高頻電子線路完整章節(jié)課件_04(4_1) (1)

1、1 信息與控制學院信息與控制學院 付麗華付麗華 2015-162015-16（1 1） 2021-8-7 2 第2章回顧 LCLC諧振回路具有選頻作諧振回路具有選頻作 用。用。 v 回路回路諧振諧振時，回路阻抗為電時，回路阻抗為電 阻且為最大，可獲阻且為最大，可獲最大電壓最大電壓 輸出；輸出； v 當回路當回路失諧失諧時，回路阻抗迅時，回路阻抗迅 速下降，輸出速下降，輸出電壓減小電壓減小。 v 回路的品質(zhì)因數(shù)越高，回路回路的品質(zhì)因數(shù)越高，回路 諧振曲線越尖銳，選擇性越諧振曲線越尖銳，選擇性越 好，但通頻帶越窄。好，但通頻帶越窄。 2021-8-7 3 第2章回顧 諧振相頻特性諧振相頻特性 v

2、LCLC并聯(lián)諧振回路在諧振時，相移為零；并聯(lián)諧振回路在諧振時，相移為零； v 失諧時，當失諧時，當 時，回路呈感性，相移時，回路呈感性，相移 為正值，最大趨于為正值，最大趨于9090； v 當當 時，回路呈容性，相移為負值，時，回路呈容性，相移為負值， 最大趨于最大趨于9090。 0 0 2021-8-7 4 第2章回顧 阻抗變換電路阻抗變換電路 v 信號源、負載不僅會使回路的有載品質(zhì)信號源、負載不僅會使回路的有載品質(zhì) 因數(shù)下降，選擇性變壞，而且還會使回因數(shù)下降，選擇性變壞，而且還會使回 路諧振頻率產(chǎn)生偏移。路諧振頻率產(chǎn)生偏移。 v 為了減小信號源和負載對回路的影響，為了減小信號源和負載對回路

3、的影響， 常采用阻抗變換電路，常采用阻抗變換電路，3 3種：種： u 變壓器變壓器 u 電感分壓器電感分壓器 u 電容分壓器電容分壓器 2021-8-7 5 第2章回顧 小信號諧振放大器小信號諧振放大器 v是一種窄帶放大器，由放大器和諧振負載組成是一種窄帶放大器，由放大器和諧振負載組成 ，具有，具有選頻選頻或或濾波濾波功能。功能。 v按諧振負載的不同，可分為按諧振負載的不同，可分為2 2類：類： u 單調(diào)諧放大器單調(diào)諧放大器 u 雙調(diào)諧放大器。雙調(diào)諧放大器。 【主要技術指標主要技術指標】 u 諧振增益諧振增益 u 選擇性選擇性 u 通頻帶通頻帶 u 通頻帶和選擇性是互相制約 的，用以綜合說明通

4、頻帶和 選擇性的參數(shù)是矩形系數(shù)， 矩形系數(shù)越接近于1越好。 2021-8-7 6 第2章回顧 u單調(diào)諧放大器的性能與諧振回路的特性有單調(diào)諧放大器的性能與諧振回路的特性有 密切關系。密切關系。 v回路的品質(zhì)因數(shù)越高，放大器的諧振增益就回路的品質(zhì)因數(shù)越高，放大器的諧振增益就 越大，選擇性越好但通頻帶會變窄。越大，選擇性越好但通頻帶會變窄。 v在滿足通頻帶的前提下，應盡量使回路品質(zhì)在滿足通頻帶的前提下，應盡量使回路品質(zhì) 因數(shù)增大。因數(shù)增大。 v不過單諧振放大器的矩形系數(shù)不過單諧振放大器的矩形系數(shù) 比比1 1大大 得多，所以其選擇性比較得多，所以其選擇性比較高高。 10 1 . 0 K 2021-8-

5、7 7 第2章回顧 穩(wěn)定性措施穩(wěn)定性措施 v 由于晶體管寄生電容的由于晶體管寄生電容的影響影響以及不可避免的外以及不可避免的外 部寄生反饋，再加上諧振回路阻抗大小和性質(zhì)部寄生反饋，再加上諧振回路阻抗大小和性質(zhì) 隨頻率劇烈變化，會使諧振放大器工作不穩(wěn)定隨頻率劇烈變化，會使諧振放大器工作不穩(wěn)定 ，因此應采取一定的措施來保證放大器工作的，因此應采取一定的措施來保證放大器工作的 穩(wěn)定性。穩(wěn)定性。 v 例如不追求獲得最大的放大量、采用中和電路例如不追求獲得最大的放大量、采用中和電路 和共射共基電路等。和共射共基電路等。 2021-8-7 8 第2章回顧 集中選頻放大器集中選頻放大器 【組成組成】 u 集

6、中選頻濾波器和寬帶放大器組成。集中選頻濾波器和寬帶放大器組成。 【類型類型】 u 常用的集中選頻濾波器有陶瓷濾波器、聲表常用的集中選頻濾波器有陶瓷濾波器、聲表 面波濾波器等。面波濾波器等。 u 它們具有接近理想的矩形系數(shù)、性能穩(wěn)定可它們具有接近理想的矩形系數(shù)、性能穩(wěn)定可 靠、調(diào)整方便等優(yōu)點，因此獲得了廣泛的應靠、調(diào)整方便等優(yōu)點，因此獲得了廣泛的應 用。用。 2021-8-7 9 本節(jié)內(nèi)容本節(jié)內(nèi)容 第第4 4章章 正弦波振蕩器與混頻器正弦波振蕩器與混頻器 4.14.1反饋振蕩器的基本原理反饋振蕩器的基本原理 4.1.1 4.1.1反饋振蕩器產(chǎn)生振蕩原理反饋振蕩器產(chǎn)生振蕩原理 什么是振蕩器什么是振

7、蕩器 反饋振蕩器組成反饋振蕩器組成 反饋振蕩器分類反饋振蕩器分類 4.1.2 4.1.2平衡條件與起振條件平衡條件與起振條件 振蕩的建立與起振條件振蕩的建立與起振條件 振蕩器的平衡條件振蕩器的平衡條件 振蕩器的穩(wěn)定條件振蕩器的穩(wěn)定條件 頻率準確度與穩(wěn)定度頻率準確度與穩(wěn)定度 2021-8-7 10 第第4 4章章 正弦波振蕩器正弦波振蕩器 關于振蕩器關于振蕩器 【振蕩器振蕩器】 u不需要外加輸入信號的控制，就能自動地將直流不需要外加輸入信號的控制，就能自動地將直流 電能轉(zhuǎn)換成一定頻率和一定幅度的交流電信號的現(xiàn)電能轉(zhuǎn)換成一定頻率和一定幅度的交流電信號的現(xiàn) 象，稱為自激振蕩，能產(chǎn)生自激振蕩的電路，稱

8、為象，稱為自激振蕩，能產(chǎn)生自激振蕩的電路，稱為 振蕩器。振蕩器。 【種類種類】 u振蕩器的種類很多，根據(jù)產(chǎn)生振蕩波形的不同，振蕩器的種類很多，根據(jù)產(chǎn)生振蕩波形的不同， 可分為正弦波振蕩器和非正弦波振器?？煞譃檎也ㄕ袷幤骱头钦也ㄕ衿?。 【應用應用】 u振蕩器在現(xiàn)代科學技術中有著廣泛應用，例如在振蕩器在現(xiàn)代科學技術中有著廣泛應用，例如在 通信設備中用來產(chǎn)生載波和本振信號。通信設備中用來產(chǎn)生載波和本振信號。 2021-8-7 【振蕩器在無線通信中的作用振蕩器在無線通信中的作用】 u在發(fā)射端負責生成載波（即用來承載有用信息在發(fā)射端負責生成載波（即用來承載有用信息 的高頻正弦波）的高頻正弦波） u在

9、接收端負責生成本振信號（用于混頻）在接收端負責生成本振信號（用于混頻） 音頻 放大器 調(diào)制器激勵放大 輸出功 率放大 載波 振蕩器 天線開關 高頻放大混頻器 中頻放大 與濾波 解調(diào)器 音頻 放大器 話 筒 本地 振蕩器 揚 聲 器 變頻器 第第4 4章章 正弦波振蕩器正弦波振蕩器 112021-8-7 無線發(fā)射機中的載波信號源無線發(fā)射機中的載波信號源 超外差接收機中的本振信號源超外差接收機中的本振信號源 電子測試儀器中的電子測試儀器中的正弦波正弦波信號源信號源 數(shù)字系統(tǒng)中的時鐘信號源數(shù)字系統(tǒng)中的時鐘信號源 振蕩器廣泛用于振蕩器廣泛用于各種電子設備各種電子設備中。例如：中。例如： 振蕩器另一類用

10、途：振蕩器另一類用途： 要求是要求是：振蕩頻率、振蕩振幅的振蕩頻率、振蕩振幅的準確性和穩(wěn)定性準確性和穩(wěn)定性 是作為高頻加熱設備和醫(yī)用電療儀器中的是作為高頻加熱設備和醫(yī)用電療儀器中的正弦交正弦交 變電源變電源。 要求是要求是：高效率的產(chǎn)生足夠大的正弦交變功率：高效率的產(chǎn)生足夠大的正弦交變功率 12 第第4 4章章 正弦波振蕩器正弦波振蕩器 2021-8-7 正弦波振蕩器正弦波振蕩器 非正弦波振蕩器非正弦波振蕩器 振蕩器振蕩器 波形波形 產(chǎn)生機理產(chǎn)生機理 反饋式振蕩器反饋式振蕩器 負阻式振蕩器負阻式振蕩器 反饋型反饋型LC振蕩器振蕩器 反饋型反饋型RC振蕩器振蕩器 石英晶體振蕩器石英晶體振蕩器 振

11、蕩頻率振蕩頻率 低頻振蕩器低頻振蕩器 高頻振蕩器高頻振蕩器 本章主要介紹反饋型本章主要介紹反饋型RC、LCLC振蕩器和石英晶體振蕩振蕩器和石英晶體振蕩 器的工作原理。器的工作原理。 在放大器電路中加在放大器電路中加 入正反饋，當正反入正反饋，當正反 饋足夠大時，放大饋足夠大時，放大 器產(chǎn)生振蕩，變成器產(chǎn)生振蕩，變成 振蕩器振蕩器 將一個呈現(xiàn)負阻特將一個呈現(xiàn)負阻特 性的有源器件直接性的有源器件直接 與諧振電路相連，與諧振電路相連， 產(chǎn)生振蕩產(chǎn)生振蕩 13 第第4 4章章 正弦波振蕩器正弦波振蕩器 2021-8-7 14 第第4 4章章 正弦波振蕩器正弦波振蕩器 反饋振蕩器的工作原理反饋振蕩器的工

12、作原理 LCLC正弦波振蕩器正弦波振蕩器 石英晶體振蕩器石英晶體振蕩器 壓控振蕩器壓控振蕩器 2021-8-7 15 4.1 4.1 反饋式振蕩器的工作原理反饋式振蕩器的工作原理 【正弦波振蕩器正弦波振蕩器】 u能產(chǎn)生正弦波信號的振蕩電路，稱為能產(chǎn)生正弦波信號的振蕩電路，稱為正弦波正弦波振振 蕩器。蕩器。 【分類分類】：按組成按組成原理原理劃分劃分 反饋振蕩器反饋振蕩器 u利用正反饋原理構成利用正反饋原理構成 負阻振蕩器負阻振蕩器 u利用利用負阻器件負阻器件的負阻效應產(chǎn)生震蕩的負阻效應產(chǎn)生震蕩 u本章的內(nèi)容本章的內(nèi)容 u負阻指某些器件(如某些電子管、晶體管、二極管等) 在某種條件下,當電流(或

13、電壓)增加時電壓(或電流)反而 減少的現(xiàn)象。這種現(xiàn)象對電路所起效應,相當于一個負電 阻所引起的,故稱“負阻效應”。有些器件可利用負阻效 應以放大電信號或產(chǎn)生振蕩。 2021-8-7 16 4.1 4.1 反饋式振蕩器的工作原理反饋式振蕩器的工作原理 【反饋振蕩器反饋振蕩器】 u反饋振蕩器是目前應用最多的振蕩器，它是建立在反饋振蕩器是目前應用最多的振蕩器，它是建立在 放大和反饋基礎上的。放大和反饋基礎上的。 反饋振蕩器構成框圖反饋振蕩器構成框圖 u實際上反饋振蕩器是實際上反饋振蕩器是 不需要通過開關轉(zhuǎn)換由不需要通過開關轉(zhuǎn)換由 外加信號激勵產(chǎn)生輸出外加信號激勵產(chǎn)生輸出 信號的，信號的， u它是把反

14、饋電壓作為它是把反饋電壓作為 輸入信號，以維持一定輸入信號，以維持一定 的輸出電壓的閉環(huán)正反的輸出電壓的閉環(huán)正反 饋系統(tǒng)。饋系統(tǒng)。 162021-8-7 17 4.1 4.1 反饋式振蕩器的工作原理反饋式振蕩器的工作原理 1 1、組成與分類、組成與分類 (1) 組成組成 (2) 分類分類 2021-8-7 18 2 2、平衡條件與起振條件、平衡條件與起振條件 （1 1）振蕩的建立過程）振蕩的建立過程 4.1 4.1 反饋式振蕩器的工作原理反饋式振蕩器的工作原理 u當接通電源時，回路內(nèi)的各種電擾動信號經(jīng)選頻網(wǎng)絡當接通電源時，回路內(nèi)的各種電擾動信號經(jīng)選頻網(wǎng)絡 選頻后，將其中某一頻率的信號反饋到選頻

15、后，將其中某一頻率的信號反饋到輸入端輸入端，再經(jīng)，再經(jīng) 放大放大反饋反饋放大放大反饋反饋的循環(huán)，該信號的幅度不斷的循環(huán)，該信號的幅度不斷 增大，振蕩由小到大建立起來。增大，振蕩由小到大建立起來。 u隨著信號振幅的增大，放大器將進入非線性狀態(tài)，增隨著信號振幅的增大，放大器將進入非線性狀態(tài)，增 益下降，當反饋電壓正好等于輸入電壓時，振蕩幅度益下降，當反饋電壓正好等于輸入電壓時，振蕩幅度 不再增大進入平衡狀態(tài)。不再增大進入平衡狀態(tài)。 2021-8-7 19 1 1、正反饋是建立振蕩的必正反饋是建立振蕩的必 要條件要條件 Vi Vo - + Vf + - 首先，要使振蕩能首先，要使振蕩能 夠產(chǎn)生，夠產(chǎn)

16、生，反饋反饋必須必須 是是正正的。的。 其次，還需要有足其次，還需要有足 夠的反饋量，即夠的反饋量，即V Vf f的的 幅度幅度應該應該足夠大足夠大。 2 2、平衡條件與起振條件、平衡條件與起振條件 （1 1）振蕩的建立過程）振蕩的建立過程 4.1 4.1 反饋式振蕩器的工作原理反饋式振蕩器的工作原理 2021-8-7 起振過程：起振過程：加電 加電產(chǎn)生噪聲產(chǎn)生噪聲放大放大 反饋反饋 問題問題1 1：最初的輸入信號如何得到？：最初的輸入信號如何得到？ 輸出波形輸出波形 Vo - - + Vf + - - 4.1 4.1 反饋式振蕩器的工作原理反饋式振蕩器的工作原理 202021-8-7 問題問

17、題2 2：振蕩器的平衡狀態(tài)振蕩器的平衡狀態(tài)怎么達到？怎么達到？ 利用晶體三極管的非線性達到平衡狀態(tài)。 4.1 4.1 反饋式振蕩器的工作原理反饋式振蕩器的工作原理 212021-8-7 2222 4.1 4.1 反饋式振蕩器的工作原理反饋式振蕩器的工作原理 2 2、平衡條件與起振條件、平衡條件與起振條件 振幅平衡條件振幅平衡條件： (2)(2)平衡條件平衡條件 為維持等幅振蕩所需滿足的條件為維持等幅振蕩所需滿足的條件 因為因為: : 所以所以: : 又因為平衡時有又因為平衡時有: : 所以所以: : 因而可得因而可得: : 1 1 相位平衡條件相位平衡條件： AFAF1 1 A+A+F F2

18、2n n(n n0,1,2,3,)0,1,2,3,) 2021-8-7 2323 2 2、平衡條件與起振條件、平衡條件與起振條件 4.1 4.1 反饋式振蕩器的工作原理反饋式振蕩器的工作原理 （3 3）起振條件）起振條件 起振條件起振條件 為了振蕩起來必需滿足的條件為了振蕩起來必需滿足的條件 由振蕩的建立過程可知，為了使振蕩器能夠起振，由振蕩的建立過程可知，為了使振蕩器能夠起振， 起振之初反饋電壓起振之初反饋電壓U Uf f與輸入電壓與輸入電壓U Ui i在相位上應同在相位上應同 相（即為正反饋）；在幅值上應要求相（即為正反饋）；在幅值上應要求U Uf fU Ui i，即：即： A+A+F F

19、2 2n n（n n0,1,2,0,1,2,） AFAF1 1 2021-8-7 2424 2 2、平衡條件與起振條件、平衡條件與起振條件 4.1 4.1 反饋式振蕩器的工作原理反饋式振蕩器的工作原理 （3 3）起振條件）起振條件 為了振蕩起來必需滿足的條件為了振蕩起來必需滿足的條件 【結(jié)論結(jié)論】 u反饋振蕩既要滿足起振條件，又要滿足平反饋振蕩既要滿足起振條件，又要滿足平 衡條件。衡條件。 【特性分析特性分析】 u滿足起振和平衡條件的環(huán)路增益特性：圖滿足起振和平衡條件的環(huán)路增益特性：圖 4.1.24.1.2 u電路分析：圖電路分析：圖4.1.34.1.3（P99P99） 2021-8-7 ()

20、 O SC T i V 1 A iA V 圖4.1.2 滿足起振和平衡條件時的環(huán)路增益 利用晶體三極管的非線性達到平衡狀態(tài)。 4.1 反饋式振蕩器的工作原理 u當當T T（增益的模值）（增益的模值）11時，時，V Vi i迅速增大，迅速增大， 隨著隨著T T的下降，的下降， V Vi i的增長速度變慢；的增長速度變慢； u當當T=1T=1時，時，V Vi i停止增停止增 長，長， V Vi =i = V Vi Ai A；A A為平為平 衡點衡點 26 2 2、平衡條件與起振條件、平衡條件與起振條件 (4)(4)判斷判斷 u判斷振蕩器是否可能振蕩判斷振蕩器是否可能振蕩 u判斷振蕩器是否能起振判斷振蕩器是否能起振: u習