通信電子線路4-1-1-1

1、第四章 正弦波振蕩器123第四章 正弦波振蕩器第1節(jié) 概述第2節(jié) 反饋型LC振蕩原理第3節(jié) 反饋型LC振蕩器第4節(jié) 振蕩器的頻率穩(wěn)定原理第5節(jié) 高穩(wěn)定度的LC振蕩器第6節(jié) 晶體振蕩電路4振蕩器的應(yīng)用： 載波發(fā)生器（發(fā)射機） 本地振蕩器（接收機） 測量儀器信號源（時間/頻率標準）4.1 概述振蕩器的主要技術(shù)指標： 振蕩頻率 頻率穩(wěn)定度 振蕩幅度 振蕩波形56教學(xué)基本要求掌握反饋式正弦波振蕩器的基本工作原理。掌握LC振蕩器、晶體振蕩器的電路組成、工作原理和性能特點。了解頻率穩(wěn)定度的概念、影響頻率穩(wěn)定度的因素，掌握改善頻率穩(wěn)定度的措施。74.2 反饋型LC振蕩原理8放大器反饋網(wǎng)絡(luò)原理方框圖諧振電壓增

2、益其中，A-電壓增益的模，A-放大器引入相移， 即 和 相位差反饋系數(shù)放大器在一定條件下通過正反饋可以產(chǎn)生自激振蕩，由這種原理構(gòu)成的振蕩裝置稱為反饋型振蕩器放大器+反饋網(wǎng)絡(luò)復(fù)頻域分析方法，設(shè)其中， 是 由L1通過互感M耦合到L2上的電壓反饋電壓 互感耦合LC振蕩電路(注意觀察高頻小信號放大電路和高頻功率放大器電路)有 自激振蕩基本條件：必須構(gòu)成正反饋回路，即反饋到輸入端的信號和放大器輸入信號相位相同。4.2 反饋型LC振蕩原理9振蕩器閉合電源后，電路各部分存在各種電擾動接通電源瞬間引起的電流突變或管子和回路中的固有噪聲，具有很寬的頻譜。諧振回路選頻作用只有接近LC回路諧振頻率的分量，才能在諧振

3、回路兩端產(chǎn)生較大的電壓，通過反饋線圈再加到放大器的輸入端。如果該電壓與放大器原輸入電壓同相，則經(jīng)過放大和反饋的反復(fù)循環(huán)，振蕩電壓振幅就會不斷增大。這是由于對LC諧振回路的能量補充大于回路本身的能量損失。放大器反饋網(wǎng)絡(luò)原理方框圖10因此要求反饋到放大器輸入端的電壓要大于原輸入端的電壓，要使振蕩幅度不斷增加必須有： ，則放大器反饋網(wǎng)絡(luò)原理方框圖即：所以起振的振幅和相位條件分別是:其中，A0是當(dāng)電源接通時的電壓增益。的物理意義是振蕩為增幅振蕩，輸出信號經(jīng)放大和反饋后回到輸入端的信號比原輸入信號要大，即振蕩從弱小電壓經(jīng)過多次反饋后增大。的物理意義是振蕩器閉環(huán)相位差為零，即正反饋。起振過程:微小的擾動電

4、壓經(jīng)放大 選頻 反饋 再放大 再選頻 再反饋 如此循環(huán)，振蕩電壓就會增長起來，建立了振蕩。112. 振蕩的平衡與平衡條件(1) 起振后，振蕩是否無限增大下去？ （A0F1為增幅振蕩）隨著反饋回來的輸入振幅的不斷增大，諧振放大器的放大特性從線性變?yōu)榉蔷€性。這是因為：隨著輸入振幅，由于晶體管線性區(qū)有限，信號增大使工作狀態(tài)進入非線性區(qū)，集電極電流ic從線性不失真到非線性失真。ic為失真電流時，發(fā)射極電流iE也失真，其基波和諧波電流流經(jīng)旁路電容Ce，直流分量iE0流經(jīng)Re會產(chǎn)生附加的直流偏置電壓iE0 Re，使放大器的直流靜態(tài)工作點向非線性區(qū)偏移，進入非線性區(qū)。A0AuBEic1213起振時(A=A0

5、)為小信號放大，c=180o，甲類狀態(tài)，所以A0=gcRp當(dāng)振幅增大進入非線性工作狀態(tài)后，cA0F1時,1 (c)0.5, 所以180o c 90o ，平衡后為甲乙類；A0F=2時， (c)=0.5，所以 c = 90o ， 平衡后為乙類；A0F2時， (c)0.5，所以 c 1，滿足起振條件 平衡時：AF=A0(c)F=1 則：(c)=0.625= (1-cos c)1(c) 則： c =101.5o 則：平衡時放大器工作在甲乙類狀態(tài)16（2）A0=10，F(xiàn)=0.2時分析：起振時：A0F=21，滿足起振條件 平衡時：AF=A0(c)F=1 則：(c)=0. 5= (1-cos c) 1(c)

6、 則： c =90o 則：平衡時放大器工作在乙類狀態(tài)（3）A0=20，F(xiàn)=0.2時分析：起振時：A0F=41，滿足起振條件 平衡時：AF=A0(c)F=1 則：(c)=0. 25= (1-cos c) 1(c) 則： c =66.3o 則：平衡時放大器工作在丙類狀態(tài)173. 振蕩平衡的穩(wěn)定條件穩(wěn)定平衡定義：指某一外因的變化使振蕩的原平衡條件遭到破壞，振蕩器能在新的條件下建立新的平衡。當(dāng)外因去掉后，電路能自動返回原平衡狀態(tài)。振幅穩(wěn)定條件: 平衡點附近，振蕩特性具有負的斜率包括：振幅穩(wěn)定條件和相位穩(wěn)定條件UcA0AQ2QQ1UcQ2UcQ1UcQ1/F18(1) 振幅穩(wěn)定條件起振時電壓增益A0，U

7、c增大，A減小F僅取決于外電路參數(shù)，與Uc無關(guān)Q點滿足振幅平衡條件AF=1，為平衡點放大器電壓增益A與電壓Uc關(guān)系若有外部干擾使振蕩電壓輸出電壓由UcQ增到UcQ1，F(xiàn)不變，則A11/F，即AF1。A0為小信號放大狀態(tài)時的電壓增益總結(jié)：（1）滿足起振條件是選取晶體管的（2）晶體管一旦選定(參數(shù) 一定)可以改變F和 來保證起振。F一般選取0.1-0.5。即適當(dāng)選擇C1和C2的值34式中，第一項表示輸出電導(dǎo)和負載電導(dǎo)對振蕩的影響，F(xiàn)越大越容易振蕩；第二項表示輸入電導(dǎo)對振蕩的影響，gie和F越大，越不容易起振。可見：考慮到晶體管輸入電導(dǎo)對回路的加載作用時，反饋系數(shù)F不是越大越容易起振。（5）振蕩頻率

8、的估算如果考慮gie、goe、gL等的影響，實際振蕩頻率c0，但差值不大，通常用0近似35振蕩器的振蕩頻率在忽略gie等的影響時，近似為：其中：ECL1L2CR1R2CbCeReL1L2C3. 電感三點式振蕩電路(Hartley Oscillators)L2L1CgLgoegmubeP2gi e+ube-+uce-+uce-+ ube -gL=gL+g0|yfe|=gm36M（4）振蕩頻率的估算其中：L2L1CgLgoegmubep2gie+ube-+uce-i要求 ，忽略 、 的影響，可得：gL=gL+g0|yfe|=gm37注意：（1）電感三點式與電容三點式振蕩電路的比較38電容三點式：反饋電壓取自電容C2，而電容對高頻電流呈現(xiàn)低阻抗，可以濾除反饋電壓的高次諧波輸出波形好。極間電容與C1C2并聯(lián)，頻率變化時，阻抗性質(zhì)不變，相位平衡條件不會被破壞頻率高。改變回路電容時，勢必改變反饋系數(shù)影響起振和調(diào)節(jié)。電感三點式：反饋電壓取自電感L2，對高頻成高阻性，不易濾除高次諧波，輸出波形不夠好。晶體管極間電容與L1L2并聯(lián)，當(dāng)頻率高時極間電容影響加大，可能使支路電抗性質(zhì)改變不能滿足相位平衡條件頻率低。L1L2間存在互感M容易起振。調(diào)節(jié)回路電容