呈并谐，等效开路；
当 时,电抗 x<0呈容性；
当 时,电抗 x>0呈感性，在晶振电路中 等效
,
因为感性区狭窄，电抗性性陡；
对频率的变化具有极灵敏的补偿能力。所以在晶振电路中，
晶体选择感性区，它等效一个电感元件。
▲
▲
▲
▲
● 结论电感元件
s
sp
二、晶体振荡电路
1,并联型 晶振电路,晶体等效 L
① 皮尔斯振荡器（ JT等效电容三点式中的电感）
例如：
b) 密勒振荡器（ JT等效电感三点式中的一个电感）
使 LC呈电感 L'
例如：
2、串联型晶振电路：有两种电路类型例如电路一,等效短路元件,JT
例如电路二：
§ 2-5 RC振荡器和开关电容振荡器一,RC移相网络二,RC振荡电路
*三、开关电容振荡器
§ 2-5 RC振荡器和开关电容振荡器一,RC移相网络
1,RC超前型网络
2,RC滞后型网络
21超 前 为vv
21滞 后 为vv
3,RC串并联选频网络二,RC振荡电路
1,RC超前型振荡器构成,反相放大器 +三节 RC超前型网络
11,0
3ARC0当 ＝ ＝ 时,则
1
6 RC? osc ＝
h fe振 幅 起 振 的 条 件,>29
2,RC滞后型振荡器
6
RC? osc ＝
hh
R
ie
fe振 幅 起 振 的 条 件,>29
3,RC串并联选频网络振荡器（文氏电桥振荡器）
① 桥路平衡时：
其中：
② 只有 时才能保证起振即,也就是其中：,
RRt12>
1
3k?fv
*三、开关电容振荡器
1,开关电容开关电容振荡器是由 MOS开关,MOS电容和 MOS运算放大器构成的
① MOS开关,是利用工作在可变电阻区的压控电阻特性，
构成性能优良的模拟开关例如 N沟道 MOS管开关
2,开关电容振荡器
② MOS电容,采用 MOS技术制作 电容，称为 MOS电容
③ MOS运算放大器构成,输入级(差动放大 ) 中间驱动级(含频率补偿和电平移位 )
输出级
(射随级 )
① 开关电容文氏电桥振荡器
② 移项式开关电容振荡器
* § 2-6 负阻 振荡器
* § 2-7 寄生振荡和间歇振荡
§ 2-2 反馈振荡器的工作原理
§ 2-4,晶体振荡器
§ 2-3,LC正弦波振荡器
§ 2-5 RC振荡器和开关电容振荡器
§ 2-1 概述一,振荡器的功能二,振荡器分类三、反馈振荡器的含义与用途
§ 2-1 概述一,振荡器的功能无输入信号情况下，将直流电源的能量转换成按特定频率变化的交流信号的能量二,振荡器分类第二章 正弦波振荡器
1,含义：
2,用途：
凡是从输出信号中取出一部分反馈到输入端作为输入信号，无需外部提供激励信号,能产生等幅正弦 波 输出称为正反馈振荡器
电子设备高频加热设备医疗仪器
发射机 (载波频率 fC）
接收机（本地振荡频率 fL）
仪器仪表振荡源数字系统时钟信号三、反馈振荡器的含义与用途
§ 2-2 反馈振荡器的工作原理一、构成框图二、工作原理,包括平衡条件、起振条件、稳定条件
§ 2-2 反馈振荡器的工作原理一、构成框图回归比（环路增益）
主网络电压增益为,0
i
V
VA
V
正反馈网络反馈系数为 f
o
fv
Vk
V
●
●
●
二、工作原理,包括平衡条件、起振条件、稳定条件
1,平衡条件当 <1时为负反馈放大器因为 放大器转换为振荡器所以，振荡器平衡条件：
即振幅平衡条件：
相位平衡条件：
2,起振条件自给偏置电路起振物理过程
●
●
起振条件即
3,稳定条件幅度稳定条件：
相位稳定条件：
振幅起振条件：
相位平衡条件：
●
●
●
4,结论起振条件：,
平衡条件,,
其中稳定条件,,;其中 A表示平衡点
① 正弦振荡器工作原理包括
② 平衡时,起振时则 Avo>Av说明起振时 Avo最大，永远大于平衡时 Av；
③ 振荡器的静态工作点应设计在软激励状态 （即放大区略偏向截止方向）；
④ 若从起振到稳幅是由晶体管伏安特性的非线性和自给反偏压电路共同作用的结果，则称为 内稳幅；
判断振荡器 是否可能振荡 —— 首先看电路供电是否正确；
二是看是否满足相位平衡条件。
判断振荡器 是否能起振 —— 在满足相位平衡的条件下，还得判断是否满足振幅起振条件
⑤ 判断若是外电路作用达到稳幅，则称为 外稳幅
●
●
§ 2-3,LC正弦波振荡器一、变压器耦合 LC正弦振荡器二、三点式 LC振荡器三、差分对管 LC振荡器和集成 LC正弦振荡器四,LC振荡器频率稳定度五、改进型三点式振荡器
§ 2-3,LC正弦波振荡器一、变压器耦合 LC正弦振荡器
1,电路
2,工作原理
3,结论是否能起振，在同名端标向正确的前提下，取决于变压器 是否有 足够的耦合量 M，
是否可能振荡，取决于变压器 正确的同名端标向正反馈系数,振荡教频率
●
●
●
osc
1
LC
二、三点式 LC振荡器
1,定义：用 LC并联谐振回路作为选频和移相网络的振荡器
LC回路有三个抽头，分别与晶体管三个电极相连。
2,构成原则：
与射极相连的是同性质电抗，不与射极相连的是异性质电抗
（可以证明满足相位平衡条件）
3,工作原理：
若电路设计正确（即处于软激励状态）,假设能起振，即可到达平衡并满足稳定条件 。
由此可见 对三点式振荡器工作原理的讨论,归结为求振荡器是否满足振幅起振的问题 。
4,举例：
求振幅起振思想方法振幅起振条件应满足：
其中：
= =
表示输出等效电导（ 集电极对地等效电导）
即求共基电容三点式振荡器振幅起振条件电路
●
●
●
表示输入等效电导（基极 b对地等效电导）
5,结论：
判断三点式振荡器是否可能振荡的方法：在 电路供电正确前提下,判断电路是否满足 三点式电路的构成原则。
无论是什么形式的三点式振荡器 —— 振幅的起振条件 均应满足：
所不同的仅仅是,,由不同的电路求得的 值也不相同。
即 =
●
●
'
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分别求出,,,
例如,共发电容三点式电路振荡角频率 ωosc=1/
不宜太大也不宜太小，否则导致停振。
12//LC C
振幅起振条件,m L f v i
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●
●
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(若 Re=RL)
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三、差分对管 LC振荡器和集成 LC正弦振荡器
1、差分对管振荡器
① 电路与元件作用元件作用
T1,T2差分对管
C1L1振荡回路
Reo为 L1C1并谐电阻
Cc高频隔直耦合电容
RB构成基极电流回路
CB旁路电容
Io为恒流源电路● ●
② 电路特点
T1与 T2的基极与 T2的集电极,T1 的基极均是 直流同电位，
波形好，谐波少。
a) T1的 C-B与 T2的 C-B接 LC并谐回路,T1的 C-E与 的 C-E之间 良好匹配。
b)
③
因为 vi与 vo同相,vc与 vf同相，
所以 vi与 vf同相,只要能起振，就可以达到平衡。
a)
工作原理
b) 振幅稳定是在 T2截止时实现,LC回路 Q值稳定,使振幅稳定性好，频率稳定度高。 求出振幅起振条 Io>4VT/RL，
其中 RL=RB//Reo//2rbe,RL一定，可见 只要选择合适的
Io即可起振。
c) L1C1为选频移相网络，一定可以 满足相位稳定条件，
所以该电路满足振荡器的起振、平衡和稳定条件芯片内部电路图
① E1648芯片
2、集成振荡器
●
●
内部电路工作原理
② 集成运放振荡器构成原则,与同相端相连为同性抗，不与同相端相连为异性抗。
举例,运放电感三点式振荡器
●
●
四,LC振荡器频率稳定度
1,频率稳定度基本概念
① 与,,有关
i,不变,变
a) 不变,变
2,频率稳定度的分析
b) 不变,变化
ii,不变,变
a) 不变,变
b) 不变,变化
iii,不变,变
o?
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osc
osc
i 2osc
1osc
()1 o sc o sc
l im [ ]
o sc o sc
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ff
f f
② 结论：
3,提高频率稳定度的措施,减少外界因素的影响提高回路标准性五、改进型三点式振荡器
1,与什么因素有关？
因电感 L值固定，要减少极间电容对回路的影响，所以应提高回路电容值,又不影响振荡性能。
osc
osc
()
o
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●
●
●
●
2,改进型振荡器
① 克拉泼振荡器
a)电路
L不变，提高 C1,C2的值，减小极间电容影响，仍然条件：
1
12f v s c 3o
1
()
C
CCk LC 和保 持 不变
b) 提高频率稳定度的分析：
但 C3不宜太小,否则导致停振，所以克拉泼振荡器是为固定频率的振荡器 。
极间电容引起 回路电容变化了
L不变时，
●
●
●
●
变化量为可调
② 西勒振荡器
a) 电路
L不变，提高 C1,C2值，减小极间电容影响，
保持 不变=
b) 做成 频率可调的振荡器。
，
§ 2-4,晶体振荡器一、概述二、晶体振荡电路频率稳定度 很高，约 ；
§ 2-4,晶体振荡器一、概述
1.定义：用石英晶体谐振器控制并稳定高频振荡频率的振荡器称为晶体振荡（简称晶振）
优点,Qq很高，约 ；
2.石英晶体性能特点
① 物理性能
i 稳定性好：
ii 具有压电效应：
ⅳ 泛音效应若,压电效应较强，称 n 为 n次泛音
（一般采用三次或五次泛音）
iii 振荡频率若,压电效应最强，称 为基频
② 电性能：
i 做一个实验,
电流滞后电压 ；
电流最大，呈纯阻；
电流超前电压 ；
可见 石英晶片等效 的 串联谐振回路。
●
●
● 若在石英晶片两端加一信号源，观察流过晶体的电流与它二端电压的关系现象结论：
b) 性能一般 Lq：几毫亨～几百亨
Cq,10-4 pF～ 10-1pF
rq：几十 Ω～几百 Ω
支架电容 C0为几皮法
i) Qq 很高，
ii) 接入系数 n很小
iii) 具有电抗特性当 时，电抗 x=0呈串联谐振,等效一根短路线，
在串联型晶振电路中等效短路元件；
当 时,电抗 x=∞呈并谐，等效开路；
当 时,电抗 x<0呈容性；
当 时,电抗 x>0呈感性，在晶振电路中 等效
,
因为感性区狭窄，电抗性性陡；
对频率的变化具有极灵敏的补偿能力。所以在晶振电路中，
晶体选择感性区，它等效一个电感元件。
▲
▲
▲
▲
● 结论电感元件
s
sp
二、晶体振荡电路
1,并联型 晶振电路,晶体等效 L
① 皮尔斯振荡器（ JT等效电容三点式中的电感）
例如：
b) 密勒振荡器（ JT等效电感三点式中的一个电感）
使 LC呈电感 L'
例如：
2、串联型晶振电路：有两种电路类型例如电路一,等效短路元件,JT
例如电路二：
§ 2-5 RC振荡器和开关电容振荡器一,RC移相网络二,RC振荡电路
*三、开关电容振荡器
§ 2-5 RC振荡器和开关电容振荡器一,RC移相网络
1,RC超前型网络
2,RC滞后型网络
21超 前 为vv
21滞 后 为vv
3,RC串并联选频网络二,RC振荡电路
1,RC超前型振荡器构成,反相放大器 +三节 RC超前型网络
11,0
3ARC0当 ＝ ＝ 时,则
1
6 RC? osc ＝
h fe振 幅 起 振 的 条 件,>29
2,RC滞后型振荡器
6
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3,RC串并联选频网络振荡器（文氏电桥振荡器）
① 桥路平衡时：
其中：
② 只有 时才能保证起振即,也就是其中：,
RRt12>
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*三、开关电容振荡器
1,开关电容开关电容振荡器是由 MOS开关,MOS电容和 MOS运算放大器构成的
① MOS开关,是利用工作在可变电阻区的压控电阻特性，
构成性能优良的模拟开关例如 N沟道 MOS管开关
2,开关电容振荡器
② MOS电容,采用 MOS技术制作 电容，称为 MOS电容
③ MOS运算放大器构成,输入级(差动放大 ) 中间驱动级(含频率补偿和电平移位 )
输出级
(射随级 )
① 开关电容文氏电桥振荡器
② 移项式开关电容振荡器
* § 2-6 负阻 振荡器
* § 2-7 寄生振荡和间歇振荡
