集成电路振荡器,集成电路振荡器的分类和原理

集成电路振荡器,集成电路振荡器的分类和原理

振荡器简单地说就是一个频率源，一般用在锁相环中。详细说就是一个不需要外信号激励、自身就可以将直流电能转化为交流电能的装置。一般分为正反馈和负阻型两种。所谓“振荡”，其涵义就暗指交流，振荡器包含了一个从不振荡到振荡的过程和功能。能够完成从直流电能到交流电能的转化，这样的装置就可以称为“振荡器”。

集成电路是采用半导体制作工艺，在一块较小的单晶硅片上制作上许多晶体管及电阻器、电容器等元器件，并按照多层布线或遂道布线的方法将元器件组合成完整的电子电路。它在电路中用字母“IC”（也有用文字符号“N”等）表示。

（一）按功能结构分类

集成电路按其功能、结构的不同，可以分为模拟集成电路和数字集成电路两大类。

模拟集成电路用来产生、放大和处理各种模拟信号（指幅度随时间边疆变化的信号。例如半导体收音机的音频信号、录放机的磁带信号等），而数字集成电路用来产生、放大和处理各种数字信号（指在时间上和幅度上离散取值的信号。例如VCD、DVD重放的音频信号和视频信号）。

（二）按制作工艺分类

集成电路按制作工艺可分为半导体集成电路和薄膜集成电路。

膜集成电路又分类厚膜集成电路和薄膜集成电路。

（三）按集成度高低分类

集成电路按集成度高低的不同可分为小规模集成电路、中规模集成电路、大规模集成电路和超大规模集成电路。

（四）按导电类型不同分类

集成电路按导电类型可分为双极型集成电路和单极型集成电路。

双极型集成电路的制作工艺复杂，功耗较大，代表集成电路有TTL、ECL、HTL、LST-TL、STTL等类型。单极型集成电路的制作工艺简单，功耗也较低，易于制成大规模集成电路，代表集成电路有CMOS、NMOS、PMOS等类型。

（五）按用途分类

集成电路按用途可分为电视机用集成电路。音响用集成电路、影碟机用集成电路、录像机用集成电路、电脑（微机）用集成电路、电子琴用集成电路、通信用集成电路、照相机用集成电路、遥控集成电路、语言集成电路、报警器用集成电路及各种专用集成电路。

电视机用集成电路包括行、场扫描集成电路、中放集成电路、伴音集成电路、彩色解码集成电路、AV/TV转换集成电路、开关电源集成电路、遥控集成电路、丽音解码集成电路、画中画处理集成电路、微处理器（CPU）集成电路、存储器集成电路等。

音响用集成电路包括AM/FM高中频电路、立体声解码电路、音频前置放大电路、音频运算放大集成电路、音频功率放大集成电路、环绕声处理集成电路、电平驱动集成电路、电子音量控制集成电路、延时混响集成电路、电子开关集成电路等。

影碟机用集成电路有系统控制集成电路、视频编码集成电路、MPEG解码集成电路、音频信号处理集成电路、音响效果集成电路、RF信号处理集成电路、数字信号处理集成电路、伺服集成电路、电动机驱动集成电路等。

录像机用集成电路有系统控制集成电路、伺服集成电路、驱动集成电路、音频处理集成电路、视频处理集成电路。

集成电路振荡器

以上介绍的均为分立元件振荡器。利用集成电路也可以做成正弦波振荡器，包括压控正弦波振荡器。当然，集成电路振荡器需外接 LC 元件。

1. 差分对管振荡电路

在集成电路振荡器里，广泛采用如图 6-29(a) 所示的差分对管振荡电路，其中 V 2 管集电极外接的 LC 回路调谐在振荡频率上。 (b) 图为其交流等效电路。 (b) 图中 R ce 为恒流源 I 0 的交流等效电阻。可见，这是一个共集 – 共基反馈电路。由于共集电路与共基电路均为同相放大电路，且电压增益可调至大于 1 ，根据瞬时极法判断，在 V 1 管基极断开，有 v b1 - ? v be ( v e2 ) - ? v c2 - ? v b1 - ，所以是正反馈。在振荡频率点，并联 LC 回路阻抗最大，正反馈电压 v f ( v o ) 最强，且满足相位稳定条件。综上所述，此振荡器电路能正常工作。

(a) (b)

图 6-29 差分对管振荡电路

2. 运放振荡器

图 6-30 运放电感三点式振荡电路 图 6-31 运放皮尔斯电路

由运算放大器代替晶体管可以组成运放振荡器，图 6-30 是电感三点式运放振荡器。其振荡频率 。

运放三点式电路的组成原则与晶体管三端式电路的组成原则相似，即同相输入端与反相输入端、输出端之间是同性质电抗元件，反相输入端与输出端之间是异性质电抗元件。

图 6-31 是晶体运放振荡器。图中晶体等效为一个电感元件，可见这是皮尔斯电路。

运放振荡器电路简单，调整容易，但工作频率受运放上限频率的限制。也可用集成运放构成压控振荡器，如图 6-32 所示。其中正反馈支路中的石英晶体工作在串联谐振频率上，作短路元件使用。正反馈支路中串入变容二极管，其电容量随控制电压 V C 的变化而变化，达到压控振荡的目的，但为了使振荡器的振荡频率仍然在晶体串联谐振频率附近变化以提高频率的稳定性和标准性，所以串入一电感 L d ，使 L d 与 C j 的谐振频率接近于晶体的串联谐振频率。

集成运放压控振荡器的性能优良，但频率可调范围小。