通信電路07(2)

1、1.信號(hào)的放大：信號(hào)的放大： 高頻小信號(hào)放大，高頻功率放大高頻小信號(hào)放大，高頻功率放大2.信號(hào)的產(chǎn)生：信號(hào)的產(chǎn)生： 振蕩器振蕩器3.信號(hào)的變換：信號(hào)的變換：倍頻器，變頻器倍頻器，變頻器調(diào)制器：調(diào)制器：調(diào)幅、調(diào)頻、調(diào)相調(diào)幅、調(diào)頻、調(diào)相解調(diào)器：解調(diào)器：檢波、鑒頻、鑒相檢波、鑒頻、鑒相通信電子電路的主要內(nèi)容通信電子電路的主要內(nèi)容第4章 正弦波振蕩器. 概述概述. 反饋振蕩原理反饋振蕩原理. LC振蕩器振蕩器. 晶體振蕩器晶體振蕩器. 壓控振蕩器壓控振蕩器. 集成電路振蕩器集成電路振蕩器第第4章章 正弦波振蕩器正弦波振蕩器第4章 正弦波振蕩器 反反饋饋振振蕩蕩器器 按按振振蕩蕩原原理理分分類類 負(fù)負(fù)阻

2、阻振振蕩蕩器器 低低頻頻振振蕩蕩器器 按按振振蕩蕩頻頻率率分分類類 高高頻頻振振蕩蕩器器4.1 概概 述述 振蕩器是一種能自動(dòng)地將直流電源能量轉(zhuǎn)換為振蕩器是一種能自動(dòng)地將直流電源能量轉(zhuǎn)換為一定波形的交變振蕩信號(hào)能量的轉(zhuǎn)換電路。一定波形的交變振蕩信號(hào)能量的轉(zhuǎn)換電路。它與放它與放大器的區(qū)別大器的區(qū)別在于在于:無(wú)需外加激勵(lì)信號(hào)無(wú)需外加激勵(lì)信號(hào), 就能產(chǎn)生具有就能產(chǎn)生具有一定頻率、一定波形和一定振幅的交流信號(hào)。一定頻率、一定波形和一定振幅的交流信號(hào)。 正正弦弦波波振振蕩蕩器器 按按振振蕩蕩波波形形分分類類 非非正正弦弦波波振振蕩蕩器器（多多諧諧振振蕩蕩器器等等）第4章 正弦波振蕩器 LC 振振蕩蕩器器

3、 按按選選頻頻回回路路元元件件性性能能分分類類 RC 振振蕩蕩器器 晶晶體體振振蕩蕩器器等等頻率的穩(wěn)定性越來(lái)越高頻率的穩(wěn)定性越來(lái)越高第4章 正弦波振蕩器4.2 反饋振蕩原理反饋振蕩原理4.2.1并聯(lián)諧振回路中的自由振蕩現(xiàn)象并聯(lián)諧振回路中的自由振蕩現(xiàn)象Us12SucuLiLiRuRRe0ic t0，S接接1；t0，S接接2。CRLCteUtueatsc00021,1cos)(dtdiLudtductiiiiLLccRLc,)(0是角頻率為是角頻率為0，振幅按振幅按指數(shù)規(guī)律衰減的振蕩電指數(shù)規(guī)律衰減的振蕩電壓。壓。第4章 正弦波振蕩器uc(t)0tetCRLCteUtueatsc00021,1cos

4、)(要得到等幅振蕩，應(yīng)使要得到等幅振蕩，應(yīng)使=01、并上一負(fù)阻、并上一負(fù)阻用器件構(gòu)成負(fù)阻，如用隧用器件構(gòu)成負(fù)阻，如用隧道二極管等。道二極管等。Us12SucuLiLiRuRRe0ic2、利用正反、利用正反饋補(bǔ)充能量饋補(bǔ)充能量第4章 正弦波振蕩器4.2.2振蕩過程與振蕩條件振蕩過程與振蕩條件振蕩條件是指振蕩器產(chǎn)生穩(wěn)定的正弦波振蕩所振蕩條件是指振蕩器產(chǎn)生穩(wěn)定的正弦波振蕩所必須滿足的基本條件。必須滿足的基本條件。 1、電路滿足什么條件才能起振？、電路滿足什么條件才能起振？2、電路起振后，滿足什么條件才能進(jìn)入平衡、電路起振后，滿足什么條件才能進(jìn)入平衡狀態(tài)，維持等幅正弦振蕩？狀態(tài)，維持等幅正弦振蕩？3、

5、電路滿足什么條件才能使平衡狀態(tài)是穩(wěn)定、電路滿足什么條件才能使平衡狀態(tài)是穩(wěn)定的的？第4章 正弦波振蕩器 在剛接通電源時(shí)在剛接通電源時(shí), 電路中存在電路中存在各種電擾動(dòng)各種電擾動(dòng), 如接通電源瞬間引起如接通電源瞬間引起的電流突變的電流突變, 電路中的熱噪聲等等電路中的熱噪聲等等, 這些擾動(dòng)均具有很寬的頻譜。這些擾動(dòng)均具有很寬的頻譜。 如果選頻網(wǎng)絡(luò)是由如果選頻網(wǎng)絡(luò)是由并聯(lián)諧振回路組成并聯(lián)諧振回路組成, 則其則其中只有角頻率為諧振角頻率中只有角頻率為諧振角頻率0的分量才能通過反饋的分量才能通過反饋產(chǎn)生較大的反饋電壓。產(chǎn)生較大的反饋電壓。. 起振過程與起振條件起振過程與起振條件第4章 正弦波振蕩器. 起

6、振過程與起振條件起振過程與起振條件ofiouuFuuA,1FA即1)(0 AFTT(0)= A(0) +F(0) =2n (n=, , , )振幅起振條件振幅起振條件相位起振條件相位起振條件iifuuAFu起振時(shí)第4章 正弦波振蕩器 平衡過程與平衡條件平衡過程與平衡條件 隨著振幅的增大，隨著振幅的增大， 放大器逐漸由放大區(qū)進(jìn)入飽和放大器逐漸由放大區(qū)進(jìn)入飽和區(qū)或截止區(qū)，電流波形出現(xiàn)切頂現(xiàn)象，但由于諧振回區(qū)或截止區(qū)，電流波形出現(xiàn)切頂現(xiàn)象，但由于諧振回路的選頻特性，電壓仍為余弦波形，但基本不再增加。路的選頻特性，電壓仍為余弦波形，但基本不再增加。振蕩建立過程結(jié)束，波形穩(wěn)定下來(lái)。振蕩建立過程結(jié)束，波形

7、穩(wěn)定下來(lái)。1)(0T平衡條件平衡條件1)(0T振幅平衡條件振幅平衡條件T(0)=2n n=, , , 相位平衡條件相位平衡條件第4章 正弦波振蕩器（1 1）振幅平衡的穩(wěn)定條件振幅平衡的穩(wěn)定條件 平衡狀態(tài)的穩(wěn)定性和穩(wěn)定條件平衡狀態(tài)的穩(wěn)定性和穩(wěn)定條件|T(o)|BAUiUiAUiB1A點(diǎn)是穩(wěn)定的，而點(diǎn)是穩(wěn)定的，而B是不穩(wěn)定點(diǎn)。是不穩(wěn)定點(diǎn)。0)(:iAiUuioujT振幅穩(wěn)定條件UiO|T(o)| A1UiA一般放大器的增一般放大器的增益特性均如圖所益特性均如圖所示，因此這一條示，因此這一條很容易滿足。很容易滿足。為了維持振蕩器穩(wěn)定的工作，只滿為了維持振蕩器穩(wěn)定的工作，只滿足平衡條件和起振條件是不夠

8、的，足平衡條件和起振條件是不夠的，因?yàn)槠胶鈼l件只能說(shuō)明振蕩可能平因?yàn)槠胶鈼l件只能說(shuō)明振蕩可能平衡在某一狀態(tài)，而不能說(shuō)明振蕩的衡在某一狀態(tài)，而不能說(shuō)明振蕩的平衡狀態(tài)是否穩(wěn)定。平衡狀態(tài)是否穩(wěn)定。 第4章 正弦波振蕩器（2）相位平衡的穩(wěn)定條件）相位平衡的穩(wěn)定條件 相位穩(wěn)定條件的意義相位穩(wěn)定條件的意義: :指指當(dāng)相位平衡條件遭到破當(dāng)相位平衡條件遭到破壞時(shí)，電路本身能自動(dòng)地重新建立起相位平衡點(diǎn)的壞時(shí)，電路本身能自動(dòng)地重新建立起相位平衡點(diǎn)的條件。條件。 第4章 正弦波振蕩器 如如果果設(shè)設(shè)某某種種原原因因, ,相相位位平平衡衡破破壞壞, ,產(chǎn)產(chǎn)生生一一個(gè)個(gè)很很小小的的相相位位增增益益量量。 即即設(shè)設(shè): :i

9、fuuAF 0T 反反饋饋信信號(hào)號(hào)fu超超前前原原輸輸入入信信號(hào)號(hào) iu一一個(gè)個(gè)相相角角信信號(hào)號(hào)周周期期縮縮短短 信信號(hào)號(hào)頻頻率率0 。 tui 0000 即即：0 提出問題提出問題: :要保證振蕩的相位平衡點(diǎn)的穩(wěn)定要保證振蕩的相位平衡點(diǎn)的穩(wěn)定, ,必須當(dāng)必須當(dāng)振蕩器頻率發(fā)生變化的同時(shí)振蕩器頻率發(fā)生變化的同時(shí), ,要求振蕩電路內(nèi)部能要求振蕩電路內(nèi)部能夠產(chǎn)生一個(gè)新的相位變化夠產(chǎn)生一個(gè)新的相位變化, ,而這個(gè)相位變化與外因而這個(gè)相位變化與外因引起的相位變化的符號(hào)應(yīng)相反引起的相位變化的符號(hào)應(yīng)相反, ,以消弱或抵消由外以消弱或抵消由外因引起的變化。因引起的變化。 第4章 正弦波振蕩器又因?yàn)樵谟忠驗(yàn)樵赥

10、中，只有諧振回路的相中，只有諧振回路的相位對(duì)頻率變化敏感：位對(duì)頻率變化敏感：0T。ZT即為相位平衡條件有, 0 即要求選頻網(wǎng)絡(luò)的相頻即要求選頻網(wǎng)絡(luò)的相頻特性曲線在工作頻率附近特性曲線在工作頻率附近應(yīng)具有負(fù)斜率應(yīng)具有負(fù)斜率,才能滿足頻才能滿足頻率穩(wěn)定條件。率穩(wěn)定條件。 實(shí)際中的并聯(lián)實(shí)際中的并聯(lián)LC諧振回路正好具有這種相頻特性諧振回路正好具有這種相頻特性,故可自然滿足。故可自然滿足。第4章 正弦波振蕩器 環(huán)路增益相位在振蕩頻率點(diǎn)應(yīng)為環(huán)路增益相位在振蕩頻率點(diǎn)應(yīng)為2的整數(shù)倍的整數(shù)倍, 即即環(huán)路應(yīng)是正反饋。環(huán)路應(yīng)是正反饋。 4.2.3反饋振蕩電路判斷反饋振蕩電路判斷判斷一個(gè)反饋振蕩電路能否正常工作判斷一

11、個(gè)反饋振蕩電路能否正常工作, 需考慮以下幾點(diǎn)：需考慮以下幾點(diǎn)： 可變?cè)鲆娣糯笃骷勺冊(cè)鲆娣糯笃骷?晶體管晶體管, 場(chǎng)效應(yīng)管或集成電路場(chǎng)效應(yīng)管或集成電路)應(yīng)有正確的直流偏置應(yīng)有正確的直流偏置, 開始時(shí)應(yīng)工作在甲類狀態(tài)開始時(shí)應(yīng)工作在甲類狀態(tài), 便便于起振。于起振。 開始起振時(shí)開始起振時(shí), 環(huán)路增益幅值環(huán)路增益幅值A(chǔ)F(0)應(yīng)大于應(yīng)大于1。一般。一般反饋系數(shù)反饋系數(shù)F小于小于1, 故故A(0)必須大于必須大于1。共射、共基。共射、共基電路都可以滿足這一點(diǎn)。電路都可以滿足這一點(diǎn)。 為了增大為了增大A(0),負(fù)載電負(fù)載電阻不能太小。阻不能太小。第4章 正弦波振蕩器用瞬時(shí)極性法判斷電路是否滿用瞬時(shí)極性法判

12、斷電路是否滿足正弦波振蕩的相位條件：足正弦波振蕩的相位條件：1.斷開反饋，在斷開處加輸入電壓斷開反饋，在斷開處加輸入電壓Ui，規(guī)定其極性；，規(guī)定其極性；2.以此為依據(jù)，判斷輸出電壓以此為依據(jù)，判斷輸出電壓Uo的極性；的極性； 3.根據(jù)輸出電壓根據(jù)輸出電壓Uo的極性判斷反饋電壓的極性判斷反饋電壓Uf的極性；的極性；4.Ui和和Uf極性相同，說(shuō)明滿足相位條件，電路有可能極性相同，說(shuō)明滿足相位條件，電路有可能 振蕩。振蕩。圖4.3.1圖4.3.5第4章 正弦波振蕩器1.斷開反饋，在斷開處加輸入電壓斷開反饋，在斷開處加輸入電壓Ui，規(guī)定其極性；，規(guī)定其極性；2.以此為依據(jù)，判斷輸出電壓以此為依據(jù)，判斷

13、輸出電壓Uo的極性；的極性； 3.根據(jù)輸出電壓根據(jù)輸出電壓Uo的極性判斷反饋電壓的極性判斷反饋電壓Uf的極性；的極性；4.Ui和和Uf極性相同，說(shuō)明滿足相位條件，電路有可能極性相同，說(shuō)明滿足相位條件，電路有可能 振蕩。振蕩。題圖4.2(c)題圖4.2(a)第4章 正弦波振蕩器1.斷開反饋，在斷開處加輸入電壓斷開反饋，在斷開處加輸入電壓Ui，規(guī)定其極性；，規(guī)定其極性；2.以此為依據(jù)，判斷輸出電壓以此為依據(jù)，判斷輸出電壓Uo的極性；的極性； 3.根據(jù)輸出電壓根據(jù)輸出電壓Uo的極性判斷反饋電壓的極性判斷反饋電壓Uf的極性；的極性；4.Ui和和Uf極性相同，說(shuō)明滿足相位條件，電路有可能極性相同，說(shuō)明滿

14、足相位條件，電路有可能 振蕩。振蕩。圖例4.1(a)題圖4.2(e)題圖4.2(b)第4章 正弦波振蕩器 例例 4.1 判斷圖例判斷圖例4.1所示各反饋振蕩電路能否正常工作。所示各反饋振蕩電路能否正常工作。 其中（其中（）、（）、（）是交流等效電路）是交流等效電路, （）是實(shí)用電路。）是實(shí)用電路。圖例4.1 Re2V2CLRe1(a)Re1V1Rc1LCRe2V2Rc2(b)Re2Re1Rb2CbCe1V1LCRe3Ce2R1Re4V2Rb1Rc1Rc2UCC(c)V1由兩級(jí)共射反饋電路組成。由共基共集兩級(jí)反饋組成。第4章 正弦波振蕩器 【例4.2】 判斷圖例4.2所示兩級(jí)互感耦合振蕩電路能否

15、正常工作。 共基共集反饋電路 C1L1L2V1ReC2L3RLV2第4章 正弦波振蕩器 衡量實(shí)際振蕩衡量實(shí)際振蕩頻率頻率相對(duì)于標(biāo)稱振蕩頻率相對(duì)于標(biāo)稱振蕩頻率0變化變化的程度的程度, 提出了頻率穩(wěn)定度這一性能指標(biāo)。提出了頻率穩(wěn)定度這一性能指標(biāo)。 4.2.4 振蕩器的頻率穩(wěn)定度振蕩器的頻率穩(wěn)定度1. 頻率穩(wěn)定度定義頻率穩(wěn)定度定義 根據(jù)測(cè)試時(shí)間的長(zhǎng)短根據(jù)測(cè)試時(shí)間的長(zhǎng)短, 將頻率穩(wěn)定度分成長(zhǎng)期頻穩(wěn)將頻率穩(wěn)定度分成長(zhǎng)期頻穩(wěn)度、度、 短期頻穩(wěn)度和瞬時(shí)頻穩(wěn)度三種短期頻穩(wěn)度和瞬時(shí)頻穩(wěn)度三種, 測(cè)試時(shí)間分別為測(cè)試時(shí)間分別為一天以上、一天以上、 一天以內(nèi)和一秒以內(nèi)。一天以內(nèi)和一秒以內(nèi)。 長(zhǎng)期頻穩(wěn)度主要取決于元器件

16、的老化特性長(zhǎng)期頻穩(wěn)度主要取決于元器件的老化特性, 短期頻短期頻穩(wěn)度主要取決于電源電壓和環(huán)境溫度的變化以及電路穩(wěn)度主要取決于電源電壓和環(huán)境溫度的變化以及電路參數(shù)的變化等等參數(shù)的變化等等, 而瞬時(shí)頻穩(wěn)度則與元器件的內(nèi)部噪而瞬時(shí)頻穩(wěn)度則與元器件的內(nèi)部噪聲聲有關(guān)。有關(guān)。第4章 正弦波振蕩器 （1） 減小外界因素變化的影響。減小外界因素變化的影響。2. 提高提高LC振蕩器頻率穩(wěn)定度的措施振蕩器頻率穩(wěn)定度的措施 （2）提高回路的標(biāo)準(zhǔn)性（外界因素變化時(shí)）提高回路的標(biāo)準(zhǔn)性（外界因素變化時(shí), 振蕩回路振蕩回路保持其諧振頻率不變的能力）保持其諧振頻率不變的能力）, 選取合理的電路形式。選取合理的電路形式。 A. 采用溫度系數(shù)小或溫度系數(shù)相反的電抗元件組成采用溫度系數(shù)小或溫度系數(shù)相反的電抗元件組成回路?；芈贰?B. 注意選擇回路與器件、負(fù)載之間的接入系數(shù)。注意選擇回路與器件、負(fù)載之間的接入系數(shù)。4.2.4 振蕩器的頻率穩(wěn)定度振蕩器的頻率穩(wěn)定度第4章 正弦波振蕩器4.3 LC 振振 蕩蕩 器器 4.3.1 互感耦合振蕩器互感耦合振蕩器采用采用LC諧振回路作為選頻網(wǎng)絡(luò)諧振回路作為選頻網(wǎng)絡(luò)的反饋振蕩器統(tǒng)稱為的反饋振蕩器統(tǒng)稱為L(zhǎng)C振蕩器。振蕩器。 LC振蕩器按其反饋網(wǎng)絡(luò)的振蕩器按其反饋網(wǎng)絡(luò)的不同，可分為互感耦合、電容不同，可分為互感耦合、電容耦合和自耦變壓器耦合三種類耦合