集成電路振蕩器,集成電路振蕩器的分類和原理

集成電路振蕩器,集成電路振蕩器的分類和原理

振蕩器簡單地說就是一個(gè)頻率源，一般用在鎖相環(huán)中。詳細(xì)說就是一個(gè)不需要外信號激勵(lì)、自身就可以將直流電能轉(zhuǎn)化為交流電能的裝置。一般分為正反饋和負(fù)阻型兩種。所謂“振蕩”，其涵義就暗指交流，振蕩器包含了一個(gè)從不振蕩到振蕩的過程和功能。能夠完成從直流電能到交流電能的轉(zhuǎn)化，這樣的裝置就可以稱為“振蕩器”。

集成電路是采用半導(dǎo)體制作工藝，在一塊較小的單晶硅片上制作上許多晶體管及電阻器、電容器等元器件，并按照多層布線或遂道布線的方法將元器件組合成完整的電子電路。它在電路中用字母“IC”（也有用文字符號“N”等）表示。

（一）按功能結(jié)構(gòu)分類

集成電路按其功能、結(jié)構(gòu)的不同，可以分為模擬集成電路和數(shù)字集成電路兩大類。

模擬集成電路用來產(chǎn)生、放大和處理各種模擬信號（指幅度隨時(shí)間邊疆變化的信號。例如半導(dǎo)體收音機(jī)的音頻信號、錄放機(jī)的磁帶信號等），而數(shù)字集成電路用來產(chǎn)生、放大和處理各種數(shù)字信號（指在時(shí)間上和幅度上離散取值的信號。例如VCD、DVD重放的音頻信號和視頻信號）。

（二）按制作工藝分類

集成電路按制作工藝可分為半導(dǎo)體集成電路和薄膜集成電路。

膜集成電路又分類厚膜集成電路和薄膜集成電路。

（三）按集成度高低分類

集成電路按集成度高低的不同可分為小規(guī)模集成電路、中規(guī)模集成電路、大規(guī)模集成電路和超大規(guī)模集成電路。

（四）按導(dǎo)電類型不同分類

集成電路按導(dǎo)電類型可分為雙極型集成電路和單極型集成電路。

雙極型集成電路的制作工藝復(fù)雜，功耗較大，代表集成電路有TTL、ECL、HTL、LST-TL、STTL等類型。單極型集成電路的制作工藝簡單，功耗也較低，易于制成大規(guī)模集成電路，代表集成電路有CMOS、NMOS、PMOS等類型。

（五）按用途分類

集成電路按用途可分為電視機(jī)用集成電路。音響用集成電路、影碟機(jī)用集成電路、錄像機(jī)用集成電路、電腦（微機(jī)）用集成電路、電子琴用集成電路、通信用集成電路、照相機(jī)用集成電路、遙控集成電路、語言集成電路、報(bào)警器用集成電路及各種專用集成電路。

電視機(jī)用集成電路包括行、場掃描集成電路、中放集成電路、伴音集成電路、彩色解碼集成電路、AV/TV轉(zhuǎn)換集成電路、開關(guān)電源集成電路、遙控集成電路、麗音解碼集成電路、畫中畫處理集成電路、微處理器（CPU）集成電路、存儲器集成電路等。

音響用集成電路包括AM/FM高中頻電路、立體聲解碼電路、音頻前置放大電路、音頻運(yùn)算放大集成電路、音頻功率放大集成電路、環(huán)繞聲處理集成電路、電平驅(qū)動集成電路、電子音量控制集成電路、延時(shí)混響集成電路、電子開關(guān)集成電路等。

影碟機(jī)用集成電路有系統(tǒng)控制集成電路、視頻編碼集成電路、MPEG解碼集成電路、音頻信號處理集成電路、音響效果集成電路、RF信號處理集成電路、數(shù)字信號處理集成電路、伺服集成電路、電動機(jī)驅(qū)動集成電路等。

錄像機(jī)用集成電路有系統(tǒng)控制集成電路、伺服集成電路、驅(qū)動集成電路、音頻處理集成電路、視頻處理集成電路。

集成電路振蕩器

以上介紹的均為分立元件振蕩器。利用集成電路也可以做成正弦波振蕩器，包括壓控正弦波振蕩器。當(dāng)然，集成電路振蕩器需外接 LC 元件。

1. 差分對管振蕩電路

在集成電路振蕩器里，廣泛采用如圖 6-29(a) 所示的差分對管振蕩電路，其中 V 2 管集電極外接的 LC 回路調(diào)諧在振蕩頻率上。 (b) 圖為其交流等效電路。 (b) 圖中 R ce 為恒流源 I 0 的交流等效電阻。可見，這是一個(gè)共集 – 共基反饋電路。由于共集電路與共基電路均為同相放大電路，且電壓增益可調(diào)至大于 1 ，根據(jù)瞬時(shí)極法判斷，在 V 1 管基極斷開，有 v b1 - ? v be ( v e2 ) - ? v c2 - ? v b1 - ，所以是正反饋。在振蕩頻率點(diǎn)，并聯(lián) LC 回路阻抗最大，正反饋電壓 v f ( v o ) 最強(qiáng)，且滿足相位穩(wěn)定條件。綜上所述，此振蕩器電路能正常工作。

(a) (b)

圖 6-29 差分對管振蕩電路

2. 運(yùn)放振蕩器

圖 6-30 運(yùn)放電感三點(diǎn)式振蕩電路 圖 6-31 運(yùn)放皮爾斯電路

由運(yùn)算放大器代替晶體管可以組成運(yùn)放振蕩器，圖 6-30 是電感三點(diǎn)式運(yùn)放振蕩器。其振蕩頻率 。

運(yùn)放三點(diǎn)式電路的組成原則與晶體管三端式電路的組成原則相似，即同相輸入端與反相輸入端、輸出端之間是同性質(zhì)電抗元件，反相輸入端與輸出端之間是異性質(zhì)電抗元件。

圖 6-31 是晶體運(yùn)放振蕩器。圖中晶體等效為一個(gè)電感元件，可見這是皮爾斯電路。

運(yùn)放振蕩器電路簡單，調(diào)整容易，但工作頻率受運(yùn)放上限頻率的限制。也可用集成運(yùn)放構(gòu)成壓控振蕩器，如圖 6-32 所示。其中正反饋支路中的石英晶體工作在串聯(lián)諧振頻率上，作短路元件使用。正反饋支路中串入變?nèi)?a target="_blank">二極管，其電容量隨控制電壓 V C 的變化而變化，達(dá)到壓控振蕩的目的，但為了使振蕩器的振蕩頻率仍然在晶體串聯(lián)諧振頻率附近變化以提高頻率的穩(wěn)定性和標(biāo)準(zhǔn)性，所以串入一電感 L d ，使 L d 與 C j 的諧振頻率接近于晶體的串聯(lián)諧振頻率。

集成運(yùn)放壓控振蕩器的性能優(yōu)良，但頻率可調(diào)范圍小。