振蕩電路分析

1、關(guān)于振蕩電路分析第一張，PPT共二十八頁，創(chuàng)作于2022年6月11、LC并聯(lián)電路頻率特征CLRuiLici如圖為一LC并聯(lián)回路，R為電路總等效電阻。（1）諧振頻率電路等效電抗通常電路中感抗遠(yuǎn)大于電路損耗，即L R，則第二張，PPT共二十八頁，創(chuàng)作于2022年6月2當(dāng)式中虛部系數(shù)為0時(shí)，Z為實(shí)數(shù)，電路中電流與電壓同相位。此時(shí)電路產(chǎn)生諧振，諧振頻率即為第三張，PPT共二十八頁，創(chuàng)作于2022年6月3（2）諧振電抗當(dāng)電路處于諧振時(shí)電抗為：式中 ，稱為回路品質(zhì)因數(shù)，是用來評(píng)價(jià)電路選頻特性的指標(biāo)。 對(duì)LC振蕩電路，Z為實(shí)常數(shù)，故諧振電抗為純阻抗。第四張，PPT共二十八頁，創(chuàng)作于2022年6月4當(dāng)L越大，

2、 C越小，R也越小時(shí)，則諧振時(shí)Q值越大，Z也越大，即滿足振幅條件。另外，Z還是fo的函數(shù)。諧振時(shí)Q值越大，Z的相角隨fo變化也越急劇，即選頻效果越好。第五張，PPT共二十八頁，創(chuàng)作于2022年6月5CLRuiLici（3）諧振時(shí)C上電流為通常Q1，故 ，即諧振時(shí)LC回路的電流比輸入電流大得多，則 的影響可以忽略，也就是說外界只需加很小的激勵(lì)便會(huì)在回路中產(chǎn)生很大響應(yīng)。第六張，PPT共二十八頁，創(chuàng)作于2022年6月6 如果將LC并聯(lián)選頻電路加入基本放大電路，并引入正反饋取代輸入信號(hào)，則電路將成為正弦波振蕩電路。 根據(jù)引入反饋方式的不同可分為變壓器反饋式、電感反饋式、電容反饋式三種形式振蕩電路。2、

3、變壓器反饋式振蕩電路 電路如圖，C、N1 為選頻網(wǎng)絡(luò)，N2為正反饋電路，正弦波信號(hào)由變壓器附邊繞組傳送到負(fù)載。第七張，PPT共二十八頁，創(chuàng)作于2022年6月7電路的交流通路如圖，LC（N1）回路產(chǎn)生諧振時(shí)的諧振頻率為fo，諧振時(shí)LC電路呈純阻性，uc與ui反相位。互為同名端的相位相同；互為異名端的相位相反。LC振蕩電路起振的幅值條件為：電路為正反饋，滿足振蕩電路相位平衡條件。選擇變壓器原、附邊匝數(shù)比，該條件容易滿足。變壓器上繞組的相位關(guān)系：該電路依靠放大電路自身和選頻網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)幅。第八張，PPT共二十八頁，創(chuàng)作于2022年6月83、電感反饋式振蕩電路 為了克服變壓器反饋中選頻與反饋回路間因磁路

4、耦合造成的工作不穩(wěn)定的缺陷，將電路作適當(dāng)改進(jìn)，便形成了電感反饋式振蕩電路，如圖所示。 電路中變壓器線圈N1、N2按同一方向繞制，在其中間抽出抽頭，故有始端、尾端、中間抽頭三個(gè)端點(diǎn)，稱為電感三點(diǎn)式振蕩電路。三個(gè)端點(diǎn)的相位關(guān)系為：若電感中間抽頭交流接地，則首、尾端相位相反；若電感首端或尾端交流接地，則另兩端點(diǎn)相位相同。第九張，PPT共二十八頁，創(chuàng)作于2022年6月9 電路的交流通路如圖，可以看出滿足相位條件；幅值條件在BJT的及Q值一定條件下容易滿足，故該電路能夠起振。其振蕩頻率為：其中L為諧振回路等效電感。（M為L(zhǎng)1、L2間互感） 該電路常用于需經(jīng)常改變振蕩頻率的場(chǎng)合，它可以通過改變電容容量實(shí)現(xiàn)

5、頻率的改變。第十張，PPT共二十八頁，創(chuàng)作于2022年6月104、電容反饋式振蕩電路 由于電感反饋式電路中反饋電壓取自電感，使得輸出波形中高次諧波分量增多，波形變壞。如果將反饋電壓取自電容，則可使輸出波形得到改善（容抗隨頻率升高而減小）；按該思想設(shè)計(jì)的電路稱為電容三點(diǎn)式振蕩電路。如圖。 該電路是將電感三點(diǎn)式中的電感和電容的位置互換，并增加RC構(gòu)成。 該電路的相位滿足正反饋條件；幅值條件取值合適也容易滿足。故該電路可以振蕩。第十一張，PPT共二十八頁，創(chuàng)作于2022年6月11該電路振蕩頻率為：由于反饋電壓取自C2，并且諧波量少。輸出波形較好。 如果在L回路中串入一小電容C，且CC1,C2，可使電

6、路產(chǎn)生大于100MHz的振蕩頻率，并使輸出穩(wěn)定性大大增強(qiáng)。這種電路稱為改進(jìn)型電容三點(diǎn)式正弦波振蕩電路。分析以共基放大電路為基礎(chǔ)的振蕩電路工作原理。第十二張，PPT共二十八頁，創(chuàng)作于2022年6月12二 、石英晶體正弦波振蕩電路 LC振蕩電路雖可以產(chǎn)生較高頻率正弦波和較好的穩(wěn)定度，但其值有時(shí)會(huì)受到溫度影響和制造工藝的限制。在實(shí)際通信電路和數(shù)字電路中要求高頻率和高穩(wěn)定性的振蕩器，此時(shí)一般采用石英晶體振蕩器。 石英晶體振蕩電路是用石英晶體取代LC振蕩電路中的L、C元件組成的正弦波振蕩電路，其頻率穩(wěn)定度達(dá)10-910-11。 石英晶體的穩(wěn)定性來自于所采用的石英晶體，其成分是SiO2單晶體，在其兩對(duì)應(yīng)表

7、面敷銀并接上電極，封裝后便形成石英晶體元件。第十三張，PPT共二十八頁，創(chuàng)作于2022年6月131、壓電效應(yīng)和壓電振蕩 如果在極板間施加交變電場(chǎng)，則晶體就會(huì)產(chǎn)生機(jī)械振動(dòng)，同時(shí)機(jī)械振動(dòng)又會(huì)產(chǎn)生交變電場(chǎng)，但其振幅都非常小。當(dāng)外加交變電場(chǎng)的頻率為某一特定值時(shí)，振幅會(huì)驟然增大，產(chǎn)生共振，稱之為壓電振蕩。這一特定頻率就是石英晶體的固有頻率（由晶體尺寸決定），也稱諧振頻率。 石英晶體之所以能做振蕩電路是源于它的壓電效應(yīng)。在石英晶體兩個(gè)極板間施加電場(chǎng)時(shí)，它將會(huì)產(chǎn)生一定的機(jī)械變形，而這種機(jī)械變形又會(huì)產(chǎn)生電場(chǎng)，這種物理現(xiàn)象稱為壓電效應(yīng)。第十四張，PPT共二十八頁，創(chuàng)作于2022年6月142、等效電路和頻率特性

8、石英晶體的等效電路如圖所示。當(dāng)石英晶體不振動(dòng)時(shí)，可等效為 一個(gè)平板電容Co，稱為靜態(tài)電容；其值決定于晶片的幾何尺寸和電極面積，一般約為幾到幾十皮法。 當(dāng)晶片振動(dòng)時(shí)，機(jī)械振動(dòng)的慣性等效為電感L，其值為幾毫亨到幾十毫亨。晶片的彈性等效為電容C，其值僅為001到01pF，因此CCo。晶片的摩擦損耗等效為電阻R，其值約為100，理想情況下R=0。第十五張，PPT共二十八頁，創(chuàng)作于2022年6月15當(dāng)?shù)刃щ娐分械腖、C、R支路產(chǎn)生串聯(lián)諧振時(shí)，該支路呈純阻性，等效電阻為R，諧振頻率諧振頻率下整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的電抗等于R并聯(lián)Co的容抗，因RoCo，故可以近似認(rèn)為石英晶體也呈純阻性，等效電阻為R。當(dāng)ffs 時(shí)，L、C

9、、R支路呈感性，將與Co產(chǎn)生并聯(lián)諧振，石英晶體又呈純阻性，諧振頻率：第十六張，PPT共二十八頁，創(chuàng)作于2022年6月16由于Cfp時(shí)，電抗主要決定于Co，石英晶體又呈容性。因此，石英晶體電抗的頻率特性如圖所示，只有在 fs f I0諧振信號(hào)通過互感線圈引出LC并聯(lián)諧振時(shí)回路阻抗最大第二十張，PPT共二十八頁，創(chuàng)作于2022年6月20例1：+正反饋 LC正弦波振蕩器舉例判斷是否是正反饋:用瞬時(shí)極性法判斷振蕩頻率:+UCCCC1Luo利用1：晶體管共射極放大器，集電極電位變化與基極反相，發(fā)射極與基極同相。利用2：互感線圈的同極性端電位變化相位相同。電感反饋式振蕩電路第二十一張，PPT共二十八頁，創(chuàng)

10、作于2022年6月21+UCCCC1L1L2例2：+正反饋反相+振蕩頻率:M為兩線圈的互感(L+L+2M)Cfp21012uo電感三點(diǎn)式振蕩電路第二十二張，PPT共二十八頁，創(chuàng)作于2022年6月22+UCCC1C1LC2+反相例3：正反饋振蕩頻率:其中：C=C1 C2C1 + C2電容三點(diǎn)式振蕩電路第二十三張，PPT共二十八頁，創(chuàng)作于2022年6月23例2：正反饋頻率由C 、 L1 、 L2諧振網(wǎng)絡(luò)決定。+UCCCC1L1L2C2uL1uL2uC設(shè)uB uC uD uB uL2 ube uL1 D第二十四張，PPT共二十八頁，創(chuàng)作于2022年6月24例3：正反饋設(shè)uB uC uC1 uC2 uB 頻率由 L 、 C1 、 C2 組成的諧振網(wǎng)絡(luò)決定。+UCCC1LC2ABC+uLuC1 uC1減小時(shí)， uC2如何變化？設(shè)L 、 C1 、 C2 組成的諧振網(wǎng)絡(luò)中的電流為i ，則ii第二十五張，PPT共二十八