第四章 正弦波振荡器第一节 概述定义：自激振荡器是指无外加激励，就能自行产生交流信号输出的一种电路。
分类：正弦波振荡器、张驰振荡器。
正弦波振荡器分类：互感耦合振荡器、三点式LC振荡器、石英晶体振荡器、压控振荡器、RC振荡器应用场合：载波发生器、信号发生器、本振电路
第二节 互感耦合振荡器一、电路
（参见P132图3-1）
1．组成（四部分）
放大电路（BG）、选频电路(L1C1)、反馈电路(L1L2)、稳幅电路
2．各部分的作用说明：①晶体管b、c极分别接L1L2的异名端；
②稳幅靠放大器的非线性来实现。
二、工作原理
1．假设有一个原始信号ub，其被多次放大：
ub——uc（反相）——u’b——u’c（反相）——……无限循环下去。uc越来越大，以至达到一个稳定值。
2．原始信号ub的由来电源接通——脉冲电流（含多种频率）——选频得uc (fo=)——ub
三、振荡过程与条件
1．过程
①起振过程：uc从无到有并逐渐增大。
②平衡过程：uc不会无限增大，最终达到一个稳定值（Au逐渐减小）。
2．条件
①起振条件：相位φA+φF＝3600；幅度Aukf＞1
②平衡条件：相位φA+φF＝3600；幅度Aukf＝1
四、振荡频率
fo=，调整C1改变频率。
五、放大器的非线性放大器的增益Au不是常数，随输入信号的增大而逐渐减小。
原因：
①随输入信号的增大放大器由欠压区过渡到过压区，集电极电流出现凹陷，基波分量增加缓慢。
②自偏效应。
六、特点优点：电路简单缺点：工作频率不高；频率稳定度差；反馈系数不易调整，kf=。
第三节 三点式LC振荡器一、电感三点式振荡器
“哈特利”电路。
1．电路（参见P143图3-11）
两个电感，一个电容。
注意电感的位置：发射极与基极、发射极与集电极。
2．相位条件电路变形，采用相量分析法得到：φA+φF＝3600
3．振幅条件
①反馈系数
kf=，改变L1、L2可以改变kf。
反馈系数的取值：
kf越大，越容易起振；kf过大，Au会下降，选择性变差，转化效率降低。
kf增大——接入系数增大——（晶体管输入阻抗不变）谐振回路谐振阻抗减小——Au下降，选择性变差，转化效率降低。
kf取值（0.01～0.5）。
②振幅条件一般的，Au在几十到一百以上，容易满足Aukf≥1。
4．振荡频率
fo=，调整C改变频率。
其中，L=L1+L2
5．特点优点：频率与反馈系数独立可调。
缺点：波形不好。反馈网络相当于一个高通滤波器，不能抑制高次谐波。
二、电容三点式振荡器
“考毕兹”电路。
1．电路（参见P140图3-8）
两个电容，一个电感。
注意电容的位置：发射极与基极、发射极与集电极。
2．相位条件电路变形，采用相量分析法得到：φA+φF＝3600
3．振幅条件
①反馈系数
kf=，改变C1、C2可以改变kf。
②振幅条件一般的，Au在几十到一百以上，容易满足Aukf≥1。
4．振荡频率
fo=，调整C改变频率。
其中，C=。
5．特点优点：波形好。反馈网络相当于一个低通滤波器，能抑制高次谐波。
缺点：频率与反馈系数不独立可调。
第四节 改进型电容三点振荡器一、串联改进型电容三点振荡器
“克拉泼”电路。
1．电路（参见P150图3-19）
在L支路上串联一个可变电容C。
2．相位条件如同电容三点振荡器：φA+φF＝3600
3．振幅条件
①反馈系数
kf=，改变C1、C2可以改变kf。
②振幅条件一般的，Au在几十到一百以上，容易满足Aukf≥1。
4．振荡频率
fo=，调整C改变频率，对kf无影响。
其中，C∑=
当C<<C1、C<<C2时，C∑=C，
fo=
5．特点优点：波形好、频率与反馈系数独立可调。
缺点：①C变小，改变了接入系数，Au下降，甚至停振；
②C太小，fo的变化范围小；
③波段内振幅不稳，Au与fo的三次方成反比。
二、并联改进型电容三点振荡器
“西勒”电路。
1．电路（参见P152图3-21）
在串联改进型电容三点振荡器基础上，L两端并联一个可变电容C。
2．相位条件如同电容三点振荡器：φA+φF＝3600
3．振幅条件
①反馈系数
kf=，改变C1、C2可以改变kf。
②振幅条件一般的，Au在几十到一百以上，容易满足Aukf≥1。
4．振荡频率
fo=，调整C改变频率，对kf无影响。
其中，C∑=+C
当C3<<C1、C3<<C2时，C∑=C+C3。
5．特点优点：①波形好、频率与反馈系数独立可调；
②fo的变化范围大，波段内振幅较稳。
缺点：Au与fo成正比。
第五节 石英晶体振荡器石英晶体振荡器是用石英晶体谐振器来控制振荡频率的一种振荡器，是目前频率稳定度最高的振荡器。
一、石英晶体基本特性基本成分：SiO2
工作机理：压电效应
1．电路符号及等效电路电路符号：
等效电路：复杂的并联谐振电路。
2．电抗特性曲线当f>fp或f<fs时，容性；
fs<f<fp时，感性；
f=fs时，短路；
f=fp时，开路。
二、并联型晶体振荡器晶体的作用：电感 （三种电路结构）
振荡频率：fs<fo<fp
三、串联型晶体振荡器晶体的作用：短路线振荡频率：fo =fs
第六节 压控振荡器引出：以上振荡器的安装不便、调节不准确、稳定性较差。用变容二极管代替电容，引出了压控振荡器。
一、变容二极管调谐原理
1．变容二极管
说明：变容二极管应用反向偏压区域，因为此区域可调范围大（0～6伏），而正向偏压区域可调范围小（0～0.6伏）。
2．变容二极管调谐
第七节 RC振荡器引出：以上振荡器振荡频率不能太低，不能满足低频率的要求。RC振荡器频率较低。
分类：移相式振荡器、文氏桥式振荡器一、移相式振荡器
1．RC移相网络
①相位越前网络
RC串联，电阻输出。输出电压越前于输入电压：φ1=arctg。
②相位滞后网络
RC串联，电容输出。输出电压滞后于输入电压：φ2=arctg。
说明：①φ1、φ2都小于900，要想得到1800的相移，至少三级移相器。
②只能在某一频率上得到1800的相移。
2．RC移相振荡器电路：（参见P169图3-38）
相位条件：φF=1800
φA+φF＝3600
振幅条件：只要晶体管电流放大倍数β大于29即可。
振荡频率：fo1= （越前网络）
fo2= （滞后网络）
改变RC的值改变频率。
电路特点：①结构简单，价格便宜；
②滤波性能差，波形不好，幅度不稳定，频率调整范围窄。
思考题：
各参数不变，增加移相器的级数，振荡频率如何变化？
越前：频率升高；
滞后：频率降低。
二、文氏桥式振荡器采用RC串并网络作为反馈网络。
1．RC串并网络反馈系数：
当ω=ωo=时，kf=（最大值），φF=00。
说明：网络有较强的选频能力。
2．RC桥式振荡器电路：（参见P172图3-41）
相位条件：φF=00
φA+φF＝3600
振幅条件：只要晶体管电压放大倍数Au大于3即可。
振荡频率：fo=
改变RC的值改变频率。
电路特点：滤波能力强，输出波形好，幅度稳定，频率调整范围宽。
分类：正弦波振荡器、张驰振荡器。
正弦波振荡器分类：互感耦合振荡器、三点式LC振荡器、石英晶体振荡器、压控振荡器、RC振荡器应用场合：载波发生器、信号发生器、本振电路
第二节 互感耦合振荡器一、电路
（参见P132图3-1）
1．组成（四部分）
放大电路（BG）、选频电路(L1C1)、反馈电路(L1L2)、稳幅电路
2．各部分的作用说明：①晶体管b、c极分别接L1L2的异名端；
②稳幅靠放大器的非线性来实现。
二、工作原理
1．假设有一个原始信号ub，其被多次放大：
ub——uc（反相）——u’b——u’c（反相）——……无限循环下去。uc越来越大，以至达到一个稳定值。
2．原始信号ub的由来电源接通——脉冲电流（含多种频率）——选频得uc (fo=)——ub
三、振荡过程与条件
1．过程
①起振过程：uc从无到有并逐渐增大。
②平衡过程：uc不会无限增大，最终达到一个稳定值（Au逐渐减小）。
2．条件
①起振条件：相位φA+φF＝3600；幅度Aukf＞1
②平衡条件：相位φA+φF＝3600；幅度Aukf＝1
四、振荡频率
fo=，调整C1改变频率。
五、放大器的非线性放大器的增益Au不是常数，随输入信号的增大而逐渐减小。
原因：
①随输入信号的增大放大器由欠压区过渡到过压区，集电极电流出现凹陷，基波分量增加缓慢。
②自偏效应。
六、特点优点：电路简单缺点：工作频率不高；频率稳定度差；反馈系数不易调整，kf=。
第三节 三点式LC振荡器一、电感三点式振荡器
“哈特利”电路。
1．电路（参见P143图3-11）
两个电感，一个电容。
注意电感的位置：发射极与基极、发射极与集电极。
2．相位条件电路变形，采用相量分析法得到：φA+φF＝3600
3．振幅条件
①反馈系数
kf=，改变L1、L2可以改变kf。
反馈系数的取值：
kf越大，越容易起振；kf过大，Au会下降，选择性变差，转化效率降低。
kf增大——接入系数增大——（晶体管输入阻抗不变）谐振回路谐振阻抗减小——Au下降，选择性变差，转化效率降低。
kf取值（0.01～0.5）。
②振幅条件一般的，Au在几十到一百以上，容易满足Aukf≥1。
4．振荡频率
fo=，调整C改变频率。
其中，L=L1+L2
5．特点优点：频率与反馈系数独立可调。
缺点：波形不好。反馈网络相当于一个高通滤波器，不能抑制高次谐波。
二、电容三点式振荡器
“考毕兹”电路。
1．电路（参见P140图3-8）
两个电容，一个电感。
注意电容的位置：发射极与基极、发射极与集电极。
2．相位条件电路变形，采用相量分析法得到：φA+φF＝3600
3．振幅条件
①反馈系数
kf=，改变C1、C2可以改变kf。
②振幅条件一般的，Au在几十到一百以上，容易满足Aukf≥1。
4．振荡频率
fo=，调整C改变频率。
其中，C=。
5．特点优点：波形好。反馈网络相当于一个低通滤波器，能抑制高次谐波。
缺点：频率与反馈系数不独立可调。
第四节 改进型电容三点振荡器一、串联改进型电容三点振荡器
“克拉泼”电路。
1．电路（参见P150图3-19）
在L支路上串联一个可变电容C。
2．相位条件如同电容三点振荡器：φA+φF＝3600
3．振幅条件
①反馈系数
kf=，改变C1、C2可以改变kf。
②振幅条件一般的，Au在几十到一百以上，容易满足Aukf≥1。
4．振荡频率
fo=，调整C改变频率，对kf无影响。
其中，C∑=
当C<<C1、C<<C2时，C∑=C，
fo=
5．特点优点：波形好、频率与反馈系数独立可调。
缺点：①C变小，改变了接入系数，Au下降，甚至停振；
②C太小，fo的变化范围小；
③波段内振幅不稳，Au与fo的三次方成反比。
二、并联改进型电容三点振荡器
“西勒”电路。
1．电路（参见P152图3-21）
在串联改进型电容三点振荡器基础上，L两端并联一个可变电容C。
2．相位条件如同电容三点振荡器：φA+φF＝3600
3．振幅条件
①反馈系数
kf=，改变C1、C2可以改变kf。
②振幅条件一般的，Au在几十到一百以上，容易满足Aukf≥1。
4．振荡频率
fo=，调整C改变频率，对kf无影响。
其中，C∑=+C
当C3<<C1、C3<<C2时，C∑=C+C3。
5．特点优点：①波形好、频率与反馈系数独立可调；
②fo的变化范围大，波段内振幅较稳。
缺点：Au与fo成正比。
第五节 石英晶体振荡器石英晶体振荡器是用石英晶体谐振器来控制振荡频率的一种振荡器，是目前频率稳定度最高的振荡器。
一、石英晶体基本特性基本成分：SiO2
工作机理：压电效应
1．电路符号及等效电路电路符号：
等效电路：复杂的并联谐振电路。
2．电抗特性曲线当f>fp或f<fs时，容性；
fs<f<fp时，感性；
f=fs时，短路；
f=fp时，开路。
二、并联型晶体振荡器晶体的作用：电感 （三种电路结构）
振荡频率：fs<fo<fp
三、串联型晶体振荡器晶体的作用：短路线振荡频率：fo =fs
第六节 压控振荡器引出：以上振荡器的安装不便、调节不准确、稳定性较差。用变容二极管代替电容，引出了压控振荡器。
一、变容二极管调谐原理
1．变容二极管
说明：变容二极管应用反向偏压区域，因为此区域可调范围大（0～6伏），而正向偏压区域可调范围小（0～0.6伏）。
2．变容二极管调谐
第七节 RC振荡器引出：以上振荡器振荡频率不能太低，不能满足低频率的要求。RC振荡器频率较低。
分类：移相式振荡器、文氏桥式振荡器一、移相式振荡器
1．RC移相网络
①相位越前网络
RC串联，电阻输出。输出电压越前于输入电压：φ1=arctg。
②相位滞后网络
RC串联，电容输出。输出电压滞后于输入电压：φ2=arctg。
说明：①φ1、φ2都小于900，要想得到1800的相移，至少三级移相器。
②只能在某一频率上得到1800的相移。
2．RC移相振荡器电路：（参见P169图3-38）
相位条件：φF=1800
φA+φF＝3600
振幅条件：只要晶体管电流放大倍数β大于29即可。
振荡频率：fo1= （越前网络）
fo2= （滞后网络）
改变RC的值改变频率。
电路特点：①结构简单，价格便宜；
②滤波性能差，波形不好，幅度不稳定，频率调整范围窄。
思考题：
各参数不变，增加移相器的级数，振荡频率如何变化？
越前：频率升高；
滞后：频率降低。
二、文氏桥式振荡器采用RC串并网络作为反馈网络。
1．RC串并网络反馈系数：
当ω=ωo=时，kf=（最大值），φF=00。
说明：网络有较强的选频能力。
2．RC桥式振荡器电路：（参见P172图3-41）
相位条件：φF=00
φA+φF＝3600
振幅条件：只要晶体管电压放大倍数Au大于3即可。
振荡频率：fo=
改变RC的值改变频率。
电路特点：滤波能力强，输出波形好，幅度稳定，频率调整范围宽。
