諧振放大器的穩(wěn)定性與穩(wěn)定措施

1、College of Electrical and Information Engineering 電氣與信息工程學(xué)院電氣與信息工程學(xué)院 第第x講講 諧振放大器的穩(wěn)定性與穩(wěn)定措施諧振放大器的穩(wěn)定性與穩(wěn)定措施College of Electrical and Information Engineering 電氣與信息工程學(xué)院電氣與信息工程學(xué)院 College of Electrical and Information Engineering 電氣與信息工程學(xué)院電氣與信息工程學(xué)院 前面分析時(shí)，假定前面分析時(shí)，假定y yre0 0，即輸出電路對(duì)輸入端沒，即輸出電路對(duì)輸入端沒有影響（晶體管有影響（晶體

2、管單向工作單向工作），放大器工作于），放大器工作于穩(wěn)定狀態(tài)穩(wěn)定狀態(tài)。下面，討論內(nèi)反饋下面，討論內(nèi)反饋y yrere的影響。的影響。1. 1. 放大器的輸入導(dǎo)納和輸出導(dǎo)納放大器的輸入導(dǎo)納和輸出導(dǎo)納LYyyyyYoefereieisiefereoeoYyyyyYie0ireyYyoe0oreyYyCollege of Electrical and Information Engineering 電氣與信息工程學(xué)院電氣與信息工程學(xué)院 如果放大電路輸入端也接有諧振回路如果放大電路輸入端也接有諧振回路( (或前級(jí)放大器的輸出或前級(jí)放大器的輸出諧振回路諧振回路) )，那么輸入導(dǎo)納，那么輸入導(dǎo)納Y Yi i

3、并聯(lián)在放大器輸入端回路后并聯(lián)在放大器輸入端回路后( (假定耦假定耦合方式是合方式是全部接入全部接入) )，2. 2. 自激振蕩的產(chǎn)生自激振蕩的產(chǎn)生 ( (以輸入導(dǎo)納的影響為例以輸入導(dǎo)納的影響為例) )FieoefereieiYyYyyyyYLie1ie1iej CgyFFFjbgYCollege of Electrical and Information Engineering 電氣與信息工程學(xué)院電氣與信息工程學(xué)院 所謂所謂“諧振諧振”，就能量關(guān)系而言，是指：回路中，就能量關(guān)系而言，是指：回路中儲(chǔ)存的能量是不變的，只是在電感與電容之間相互轉(zhuǎn)儲(chǔ)存的能量是不變的，只是在電感與電容之間相互轉(zhuǎn)換；外加

4、電動(dòng)勢(shì)只提供回路電阻所消耗的能量，以維換；外加電動(dòng)勢(shì)只提供回路電阻所消耗的能量，以維持回路的等幅振蕩。持回路的等幅振蕩。 如果如果g= gs+ gie + gF 0，即整個(gè)回路的能量消耗為零，即整個(gè)回路的能量消耗為零，回路中儲(chǔ)存的能量恒定，在回路中儲(chǔ)存的能量恒定，在電感與電容之間相互轉(zhuǎn)換，電感與電容之間相互轉(zhuǎn)換，回路中的等幅振蕩得以維持，回路中的等幅振蕩得以維持，而不需外加激勵(lì)。而不需外加激勵(lì)。（自激振蕩）（自激振蕩）College of Electrical and Information Engineering 電氣與信息工程學(xué)院電氣與信息工程學(xué)院 如果反饋電導(dǎo)為負(fù)值，那么如果反饋電導(dǎo)為負(fù)

5、值，那么g g = = g gs s + + g gie1 ie1 + + g gF F = 0 = 0 可能可能存在，即發(fā)生自激振蕩現(xiàn)象。存在，即發(fā)生自激振蕩現(xiàn)象。3.3.自激產(chǎn)生的原因自激產(chǎn)生的原因( (以輸入導(dǎo)納的影響為例以輸入導(dǎo)納的影響為例) )FFoerefeFjbgYyyyYL 如果如果g= gs+ gie + gF 0，即整個(gè)回路的能量消耗，即整個(gè)回路的能量消耗為零，回路中儲(chǔ)存的能量恒定，在電感與電容之間相互為零，回路中儲(chǔ)存的能量恒定，在電感與電容之間相互轉(zhuǎn)換，回路中的等幅振蕩得以維持，而不需外加激勵(lì)。轉(zhuǎn)換，回路中的等幅振蕩得以維持，而不需外加激勵(lì)。College of Elec

6、trical and Information Engineering 電氣與信息工程學(xué)院電氣與信息工程學(xué)院 為了消除自激以及提高放大器的穩(wěn)定性，下面確定產(chǎn)生為了消除自激以及提高放大器的穩(wěn)定性，下面確定產(chǎn)生等幅自激振蕩的條件。等幅自激振蕩的條件。4. 4. 自激產(chǎn)生的條件自激產(chǎn)生的條件( (以輸入導(dǎo)納的影響為例以輸入導(dǎo)納的影響為例) ) oerefeiesisLYyyyyYYY等于回路諧振時(shí)，回路諧振時(shí)，g= gs+ gie + gF = 0= 01 refeoeiesyyYyyYL即分解為幅值和相位兩個(gè)條件分解為幅值和相位兩個(gè)條件1refeLoeiesyyYyyY幅值條件：n2refe21相位

7、條件：; 1jieSies1eyYyYY令; 2jLoeLoe2eYyYyYCollege of Electrical and Information Engineering 電氣與信息工程學(xué)院電氣與信息工程學(xué)院 refen221相位條件：不發(fā)生自激的條件不發(fā)生自激的條件，0)(jLoerefejiesLoerefeies2refe1eYyyyeyYYyyyyY1refeLoeiesyyYyyY幅值條件：0coscos 1Loerefe1iesFiesYyyyyYgggg回路諧振時(shí)，回路諧振時(shí)，g = gs + gie + gF = 0回路諧振時(shí)，回路諧振時(shí)，g= gs+ gie + gF 0

8、4. 4. 自激產(chǎn)生的條件自激產(chǎn)生的條件( (以輸入導(dǎo)納的影響為例以輸入導(dǎo)納的影響為例) )College of Electrical and Information Engineering 電氣與信息工程學(xué)院電氣與信息工程學(xué)院 1coscos121refeoeLiesrefeLoeiesyyggggyyYyyYS或穩(wěn)定系數(shù)穩(wěn)定系數(shù) 如果如果S1，放大器可能產(chǎn)生自激振蕩；如果，放大器可能產(chǎn)生自激振蕩；如果S 1，放，放大器不會(huì)產(chǎn)生自激。大器不會(huì)產(chǎn)生自激。 S越大，放大器離開自激狀態(tài)就越遠(yuǎn)，越大，放大器離開自激狀態(tài)就越遠(yuǎn)，工作就越穩(wěn)定。工作就越穩(wěn)定。4. 4. 自激產(chǎn)生的條件自激產(chǎn)生的條件( (

9、以輸入導(dǎo)納的影響為例以輸入導(dǎo)納的影響為例) )0coscos 1Loerefe1iesFiesYyyyyYggggCollege of Electrical and Information Engineering 電氣與信息工程學(xué)院電氣與信息工程學(xué)院 5. 5. 穩(wěn)定性分析穩(wěn)定性分析LoeiesYyyY假設(shè)放大器輸入與輸出回路相同，假設(shè)放大器輸入與輸出回路相同，21; oeLiesggggg即(包括諧振回路包括諧振回路)refen221相位條件：yygggg2refeoeLiescosS2cos)(refe2refeyyggggoeLiesreferefecos1)(2yyggggoeLies

10、1coscos21refeoeLiesyyggggSCollege of Electrical and Information Engineering 電氣與信息工程學(xué)院電氣與信息工程學(xué)院 5. 5. 穩(wěn)定性分析穩(wěn)定性分析referefe2cos12yygS ; 0 , ,femfeT因此實(shí)際上：由于工作頻率gyff。，oreC90jy0rere0fe22SCygCollege of Electrical and Information Engineering 電氣與信息工程學(xué)院電氣與信息工程學(xué)院 5. 5. 穩(wěn)定性分析穩(wěn)定性分析;Afe0gyv;oeLiesggggg;gg re0fe02A

11、CSyvre0fe21CySg增益和穩(wěn)定性為一對(duì)矛盾。增益和穩(wěn)定性為一對(duì)矛盾。105通常，選S考慮到全部接入，即考慮到全部接入，即p p1 1= = p p2 2=1=1re0fe22SCygCollege of Electrical and Information Engineering 電氣與信息工程學(xué)院電氣與信息工程學(xué)院 如前所述，由于晶體管內(nèi)存在如前所述，由于晶體管內(nèi)存在y yrere的反饋，所以它是的反饋，所以它是一個(gè)一個(gè)“雙向元件雙向元件”。作為放大器工作時(shí)，。作為放大器工作時(shí)，y yrere的反饋?zhàn)饔玫姆答佔(zhàn)饔每赡芤鸱糯笃鞴ぷ鞯牟环€(wěn)定。下面，討論如何消除可能引起放大器工作的不穩(wěn)

12、定。下面，討論如何消除y yrere的反饋，變的反饋，變“雙向元件雙向元件”為為“單向元件單向元件”。這個(gè)過程稱。這個(gè)過程稱為為單向化單向化。A AF FCberbbCbcrbcrbevbercegm vbeA AF FCollege of Electrical and Information Engineering 電氣與信息工程學(xué)院電氣與信息工程學(xué)院 避免自激的最簡(jiǎn)單做法是在回路兩端并接電阻，即增加損耗。避免自激的最簡(jiǎn)單做法是在回路兩端并接電阻，即增加損耗。這就是這就是“失配法失配法”。 如果把負(fù)載導(dǎo)納如果把負(fù)載導(dǎo)納YL取得比晶體管取得比晶體管yoe大得多，即大得多，即YL yoe ，那么

13、輸入導(dǎo)納那么輸入導(dǎo)納iey不發(fā)生自激的條件不發(fā)生自激的條件，回路諧振時(shí)，回路諧振時(shí)，g= gs+ gie + gF 012re0fe2CygSFieoefereieiYyYyyyyYLCollege of Electrical and Information Engineering 電氣與信息工程學(xué)院電氣與信息工程學(xué)院 同理，如果把信號(hào)源導(dǎo)納同理，如果把信號(hào)源導(dǎo)納Ys取得比晶體管取得比晶體管yie大得多，那大得多，那么輸出導(dǎo)納么輸出導(dǎo)納 因此，所謂因此，所謂“失配失配”是指：信號(hào)源內(nèi)阻不與晶體管輸入是指：信號(hào)源內(nèi)阻不與晶體管輸入阻抗匹配；晶體管輸出端負(fù)載阻抗不與本級(jí)晶體管的輸出阻阻抗匹配；晶體管輸出端負(fù)載阻抗不與本級(jí)晶體管的輸出阻抗匹配。抗匹配。0ccosIVIYsierefeoeYyyyyoey 如果把負(fù)載導(dǎo)納如果把負(fù)載導(dǎo)納YL取得比晶體管取得比晶體管yoe大得多，即大得多，即YL yoe ，那么輸入導(dǎo)納那么輸入導(dǎo)納ieyFieoefereieiYyYyyyyYLCollege of Electrical and Information Engineering 電氣與信息工程學(xué)院電氣與信息工程學(xué)院 1refeLoeieSyyYyyYS穩(wěn)定系數(shù)穩(wěn)定系數(shù) 可知，當(dāng)可知，當(dāng)Ys yie 和和YL yoe ，穩(wěn)定系數(shù)，穩(wěn)定系數(shù)S大大增加。大大增加。 但同時(shí)但同時(shí) ，增益必須減小