電子線路非線性部分(第四版)謝嘉奎第3章正弦波振蕩器

1、第第 3 章章正弦波振蕩器正弦波振蕩器概述概述3.1反饋振蕩器的工作原理反饋振蕩器的工作原理3.2LC 正弦波振蕩器正弦波振蕩器3.3LC 振蕩器的頻率穩(wěn)定度振蕩器的頻率穩(wěn)定度3.4晶體振蕩器晶體振蕩器3.5RC 正弦波振蕩器正弦波振蕩器3.6負阻正弦波振蕩器負阻正弦波振蕩器3.7寄生振蕩、間歇振蕩和頻率占據(jù)寄生振蕩、間歇振蕩和頻率占據(jù)概述概述一、與功放比較一、與功放比較( (從能量角度從能量角度) )1功率放大器功率放大器將直流電源提供的直流能量轉(zhuǎn)換為按信號規(guī)律變化的交將直流電源提供的直流能量轉(zhuǎn)換為按信號規(guī)律變化的交變能量。變能量。特點：被動地，需輸入信號控制特點：被動地，需輸入信號控制2正

2、弦波振蕩器正弦波振蕩器( (Sinewave Oscillator) )將直流能量轉(zhuǎn)換為頻率和振幅特定的正弦交變能量。將直流能量轉(zhuǎn)換為頻率和振幅特定的正弦交變能量。特點：特點：自動地自動地，無需輸入信號控制。，無需輸入信號控制。二、正弦波振蕩器的應用二、正弦波振蕩器的應用1作信號源作信號源( (本章將討論本章將討論) )載波信號：無線發(fā)射機；本振信號：超外差接收機；載波信號：無線發(fā)射機；本振信號：超外差接收機；正弦波信號源：電子測量儀器；時鐘信號：數(shù)字系統(tǒng)。正弦波信號源：電子測量儀器；時鐘信號：數(shù)字系統(tǒng)。 要求：要求：振蕩頻率和振幅的準確性和穩(wěn)定性。振蕩頻率和振幅的準確性和穩(wěn)定性。 2正弦交變

3、能源正弦交變能源( (本章不討論本章不討論) )用途：高頻加熱設備和醫(yī)用電療儀器中的正弦交變能用途：高頻加熱設備和醫(yī)用電療儀器中的正弦交變能源。源。要求：要求：功率足夠大，高效。功率足夠大，高效。三、三、分類分類( (按組成原理按組成原理) )1反饋振蕩器反饋振蕩器利用正反饋原理構(gòu)成，應用廣泛。利用正反饋原理構(gòu)成，應用廣泛。2負阻振蕩器負阻振蕩器利用負阻效應抵消回路中的損耗，以產(chǎn)生等幅自由振蕩。利用負阻效應抵消回路中的損耗，以產(chǎn)生等幅自由振蕩。工作于微波段。工作于微波段。3.1 反饋振蕩器的工作原理反饋振蕩器的工作原理1組成組成主網(wǎng)絡與反饋網(wǎng)絡構(gòu)成主網(wǎng)絡與反饋網(wǎng)絡構(gòu)成閉合環(huán)路閉合環(huán)路。 圖圖

4、3- -1- -1反饋振蕩器的組成方框及相應電路反饋振蕩器的組成方框及相應電路例：變壓器耦合反饋例：變壓器耦合反饋振蕩器振蕩器( (交流通路交流通路) )。( (1) )主網(wǎng)絡主網(wǎng)絡負載為諧振回路的諧振放大器。負載為諧振回路的諧振放大器。圖圖 3- -1- -1反饋振蕩器的組成方框及相應電路反饋振蕩器的組成方框及相應電路( (2) )反饋網(wǎng)絡反饋網(wǎng)絡與與 L 相耦合的線圈相耦合的線圈 Lf 。2等幅持續(xù)振蕩的條件等幅持續(xù)振蕩的條件 剛通電時，須經(jīng)歷一段振蕩電壓從無到有逐步增長剛通電時，須經(jīng)歷一段振蕩電壓從無到有逐步增長的過程。的過程。 進入平衡狀態(tài)時，振蕩電壓的振幅和頻率要能維持進入平衡狀態(tài)時

5、，振蕩電壓的振幅和頻率要能維持在相應的平衡值上。在相應的平衡值上。 當外界條件不穩(wěn)時，振幅和頻率仍應穩(wěn)定，而不會當外界條件不穩(wěn)時，振幅和頻率仍應穩(wěn)定，而不會產(chǎn)生突變或停止振蕩。產(chǎn)生突變或停止振蕩。閉合環(huán)路成為反饋振蕩器的閉合環(huán)路成為反饋振蕩器的三個條件三個條件： 起振條件起振條件接通電源后可從無到有建立起振蕩。接通電源后可從無到有建立起振蕩。 平衡條件平衡條件進入平衡狀態(tài)后可輸出等幅持續(xù)振蕩。進入平衡狀態(tài)后可輸出等幅持續(xù)振蕩。 穩(wěn)定條件穩(wěn)定條件平衡狀態(tài)不因外界不穩(wěn)定因素的影響平衡狀態(tài)不因外界不穩(wěn)定因素的影響而受到破壞。而受到破壞。以下分別討論這三個條件。以下分別討論這三個條件。第第 3 章章正

6、弦波振蕩器正弦波振蕩器3.1 反饋振蕩器的工作原理反饋振蕩器的工作原理3.1.1平衡和起振條件平衡和起振條件3.1.2穩(wěn)定條件穩(wěn)定條件3.1.3基本組成及其分析方法基本組成及其分析方法3.1.1平衡和起振條件平衡和起振條件一、起振條件一、起振條件 1分析分析 剛通電時，電路中存在電的擾動剛通電時，電路中存在電的擾動( (電流突變或管子、電流突變或管子、電路中的固有噪聲電路中的固有噪聲) )，具有，具有很寬的頻譜很寬的頻譜。 諧振回路的選頻功能，只允許角頻率為諧振回路的選頻功能，只允許角頻率為 osc 的分量的分量( ( osc 0) )在諧振回路兩端產(chǎn)生較大的電壓。在諧振回路兩端產(chǎn)生較大的電壓

7、。fV&iV& 變壓器繞向正確，可保證反饋信號變壓器繞向正確，可保證反饋信號 與輸入信號與輸入信號 同相，經(jīng)放大和反饋的循環(huán)，同相，經(jīng)放大和反饋的循環(huán)，使使振蕩電壓的振幅不斷增長。振蕩電壓的振幅不斷增長。2起振條件起振條件offfiio(j )(j )(j )VVVTAkVV V& &( (1) )振幅起振條件振幅起振條件ifVV ，或或環(huán)路增益環(huán)路增益1)(osc T( (2) )相位起振條件相位起振條件 T( osc) = A( osc) + f( osc) = 2n ( (n 0，1，2，) ) 二、平衡條件二、平衡條件1分析分析fiVV&同相又等

8、幅，即同相又等幅，即若在某一頻率若在某一頻率 osc 上，上，fV&與與iV&當當環(huán)路閉合環(huán)路閉合后：后：osc oV& 主網(wǎng)絡將輸出正弦振蕩電壓主網(wǎng)絡將輸出正弦振蕩電壓 ，角頻率為，角頻率為 。 所需輸入電壓所需輸入電壓 全部由反饋電壓全部由反饋電壓 提供，無需外提供，無需外加輸入電壓。加輸入電壓。 iV&fV&2平衡條件平衡條件)(joscoscosce )()j ( TTT 由由則：則： 振幅平衡條件：振幅平衡條件：環(huán)路增益的模環(huán)路增益的模 T( osc) = 1 相位平衡條件：相位平衡條件：環(huán)路增益的相角環(huán)路增益的相角 T( osc) = 2n

9、(n 0，1，2，) 3討論討論反饋振蕩器需同時滿足起振條件與平衡條件：反饋振蕩器需同時滿足起振條件與平衡條件： 起振時起振時，T( osc) 1，Vi 迅速增長；迅速增長； 隨隨后后，T( osc)下降，下降，Vi 的增長速度變慢；的增長速度變慢； 到到 T( osc) = 1 時，時，Vi 停止增長，振蕩器進入平衡狀停止增長，振蕩器進入平衡狀態(tài)，在相應的平衡振幅態(tài)，在相應的平衡振幅 ViA 上維持等幅振蕩。上維持等幅振蕩。環(huán)路增益環(huán)路增益 特性特性如圖如圖 3- -1- -2 所示所示。圖圖 3- -1- -2 而環(huán)路增益的相角而環(huán)路增益的相角 T( osc) 則必須維持在則必須維持在 2

10、n 上。上。 平衡條件平衡條件多利用放大多利用放大器的非線性實現(xiàn)。器的非線性實現(xiàn)。 例例變壓器耦合反饋振蕩器變壓器耦合反饋振蕩器：剛通剛通電電時，時，Vi 很小，放大器小信號工作，增益較大，很小，放大器小信號工作，增益較大，相應的相應的 T( osc) 為大于為大于 1 的水平線。的水平線。當當 Vi 增大到一定數(shù)值后，放大器進入大信號工作，由增大到一定數(shù)值后，放大器進入大信號工作，由于放大特性非線性，放大器的增益將隨于放大特性非線性，放大器的增益將隨 Vi 增大而減小，相增大而減小，相應地應地 T( osc) 也就隨著也就隨著 Vi 的增大而下降。的增大而下降。 符合符合起振與平衡條件起振與

11、平衡條件對對 T( osc) 的要求。的要求。3.1.2穩(wěn)定條件穩(wěn)定條件一、問題的提出一、問題的提出1振蕩電路中存在干擾振蕩電路中存在干擾 外部：外部：電源電壓、溫度、濕度的變化，引起管子和電源電壓、溫度、濕度的變化，引起管子和回路參數(shù)的變化?；芈穮?shù)的變化。 內(nèi)部：內(nèi)部：存在固有噪聲存在固有噪聲( (起振時的原始輸入電壓起振時的原始輸入電壓, ,進入進入平衡后與輸入電壓疊加引起波動平衡后與輸入電壓疊加引起波動) )。 均造成均造成 T( osc) 和和 T( osc) 的變化，破壞平衡條件。的變化，破壞平衡條件。2干擾對平衡狀態(tài)的影響干擾對平衡狀態(tài)的影響( (兩種兩種) )通過放大和反饋的反

12、復循環(huán)：通過放大和反饋的反復循環(huán)： 振蕩器離開原平衡狀態(tài)，導致振蕩器離開原平衡狀態(tài)，導致停振停振或或突變突變到到新的平新的平衡狀態(tài)衡狀態(tài)。原平衡狀態(tài)是不穩(wěn)定的，應避免。原平衡狀態(tài)是不穩(wěn)定的，應避免。 振蕩器有回到平衡狀態(tài)的振蕩器有回到平衡狀態(tài)的趨勢趨勢。當干擾消失后，能。當干擾消失后，能回到平衡狀態(tài)。原平衡狀態(tài)是穩(wěn)定的。回到平衡狀態(tài)。原平衡狀態(tài)是穩(wěn)定的。必必須討論穩(wěn)定條件，保證振蕩器所處平衡狀態(tài)是穩(wěn)定的。須討論穩(wěn)定條件，保證振蕩器所處平衡狀態(tài)是穩(wěn)定的。二、振幅穩(wěn)定條件二、振幅穩(wěn)定條件 圖圖 3- -1- -2 所示所示環(huán)路增益特環(huán)路增益特性，還滿足振幅穩(wěn)定條件。性，還滿足振幅穩(wěn)定條件。 1穩(wěn)定

13、過程穩(wěn)定過程 ,iAiVV 1)(osc T若若，干擾使：，干擾使：iAiVV 1)(osc T iV)(osc T 環(huán)路特性環(huán)路特性 最后在新的最后在新的 上重新滿足平衡條件上重新滿足平衡條件 T( osc) = 1iAV 最后達到新的平衡。最后達到新的平衡。iAiVV 1)(osc T iV)(osc T 環(huán)路特性環(huán)路特性2環(huán)路增益存在兩個平衡點的情況環(huán)路增益存在兩個平衡點的情況圖圖 3- -1- -3如如圖圖 3- -1- -3 所示所示，振蕩器存在著兩個，振蕩器存在著兩個平衡點平衡點 A 和和 B，其中其中 A 是穩(wěn)定的，是穩(wěn)定的，B 點點是否穩(wěn)定？是否穩(wěn)定？分析：分析：若使若使 Vi

14、 ViB ，則，則 T( osc) 隨之增大，導致隨之增大，導致 Vi 進進一步增大，從而更遠離一步增大，從而更遠離平衡點平衡點 B。最后到達。最后到達平衡點平衡點 A。 iV反之反之，若，若iBiVV )(osc T ，直到停止振蕩。直到停止振蕩?？梢?，這種振蕩器不滿足振幅起可見，這種振蕩器不滿足振幅起振條件，振條件，必必須加大的電沖擊，產(chǎn)生大須加大的電沖擊，產(chǎn)生大于于ViB 的起始擾動電壓，的起始擾動電壓，才能進入才能進入平衡平衡點點 A，產(chǎn)生持續(xù)等幅振蕩。，產(chǎn)生持續(xù)等幅振蕩。硬激勵：硬激勵：靠外加沖擊而產(chǎn)生振蕩?？客饧記_擊而產(chǎn)生振蕩。軟激勵：軟激勵：接通電源后自動進入穩(wěn)定平衡狀態(tài)。接通電

15、源后自動進入穩(wěn)定平衡狀態(tài)。3振幅穩(wěn)定條件振幅穩(wěn)定條件 可見，可見，要使平衡點穩(wěn)定，要使平衡點穩(wěn)定，T( osc) 必須在必須在 ViA 附近具有附近具有隨隨 Vi 增大而下降增大而下降( (負斜率變化負斜率變化) )的的特性特性，即，即0)(iAiosc VVT 斜率越陡，則斜率越陡，則 Vi 的變化而產(chǎn)生的的變化而產(chǎn)生的 T( osc) 變化越大，變化越大，系統(tǒng)回到穩(wěn)態(tài)的時間越短，調(diào)節(jié)能力越強。系統(tǒng)回到穩(wěn)態(tài)的時間越短，調(diào)節(jié)能力越強。三、相位三、相位( (頻率頻率) )穩(wěn)定條件穩(wěn)定條件1 T( osc) 的偏移對振蕩頻率的影響的偏移對振蕩頻率的影響 由由相位平衡條件相位平衡條件 T( osc)

16、 = 2n ( (n 0，1，2，) )，表明每次放大和反，表明每次放大和反饋饋后后的電壓與原輸入電壓同相。的電壓與原輸入電壓同相。 若某種原因使若某種原因使 T( osc) 0，則通過每次放大和反饋，則通過每次放大和反饋后的電壓相位都將后的電壓相位都將超前超前于原輸入電壓相位。由于原輸入電壓相位。由 = / t ( (正弦電壓角頻率是瞬時相位對時間的導數(shù)正弦電壓角頻率是瞬時相位對時間的導數(shù)) ) ，因此，這種，因此，這種相位的不斷超前表明振蕩器的角頻率相位的不斷超前表明振蕩器的角頻率 osc。 反之反之，若某種原因使，若某種原因使 T( osc) 0，則由于每次放大，則由于每次放大和反饋后的

17、電壓相位都要和反饋后的電壓相位都要滯后滯后于原輸入電壓相位，因而振于原輸入電壓相位，因而振蕩頻率蕩頻率 0( (即即 osc) )，由特性，由特性， T( ) 0， Vi 的超前勢的超前勢必受到阻止必受到阻止。 若某種原因使若某種原因使 T( osc) 0 ( (即即 0， Vi 滯后滯后必受阻必受阻。兩種情況都通過不斷的放大和反饋，最后都在原振蕩兩種情況都通過不斷的放大和反饋，最后都在原振蕩頻率附近頻率附近osc 達到新的平衡，使達到新的平衡，使 。0)(osc 0)(oscT 3相位穩(wěn)定條件相位穩(wěn)定條件斜率越陡，斜率越陡，則穩(wěn)定性越靈敏。則穩(wěn)定性越靈敏。圖圖 3- -1- -4 4舉舉例例

18、說明變壓器耦合振蕩電路滿足相位平衡條件。說明變壓器耦合振蕩電路滿足相位平衡條件。 T( ) 由由兩部分組成：兩部分組成： ( (1) )放大器輸出電壓放大器輸出電壓 對輸入電壓對輸入電壓 的相移的相移 A( )iV&oV&( (2) )反饋網(wǎng)絡反饋電壓反饋網(wǎng)絡反饋電壓 對對 的相移的相移 f( )oV&fV&即即 T( ) = A( ) + f( ) T( ) = A( ) + f( ) A( )放大管放大管( (可略可略) )并聯(lián)諧振回路相移并聯(lián)諧振回路相移 Z( ) f( )，隨隨 的變化十分緩慢，可認為它與的變化十分緩慢，可認為它與 無關。無關。故故 Z(

19、 ) 隨隨 變化的特性可代表變化的特性可代表 T( ) 隨隨 變化的特性。變化的特性。( (a) )并聯(lián)諧振回路并聯(lián)諧振回路圖圖 3- -1- -5諧振回路的相頻特性曲線諧振回路的相頻特性曲線并聯(lián)諧振回路，其相頻特性并聯(lián)諧振回路，其相頻特性e00z)(2arctan)(Q 0 諧振頻率諧振頻率 Qe 有載品質(zhì)因數(shù)有載品質(zhì)因數(shù) 可見在實際振蕩電路中，是依靠具有負斜率相頻特性可見在實際振蕩電路中，是依靠具有負斜率相頻特性的諧振回路來滿足相位穩(wěn)定條件的，的諧振回路來滿足相位穩(wěn)定條件的，且且 Qe 越高越高， Z( ) 隨隨 的變化斜率越大，頻率穩(wěn)定度越高。的變化斜率越大，頻率穩(wěn)定度越高。3.1.3基

20、本組成及其分析方法基本組成及其分析方法 要產(chǎn)生穩(wěn)定的正弦振蕩，振蕩器必須滿足要產(chǎn)生穩(wěn)定的正弦振蕩，振蕩器必須滿足起振、平衡、起振、平衡、穩(wěn)定穩(wěn)定三項條件。三項條件。 1組成組成 可變增益放大器可變增益放大器提供足夠的增益，且其增益隨提供足夠的增益，且其增益隨輸入電壓增大而減小。輸入電壓增大而減小。 相移網(wǎng)絡相移網(wǎng)絡具有負斜率變化的相頻特性，為環(huán)路具有負斜率變化的相頻特性，為環(huán)路提供合適的相移，保證在諧振頻率上的相移為提供合適的相移，保證在諧振頻率上的相移為 2n ?；颍核膫€環(huán)節(jié)或：四個環(huán)節(jié) 穩(wěn)定環(huán)節(jié)穩(wěn)定環(huán)節(jié)正反饋環(huán)節(jié)正反饋環(huán)節(jié)選頻環(huán)節(jié)選頻環(huán)節(jié)放大環(huán)節(jié)放大環(huán)節(jié)2種類種類 根據(jù)可變增益放大器和相移

21、網(wǎng)絡的不同：根據(jù)可變增益放大器和相移網(wǎng)絡的不同：( (1) )可變增益放大器可變增益放大器 按放大管按放大管晶體管放大器晶體管放大器場效應管放大器場效應管放大器差分對管放大器差分對管放大器集成運算放大器等集成運算放大器等 按實現(xiàn)可變增益的方法按實現(xiàn)可變增益的方法內(nèi)穩(wěn)幅內(nèi)穩(wěn)幅( (Self Limiting) )：利用放大管固有的非線性利用放大管固有的非線性 外穩(wěn)幅外穩(wěn)幅( (External Limiting) )：放大器線性工作，另外插放大器線性工作，另外插入非線性環(huán)節(jié)，共同組成。入非線性環(huán)節(jié)，共同組成。( (2) )相移網(wǎng)絡相移網(wǎng)絡具有負斜率變化的相移具有負斜率變化的相移 LC 諧振回路諧

22、振回路 RC 相移和選頻網(wǎng)絡相移和選頻網(wǎng)絡 石英晶體諧振器石英晶體諧振器3分析方法分析方法反饋振蕩器為包含電抗元件的非線性閉環(huán)系統(tǒng)，用計反饋振蕩器為包含電抗元件的非線性閉環(huán)系統(tǒng)，用計算機可對其進行近似數(shù)值分析。但工程上廣泛采用：算機可對其進行近似數(shù)值分析。但工程上廣泛采用： 首先，首先，檢查環(huán)路是否包含可變增益放大器和相頻特檢查環(huán)路是否包含可變增益放大器和相頻特性具有負斜率變化的相移網(wǎng)絡；閉合環(huán)路是否是正反饋。性具有負斜率變化的相移網(wǎng)絡；閉合環(huán)路是否是正反饋。 其次，其次，分析起振條件。起振時，放大器小信號工作，分析起振條件。起振時，放大器小信號工作，可用小信號等效電路分析方法導出可用小信號等

23、效電路分析方法導出 T( (j ) )，并由此求出起，并由此求出起振條件及由起振條件決定的電路參數(shù)和相應的振蕩頻率。振條件及由起振條件決定的電路參數(shù)和相應的振蕩頻率。若振蕩電路合理，又滿足起振條件，就能進入穩(wěn)定的若振蕩電路合理，又滿足起振條件，就能進入穩(wěn)定的平衡狀態(tài)，相應的電壓振幅通過實驗確定。平衡狀態(tài)，相應的電壓振幅通過實驗確定。 最后，最后，分析振蕩器的頻率穩(wěn)定度，并提出改進措施。分析振蕩器的頻率穩(wěn)定度，并提出改進措施。 第第 3 章正弦波振蕩器章正弦波振蕩器3.2LC 正弦波振蕩器正弦波振蕩器3.2.1三點式振蕩電路三點式振蕩電路3.2.2差分對管振蕩電路差分對管振蕩電路 3.2.3舉例

24、舉例3.2LC 正弦波振蕩器正弦波振蕩器LC 正弦波振蕩器：正弦波振蕩器：采用采用 LC 諧振回路作為相移網(wǎng)絡的諧振回路作為相移網(wǎng)絡的振蕩器。振蕩器。 種類：種類：變壓器耦合振蕩電路變壓器耦合振蕩電路 三點式振蕩電路和差分對管振蕩電路。三點式振蕩電路和差分對管振蕩電路。 3.2.1三點式振蕩電路三點式振蕩電路一、電路組成法則一、電路組成法則圖圖 3- -2-1-1三點式振蕩的原理電路三點式振蕩的原理電路1電路電路兩種基本類型三點式振兩種基本類型三點式振蕩器的原理電路蕩器的原理電路( (交流通路交流通路) )。 2組成法則組成法則交流通路中，晶體管的三個極與諧振回路的三個引出端交流通路中，晶體管

25、的三個極與諧振回路的三個引出端相連接。其中，與發(fā)射極相接的為兩個相連接。其中，與發(fā)射極相接的為兩個同性質(zhì)同性質(zhì)電抗，接在集電抗，接在集- -基間的為基間的為異性異性電抗。電抗。 可證，此法連接必滿足相位平衡條件，實現(xiàn)正反饋?？勺C，此法連接必滿足相位平衡條件，實現(xiàn)正反饋。 二、三點式振蕩器電路二、三點式振蕩器電路 ( (1) )電容三點式電容三點式電路（考畢茲電路）電路（考畢茲電路）圖圖 3- -2- -2電容三點式振器電路電容三點式振器電路RB1、RB2 和和 RE ：分壓式偏置電阻分壓式偏置電阻； CC、CB、CE ：旁旁路和隔直流電容路和隔直流電容；RC ：集電極直流負載電阻集電極直流負載

26、電阻； RL ：輸出輸出負載電阻負載電阻 ； L、C1、C2 ：并聯(lián)諧振回路并聯(lián)諧振回路。圖圖 3- -2- -2電容三點式振器電路電容三點式振器電路( (2) )組成組成可變增益器件：晶體管可變增益器件：晶體管 T；相移網(wǎng)絡：；相移網(wǎng)絡：并諧；并諧；發(fā)射極：發(fā)射極：為兩同性質(zhì)容性電抗；集為兩同性質(zhì)容性電抗；集- -基：感性電抗。基：感性電抗。( (3) )討論討論 起振與平衡起振與平衡 T 為可變增益器件，偏置電路設置合適為可變增益器件，偏置電路設置合適 Q 點同時，隨點同時，隨 vi 的增大產(chǎn)生的增大產(chǎn)生自給偏置效應自給偏置效應，加速放大器增益的下降。，加速放大器增益的下降。圖圖 3- -

27、2- -4其其直流偏置電路如圖直流偏置電路如圖 3- -2- -4 所示所示。剛起振時，發(fā)射結(jié)。剛起振時，發(fā)射結(jié)直流偏置為靜態(tài)偏置電壓，直流偏置為靜態(tài)偏置電壓，VBE0= VBEQ = VBB IBQRB IEQRE 。反饋反饋vi 增大，增大，vi 一部分進入截止區(qū)，一部分進入截止區(qū)， iC為為失真的脈沖波，失真的脈沖波，其其平均值平均值 IC0 ICQ ， VBE0 減小，減小，增益變小，提高了振幅穩(wěn)定增益變小，提高了振幅穩(wěn)定性。性。所以，振蕩振幅增大時，加在發(fā)射所以，振蕩振幅增大時，加在發(fā)射結(jié)上結(jié)上的偏置電壓將自靜態(tài)值向截止方向的偏置電壓將自靜態(tài)值向截止方向移動，導致環(huán)路增益進一步下降，

28、從而移動，導致環(huán)路增益進一步下降，從而提高了振蕩振幅的穩(wěn)定性。提高了振蕩振幅的穩(wěn)定性。2電感三點式振蕩器電路（哈脫萊電路）電感三點式振蕩器電路（哈脫萊電路）( (1) )電路與元件作用電路與元件作用 ( (2) )組成法則判斷組成法則判斷 圖圖 3- -2- -6 電感三點式振蕩器電路電感三點式振蕩器電路三、電容三點式振蕩電路的起振條件三、電容三點式振蕩電路的起振條件( (相位與振幅相位與振幅) )1等效電路等效電路 以圖以圖 3- -2- -2( (b) )為例為例 推導環(huán)路增益推導環(huán)路增益 T( (j ) ) 時，應將閉合環(huán)路斷開。時，應將閉合環(huán)路斷開。( (1) )改畫電路改畫電路 圖圖

29、 3- -2- -3對應圖對應圖 3- -2- -2 電路的交流通路電路的交流通路斷點左面加環(huán)路的輸入電壓斷點左面加環(huán)路的輸入電壓 Vi(j )斷點右邊斷點右邊( (與與C2 并聯(lián)并聯(lián)) )接入自斷點向左看進去的阻抗接入自斷點向左看進去的阻抗 Zi Re0 ： L、C1、C2 并聯(lián)諧振回路的固有諧振電阻并聯(lián)諧振回路的固有諧振電阻。00220eLQrLLrLR Q0：固有品質(zhì)因數(shù)。固有品質(zhì)因數(shù)。( (2) )用混合用混合 型等效電路表示型等效電路表示設設 fosc 1 (gm A)可求得三點式振蕩器的相位可求得三點式振蕩器的相位起振條件起振條件為為0Li21212osc gLgCCCLC ( (

30、3- -2- -3) )振幅振幅起振條件起振條件為為)11()1(12osci12LmLCgCCgg ( (3- -2- -4) )討論：討論：1振蕩角頻率振蕩角頻率 osc 振蕩頻率振蕩頻率 osc 由相位起振條件決定，解由相位起振條件決定，解( (3- -2- -3) )求得求得2120Li021Liosc11CCggCCggLC ( (3- -2- -5) )式中，式中， 2121CCCCC ：LC 回路總電容回路總電容， LC10 ：固有諧振角頻率。固有諧振角頻率。 osc 與與 0 (LC) 有關，還與有關，還與 gi (Ri)、g L ( Re0、 RL) 有關，有關，且且 osc

31、 0 。Li2120ggCC 在實際電路中，一般在實際電路中，一般滿足滿足 工程估算時，工程估算時， osc 0 = ( (3- -2- -6) )LC12振幅起振條件振幅起振條件 工程估算時，令工程估算時，令 = osc 0 ，代入，代入( (3- -2- -4) )式，即式，即)11()1(12osci12LmLCgCCgg ( (3- -2- -4) )211i121LmCCCgCCCgg 振幅起振條件可簡化為振幅起振條件可簡化為設設211CCCn ( (3- -2- -7) )n 為電容分壓比為電容分壓比 (p129)，上式改寫為，上式改寫為gm iL1nggn ( (3- -2- -

32、8a) )或或 1i2Lm gnggn( (3- -2- -8b) )2C 若若 gi ，則由，則由圖圖 3- -2- -7 可見，可見，n2gi 便是便是 gi 經(jīng)電經(jīng)電容分壓器折算到集電極上的電導值。容分壓器折算到集電極上的電導值。 Lg 2C 因而回路諧振時集電極上的總電導為因而回路諧振時集電極上的總電導為( (+ n2gi) )，gm 除除以這個總電導就是回路諧振時放大器的電壓增益以這個總電導就是回路諧振時放大器的電壓增益 Av( 0)*，而而 n 則是反饋網(wǎng)絡則是反饋網(wǎng)絡( (C1、組成組成) )的反饋的反饋系數(shù)系數(shù) kfv 。這樣，式這樣，式( (3- -2- -8b) ) 又可表

33、示為又可表示為 Av( 0) kfv 11i2Lm gnggn圖圖 3- -2- -7 推導推導 T(j ) 的等效電路的等效電路圖圖 3- -2- -7 推導推導 T(j ) 的等效電路的等效電路討論：討論：為滿足振幅起振條件，應增大為滿足振幅起振條件，應增大 Av( 0) 和和 kfv 。 增大增大 kfv (= n) ，n2gi 增大，增大，Av( 0) 減??；減小減小；減小 kfv ，雖提高雖提高 Av( 0)，但回路增益但回路增益 T( 0) 受限。受限。故故 n 取值應適中。取值應適中。 提高提高 ICQ，可以增大，可以增大 gm，從而提高，從而提高 Av( 0) ，但不宜，但不宜

34、過大，否則，過大，否則，gi( ( 1/re = gm/ ) )會過大，造成回路有載品質(zhì)會過大，造成回路有載品質(zhì)因數(shù)下降，影響頻率穩(wěn)定性。因數(shù)下降，影響頻率穩(wěn)定性。ICQ 一般取一般取 1 5 mA。 ( (a) )( (b) )圖圖 3- -2- -3對應圖對應圖 3- -2- -2 電路的交流通路電路的交流通路結(jié)論：結(jié)論：若振蕩管若振蕩管 fT 5fosc，RL 又不太小又不太小( ( 1 k ) )，且，且 n( (兩電容兩電容) )取值適中，一般都滿足起振條件。取值適中，一般都滿足起振條件。分析表明，閉合環(huán)路不論何處斷開，它們的振幅起振條分析表明，閉合環(huán)路不論何處斷開，它們的振幅起振條

35、件都是一樣的。但斷開點不同，件都是一樣的。但斷開點不同，主網(wǎng)絡主網(wǎng)絡和和反饋網(wǎng)絡反饋網(wǎng)絡的組成就的組成就不同，相應的不同，相應的放大器增益放大器增益和和反饋系數(shù)反饋系數(shù)也就不同。也就不同。 ( (a) )( (b) )圖圖 3- -2- -3對應圖對應圖 3- -2- -2 電路的交流通路電路的交流通路 若若圖圖 3-2-3(a)所示閉合環(huán)路在基極處開斷，三極管接成所示閉合環(huán)路在基極處開斷，三極管接成共發(fā)組態(tài)。共發(fā)組態(tài)。 圖圖 3- -2- -8在基極處開斷的等效電路在基極處開斷的等效電路Lg 圖中圖中用工程估算法將用工程估算法將 gib 和和折算到集射極間，分別為折算到集射極間，分別為gib

36、 折算到集射極間的計算。折算到集射極間的計算。，Le0LebEib1111RRgrRg ，和和L2221ib221)()(gCCCgCC 圖圖3-2-8 在基極處開斷的等效電路在基極處開斷的等效電路圖圖 3- -2- -8在基極處開斷的等效電路在基極處開斷的等效電路ibLmvgCCgCCCgA2212210)()()(增益增益210020/1/1CCCLCkfv反饋系數(shù)反饋系數(shù))11()()(212212112ebELmrRCCgCCCCCg起振條件起振條件)11()()(212212112ebELmrRCCgCCCCCg在基極處開斷的起振條件在基極處開斷的起振條件eEiiLmrRgCCCnn

37、ggng/1211在圖在圖3-2-2(b)電路的電路的處開斷的起振條件處開斷的起振條件eebrr)1 (emrg/)1/(代入上述兩種情況的起振條件，可得代入上述兩種情況的起振條件，可得為同一表達式為同一表達式ELmRCCCCgCCCCCCg1)()()(12111121221) 1(1)(2121221ELmRCCgCCCCg 四、用工程估算法求起振條件四、用工程估算法求起振條件 將閉合環(huán)路斷開，畫出開環(huán)等效電路。將閉合環(huán)路斷開，畫出開環(huán)等效電路。 求出固有諧振頻率求出固有諧振頻率 0，并令，并令 osc 0。 將諧振回路的電導折算到集電極上，求放大器回路將諧振回路的電導折算到集電極上，求放

38、大器回路諧振時的增益和反饋系數(shù)，便可確定振幅起振條件。諧振時的增益和反饋系數(shù)，便可確定振幅起振條件。 3.2.2差分對管振蕩電路差分對管振蕩電路( (索尼振蕩器索尼振蕩器) ) 一、工作原理一、工作原理T2 的集電極上外接的集電極上外接 LC諧振回路，調(diào)諧在諧振頻率諧振回路，調(diào)諧在諧振頻率上。其集電極輸出電壓直接上。其集電極輸出電壓直接加到加到 T1管的基極上，形成管的基極上，形成正反饋。正反饋。T2 管的基極和集電管的基極和集電極直流同電位，必須限制極直流同電位，必須限制 LC 兩端的振蕩電壓兩端的振蕩電壓( (200 mV 左右左右) )，防止，防止 T2 管飽和。管飽和。振蕩管進入截至區(qū)

39、實現(xiàn)內(nèi)穩(wěn)幅，使得回路有較高的有振蕩管進入截至區(qū)實現(xiàn)內(nèi)穩(wěn)幅，使得回路有較高的有載品質(zhì)因數(shù)，有利于提高頻率穩(wěn)定性。載品質(zhì)因數(shù)，有利于提高頻率穩(wěn)定性。 二、求二、求 T(j ) 1交流通路交流通路 2共集共集- -共基等效電路共基等效電路T1 管的基極電流管的基極電流 Ib1 在在 T2 管的輸入端產(chǎn)生的電壓為：管的輸入端產(chǎn)生的電壓為： ib1mbebe()(/ /1/ j)VIg VrC&其中，其中， eeEEebeb1bebebebe/ / /(1/ j)rrRrVI ZZrC&，)1/(ebmebe rgrrT2 管輸入端的等效阻抗管輸入端的等效阻抗b eiib1b e b e

40、b eb e11j1/jrVZIC rrC&共集共集- -共基級聯(lián)電路的輸入阻抗為共基級聯(lián)電路的輸入阻抗為b eib e b eb eb e121j1/(2)j/ 2rZC rrC電路簡化如圖電路簡化如圖 3- -2- -10( (d) )所示。所示。 三、確定振蕩角頻率三、確定振蕩角頻率CL 10osc 式中，式中，C = C + Cb e/2 四、確定振幅起振條件四、確定振幅起振條件fof1vVVk&，)2/(12/)(ebLm0 rggAv 所以，所以， ebLm/12 rgg3.2.3舉例舉例圖圖 3- -2- -12( (a) )例例 1：判斷判斷如圖如圖 3- -2

41、- -12 所所示示交流通路能否滿足相位平衡交流通路能否滿足相位平衡條件？條件？解：解：若若 L、C3 串聯(lián)支路呈串聯(lián)支路呈感性，則感性，則符合相位平衡條件符合相位平衡條件條件：條件：當當 osc 時時， L、C3 串聯(lián)支路呈感性串聯(lián)支路呈感性。331LC 例例 2：自己看。自己看。( (a) )( (b) )( (c) )圖圖 3- -2- -13 例例 3 電路電路( (a) )及串聯(lián)和并聯(lián)諧振回路的電抗特性曲線及串聯(lián)和并聯(lián)諧振回路的電抗特性曲線 ( (b) () (c) )例例 3：圖圖 3- -2- -13 為三回路振蕩器交流通路，為三回路振蕩器交流通路，f01， f02， f03 分

42、別為三個回路的固有諧振頻率，寫出它們之間能滿足分別為三個回路的固有諧振頻率，寫出它們之間能滿足相位平衡條件的兩種關系式，并指出兩種情況下振蕩頻率處相位平衡條件的兩種關系式，并指出兩種情況下振蕩頻率處在什么范圍內(nèi)。在什么范圍內(nèi)。解：解：已知串、并聯(lián)諧振回路電抗特性曲線如圖已知串、并聯(lián)諧振回路電抗特性曲線如圖 3- -2- -13( (b) )、 ( (c) )所示。所示。( (a) )( (b) )( (c) )圖圖 3- -2- -13 例例 3 電路電路( (a) )及串聯(lián)和并聯(lián)諧振回路的電抗特性曲線及串聯(lián)和并聯(lián)諧振回路的電抗特性曲線 ( (b) () (c) )串聯(lián)回路串聯(lián)回路中，中， 0

43、，X 0，呈呈感性；感性； 0，X 0，X 0，呈呈容性；容性； 0，呈呈感性感性。( (a) )( (b) )( (c) )1若構(gòu)成電容三點式電路若構(gòu)成電容三點式電路L1C1、L2C2 回路呈回路呈容性失諧容性失諧，L3C3 回路回路呈呈感性失諧感性失諧。容性失諧容性失諧：fosc f02 ；感性失諧感性失諧：fosc f01， fosc f03 。03oscff 02osc10fff 第第 3 章正弦波振蕩器章正弦波振蕩器3.3LC 振蕩器的頻率穩(wěn)定度振蕩器的頻率穩(wěn)定度3.3.1提高頻率穩(wěn)度的基本措施提高頻率穩(wěn)度的基本措施3.3.2克拉潑振蕩電路克拉潑振蕩電路3.3LC 振蕩器的頻率穩(wěn)定度

44、振蕩器的頻率穩(wěn)定度( (1) )定義：定義： 頻率穩(wěn)定度又稱為頻穩(wěn)度，為振蕩器最重要的指標，頻率穩(wěn)定度又稱為頻穩(wěn)度，為振蕩器最重要的指標，指指在規(guī)定時間內(nèi)在規(guī)定時間內(nèi)，規(guī)定的溫度、濕度、電源電壓等變化范，規(guī)定的溫度、濕度、電源電壓等變化范圍內(nèi)，圍內(nèi)，振蕩頻率的相對變化量振蕩頻率的相對變化量。( (2) )種類種類 按規(guī)定按規(guī)定時間的長短時間的長短不同，頻穩(wěn)度可分為：不同，頻穩(wěn)度可分為： 長期頻穩(wěn)度：長期頻穩(wěn)度：一天以上乃至幾個月內(nèi)因元器件老化而引一天以上乃至幾個月內(nèi)因元器件老化而引起的頻率相對變化量。起的頻率相對變化量。 短期頻穩(wěn)度：短期頻穩(wěn)度：一天內(nèi)因溫度、電源電壓等外界因素變化一天內(nèi)因溫度

45、、電源電壓等外界因素變化而引起的頻率相對變化量。而引起的頻率相對變化量。 瞬時瞬時( (秒級秒級) )頻穩(wěn)度：頻穩(wěn)度：電路內(nèi)部噪聲引起頻率相對變化量。電路內(nèi)部噪聲引起頻率相對變化量。 通常指短期頻穩(wěn)度。通常指短期頻穩(wěn)度。 ( (3) )表達式表達式 絕對準確度：絕對準確度： fosc = f - - fosc fosc：標稱頻率：標稱頻率 相對準確度：相對準確度： f：實測的振蕩頻率實測的振蕩頻率oscoscoscoscfffff 將規(guī)定時間劃分為將規(guī)定時間劃分為 n 個等間隔，各間隔內(nèi)實測的振蕩頻個等間隔，各間隔內(nèi)實測的振蕩頻率為率為 fi，短期頻穩(wěn)度的定義：短期頻穩(wěn)度的定義：2oscosc

46、oscosc1oscosc)(1limffffnffinin 式中，式中，( fosc)i = fi - - fosc ，第，第 i 個間隔內(nèi)實測的絕對準確度；個間隔內(nèi)實測的絕對準確度； 為絕對準確度的平均值，為絕對準確度的平均值， 越小，越小，頻率準確度就越高。頻率準確度就越高。 )(1limosc1oscffnfinin oscf( (4) )對頻穩(wěn)度的不同要求對頻穩(wěn)度的不同要求 高精度信號高精度信號 發(fā)生器發(fā)生器用用 途途中波電臺中波電臺電視發(fā)射機電視發(fā)射機信號發(fā)生器信號發(fā)生器頻穩(wěn)度頻穩(wěn)度10- -510- -4 10- -510- -710- -7 10- -93.3.1提高頻率穩(wěn)度的

47、基本措施提高頻率穩(wěn)度的基本措施首先分析外界因素對振蕩頻率變化的影響。首先分析外界因素對振蕩頻率變化的影響。一、頻穩(wěn)度的定性分析一、頻穩(wěn)度的定性分析 1振蕩頻率的圖解振蕩頻率的圖解由相位平衡條件由相位平衡條件 T( osc) = 0即即0)()()()(foscZoscfoscAoscT 說明：說明： A( ) 主要取決于并聯(lián)諧振回路的相移主要取決于并聯(lián)諧振回路的相移 z( ) ，它在，它在諧振頻率附近隨諧振頻率附近隨 的變化十分劇烈；的變化十分劇烈； f( ) 隨隨 的變化相對要緩慢得多，可近似認為它是的變化相對要緩慢得多，可近似認為它是與頻率無關的常數(shù)，用與頻率無關的常數(shù)，用 f 表示。表示

48、。得：得： Z( osc) = f故：故： Z( ) 曲線與高度為曲線與高度為 f 水平線相交點上所對應的角頻水平線相交點上所對應的角頻率率振蕩角頻率振蕩角頻率 osc 。 2影響振蕩頻率影響振蕩頻率 osc 的參數(shù)的參數(shù) 圖圖 3- -3- -1( (a) )由由 0Zosce02()()arctan=fQ 可知：可知：影響振蕩頻率影響振蕩頻率 osc 的參數(shù)是的參數(shù)是 0 0、Qe 和和 f 。故討論頻。故討論頻穩(wěn)度就是分析外界因素通過這三個參數(shù)對振蕩頻率變化的影穩(wěn)度就是分析外界因素通過這三個參數(shù)對振蕩頻率變化的影響。響。 ( (1) )諧振頻率諧振頻率 0 0 變化變化若若 L 、C 變

49、化，變化， 0 0 產(chǎn)生產(chǎn)生 0 0 的變的變化，化，則則 z z( ( ) )曲線沿橫坐標平移曲線沿橫坐標平移 0 0，曲線形狀不變。參看曲線形狀不變。參看圖圖 3- -3- -1( (a) )。圖圖 3- -3- -1( (b) )( (2) )Qe 變化變化 若若負載和管子參數(shù)變化，使諧振回路負載和管子參數(shù)變化，使諧振回路 Qe增加增加 Qe，則，則 z z( ( ) )曲線變陡。曲線變陡。 Qe 引起振蕩頻率的變化量引起振蕩頻率的變化量與與 f f 大小有大小有關關。參看。參看圖圖 3- -3- -1( (b) )。oscosc ( (3) )若若 f f 產(chǎn)生產(chǎn)生 f f，則，則 z

50、 z( ( ) )曲線曲線形狀不變，而交點移動。形狀不變，而交點移動。 f f 引起振蕩頻率的變化與引起振蕩頻率的變化與 f f( (同同條曲線條曲線) )、Qe 的大小有關。的大小有關。3討論討論 提高提高 LC 振蕩器頻穩(wěn)度的基本措施：振蕩器頻穩(wěn)度的基本措施：圖圖 3- -3- -1 ( (c) ) 減小減小 0、 Qe 和和 f，故應減，故應減小外界因素變化引起小外界因素變化引起 0、Qe 和和 f 的變的變化?；?減小減小 f 和增大和增大 Qe ，以減小由，以減小由 Qe、 f 引起的振蕩頻率變化量。引起的振蕩頻率變化量。 二、提高頻穩(wěn)度的基本措施二、提高頻穩(wěn)度的基本措施1減小外界

51、因素的變化減小外界因素的變化 外界因素：外界因素：溫度、濕度、大氣壓、溫度、濕度、大氣壓、電源電壓、周圍磁場、機械振動及負載變化等，其中以溫電源電壓、周圍磁場、機械振動及負載變化等，其中以溫度的影響最嚴重。度的影響最嚴重。 措施：措施：減振、恒溫、密封減振、恒溫、密封( (濕度、大氣壓濕度、大氣壓) )、高穩(wěn)定度、高穩(wěn)定度電源、屏蔽罩、振蕩器與負載間插入跟隨器。電源、屏蔽罩、振蕩器與負載間插入跟隨器。 2提高振蕩回路標準性提高振蕩回路標準性( (1) )標準性標準性 振蕩回路在外界因素變化時保持固有諧振頻率不變的能振蕩回路在外界因素變化時保持固有諧振頻率不變的能力。力。標準性越高，標準性越高，

52、 0 0 就越小。就越小。( (2) ) 0 0 與與 L、 C 的關系的關系)1)(1(1)(1000CCLLCCLL 將此式展開，忽略高階小量，化簡為將此式展開，忽略高階小量，化簡為 00 CCLLCCLL2121)21)(21(0000 ）（所所以以CCLL2100 ( (3) )分析分析 可見，可見，為提高回路標準性，必須減小為提高回路標準性，必須減小 L、C 的相對的相對變化變化量。量。措施：措施： 溫度補償。電感和部分寄生參量有正值的溫度系數(shù)，溫度補償。電感和部分寄生參量有正值的溫度系數(shù)，選用有負溫度系數(shù)的陶瓷電容器，且數(shù)值合適，正負可補選用有負溫度系數(shù)的陶瓷電容器，且數(shù)值合適，正

53、負可補償。償。 縮短引線，采用貼片元器件，減小分布參數(shù)。縮短引線，采用貼片元器件，減小分布參數(shù)。 使用穩(wěn)定度高的外接集總電容、電感，減小不穩(wěn)定使用穩(wěn)定度高的外接集總電容、電感，減小不穩(wěn)定的寄生量及其在的寄生量及其在 L、C 中的比重。中的比重。 ( (4) )討論討論 osc= = (LC) 1/2穩(wěn)穩(wěn)定，定，CL Q0 Qe 頻穩(wěn)度頻穩(wěn)度所以，增加總電容是有限度的。因此一般都串聯(lián)電容，所以，增加總電容是有限度的。因此一般都串聯(lián)電容，減小管子與回路間耦合的方法。減小管子與回路間耦合的方法。例例如：如：clapp 電路電路3.3.2克拉潑振蕩電路克拉潑振蕩電路1電路電路 圖圖 3- -3- -2

54、(b)2特點特點 為為電容三點式振蕩器的改進型電容三點式振蕩器的改進型電路，其差別：與電路，其差別：與 C1、C2 串聯(lián)的電串聯(lián)的電容容 C3。且。且C3 取值較小。滿足取值較小。滿足 C3 C1，C3 Cq，所以，所以 p 很靠近很靠近 s ，例如，例如 5 MHz 的的晶振體晶振體 fp fs 6.5 kHz小結(jié)：小結(jié)： 晶振體兩個諧振頻率：晶振體兩個諧振頻率：fs、fp ；且；且 fs 2R1，即，即 T( 0) 1，就可滿足起振條件。，就可滿足起振條件。圖圖 3- -5- -3( (b) )改畫成電橋形式的電路改畫成電橋形式的電路平衡條件：平衡條件：Rt 為具有負溫度系數(shù)為具有負溫度系

55、數(shù)的熱敏電阻。的熱敏電阻。剛起振時，剛起振時，Rt 的溫度最低，相應的溫度最低，相應的電阻最大，因而運放增益最大，使的電阻最大，因而運放增益最大，使 T( 0) 1。振幅過大，振幅過大，Rt 上消耗的功率增加，上消耗的功率增加，致使溫度上升，阻值減小，直到致使溫度上升，阻值減小，直到 T( 0) 1 ，進入平衡狀態(tài)。，進入平衡狀態(tài)。第第 3 章章正弦波振蕩器正弦波振蕩器3.6負阻正弦波振蕩器負阻正弦波振蕩器3.6.1負阻器件負阻器件3.6.2負阻振蕩原理及其電路負阻振蕩原理及其電路3.6.3用負阻觀點討論用負阻觀點討論 LC 反饋振蕩器反饋振蕩器 負阻振蕩器是采用負阻器件與負阻振蕩器是采用負阻

56、器件與 LC 諧振回路共同構(gòu)成諧振回路共同構(gòu)成的一種正弦波振蕩器，主要工作在的一種正弦波振蕩器，主要工作在 100 MHz 以上的超高頻以上的超高頻段。段。 3.6.1負阻器件負阻器件負阻器件是指它的負阻器件是指它的增量電阻為負的器件。增量電阻為負的器件。隧道二極管的伏安隧道二極管的伏安特性如圖特性如圖 3- -6- -1 所示。所示。 圖中圖中vD VQ v VQ Vmsin t 忽略失真的情況下忽略失真的情況下iD IQ i IQ Imsin t 增量電流增量電流i = ( gn)v = ( gn)Vmsin t = Imsin t 加到器件上的平均功率加到器件上的平均功率2/2/d)si

57、n)(sin(1d1n2mQQmmQQmQ0mQ0DDgVIVIVIVttIItVVTtivTPTT vD VQ v VQ Vmsin t iD IQ i IQ Imsin t i = Imsin t 2/d1n2mQQ0DDgVIVtivTPT 因為因為Vm VQ，Im 0 器件是將一部分直流功率轉(zhuǎn)換為交流功率。器件是將一部分直流功率轉(zhuǎn)換為交流功率。當器件工作在大信號時，定義器件的平均負增量電導當器件工作在大信號時，定義器件的平均負增量電導為為 g gn(av)n(av)。 器件給出交流功率器件給出交流功率2mn/ 2V g圖圖 3- -6- -2 給出了隧道二極管工作在大信號時的特性，給出

58、了隧道二極管工作在大信號時的特性，圖中電導圖中電導m1mn(av)VIg 式中：式中：I1m 基波電流振幅?；娏髡穹?3.6.2負阻振蕩原理及其電路負阻振蕩原理及其電路 圖圖 3- -6- -3 給出了電壓控制型負阻振蕩器。給出了電壓控制型負阻振蕩器。 器件并接在諧振回路上器件并接在諧振回路上。電路電流方程為電路電流方程為 0d1dde vgtvLtvC式中：式中：ge ge0 gn(av) ge0 諧振回路固有諧振電導。諧振回路固有諧振電導。當時當時120e Cg )cos(e)(0 tAtvt上式中，上式中，Cge21 2200 LC10 當時，當時，受到擾動時起振，振蕩角頻率為受到

59、擾動時起振，振蕩角頻率為 。120e Cg 0 gn ge0 振幅增長振幅增長 gn(av)下降。下降。當當 gn(av) = ge0，產(chǎn)生穩(wěn)定振蕩，其角頻率為，產(chǎn)生穩(wěn)定振蕩，其角頻率為 0 。 起振條件：起振條件：gn ge0 。 平衡條件：平衡條件：0j1joscoscn(av)e0 LCgg 或或ge0 = gn(av) ， LC10osc 振幅穩(wěn)定條件：振幅穩(wěn)定條件： 0mn(av) Vg相位穩(wěn)定條件。相位穩(wěn)定條件。諧振回路的相頻特性予以保證諧振回路的相頻特性予以保證 。電流控制型負阻器件電流控制型負阻器件如圖如圖 3- -6- -4 所示所示。 負阻器件串接在諧振回路中。負阻器件串接

60、在諧振回路中。 采用同樣的分析方法得到。采用同樣的分析方法得到。 起振條件：起振條件：rn re0 平衡條件平衡條件：re0 rn(av) LC10osc 振幅穩(wěn)定條件振幅穩(wěn)定條件：0mn(av) Ir相位穩(wěn)定條件。相位穩(wěn)定條件。諧振回路的相頻特性予以保證諧振回路的相頻特性予以保證 。例例如如：電壓控制型負阻振蕩器如圖電壓控制型負阻振蕩器如圖 3- -6- -5 所示。所示。 圖圖 3- -6- -5電壓控制型負阻振蕩器電壓控制型負阻振蕩器 212DDDD0RRRVV R = R1 / R2 R1、R2 取值過大，如虛線所示，有三個交點，會引起取值過大，如虛線所示，有三個交點，會引起靜態(tài)工作點不穩(wěn)定。靜態(tài)工作點不穩(wěn)定。 3.6.3用負阻觀點討論用負阻觀點討論 LC 反饋振蕩器反饋振蕩器 從能量的觀點從能量的觀點看，帶有正反饋的看，帶有正反饋的