高频电子线路第章

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1、第5章高频振荡器5.1概述5.2反馈振荡器5.3振荡器的分析方法5.4互感耦合振荡器5.5三点式振荡器5.6振荡器频率稳定度5.7石英晶体振荡器5.8振荡器中的几种现象5.9RC振荡器5.10负阻振荡器振荡器——就是自动地将直流能量转换为具有一定波形参数的交流振荡信号的装置。和放大器一样也是能量转换器。它与放大器的区别在于，不需要外加信号的激励，其输出信号的频率，幅度和波形仅仅由电路本身的参数决定。振荡器分类正弦振荡低频正弦振荡器高频正弦振荡器微波振荡器非正弦波振荡器矩形波振荡器三角波振荡器锯齿波振荡器5.1概述应用范围：在发射机、接收机、测量仪器（信号发生器）、计算机、医疗、仪器乃至

2、电子手表等许多方面振荡器都有着广泛的应用。主要技术指标：1.振荡频率f及频率范围:2.频率稳定度:调频广播和电视发射机要求:10-5~10-7左右标准信号源:10-6~10-12要实现与火星通讯:10-11要为金星定位:10-123.振荡的幅度和稳定度:4.频谱(残波辐射):讨论内容:从振荡原理入手研究振荡器判据、寻求振荡条件的分析方法，讨论各种振荡电路，基本线索是振荡器的频率稳定度。右图是反馈放大器的方框图,由该图知:5.2.1当放大器接成负反馈时，5.2.1式中取正号，当负反馈变成自激振荡器。其振幅条件为5.2反馈振荡器反馈放大器方框图相位条件为而振荡器往往直接引入的正反馈，如上图

3、(+)号所示。此时式5.2.1式变为5.2.2当其时，就会产生自激振荡。其振幅条件为：相位条件为：要使振荡器能够起振，在刚接通电源后，，当达到平衡时，。这就是振荡器振幅平衡条件。5.3振荡器的分析方法分析振荡器有两种方法：即瞬态分析法和稳态分析法。这里只介绍稳态分析法。稳态分析方法考虑问题的基础是：振荡器在起振时是小信号，属于线性电路。因此，可按线性电路的分析方法来初理。而振荡器在平衡时虽属大信号非线性电路，但是对基波而言则属准线性电路，当引入平均参数后，即可按线性电路来近似处理，使问题的分析得到简化。所以稳态分析法是适应在线性理论基础之上的。由前面分析可知，正反馈是产生自激振荡的必要

4、条件。而正反馈只是反馈放大器的特殊形式，我们试图将振荡器与反馈放大器联系起来，如图所示。根据反馈理论，整个反馈放大器的“闭环增益”Af(s)为5.3.1其中为放大器的电压增益为反馈网络的反馈系数反馈放大器为开环电压增益（环路增益）为反馈放大器的特征多项式由(5.3.1)式可知，若令Us(s)=0，则Af(s)趋于无穷,就是说没有输入信号激励的情况下,就能自动地将直流能量转换为交流能量。因此，我们说振荡器是反馈放大器的特殊形式。这是稳态分析方法的基本依据。5.3.2这就是反馈放大器的特征方程。解此方程就可得振荡频率、振幅平衡条件和起振条件。欲满足振荡条件就必须5.4互感耦合振荡器振荡器分

5、类互感耦合振荡器石英晶体振荡器三点式振荡器电感反馈振荡器电容反馈振荡器基本型克拉泼振荡器西勒振荡器5.4.1单管互感耦合振荡器互感耦合振荡器(或变压器反馈振荡器)又称为调谐型振荡器，根据回路(选频网络)的三极管不同电极的连接点又可分为集电极调谐型、发射极调谐型和基极调谐型。如图5.4-1所示。这里我们只讨论集电极调谐型，而集电极调谐型又可分为共射和共基两种类型，均得到广泛应用。两者相比，共基电路的功率增益较小，输入阻抗较低，所以难于起振，但截止频率较高。此外，共基电路内部反馈比较小，工作比较稳定。三种互感耦合振荡器以上三种电路，变压器的同名端如图所示。它必须满足振荡的相位条件，在此基础

6、上适当调节反馈量M以满足振荡的振幅条件。下面利用“切环注入法”判断电路是否满足相位条件。(1)在电路中某一个合适的位置(往往是放大器的输入端)把电路断开，(用X号表示)；(2)在断开出的一侧(往往是放大器的输入端)对地引入一个外加电压源,该电压源的频率从低到高覆盖回路的谐振频率；(3)看经过放大器反馈网络之后转回到断开处另一侧对地的电压是否与同相，为同相则其中必有某一个频率满足自激振荡的相位条件(注意这里是实际方向)，电路有振荡的可能。如果电路又同时满足振幅条件就可以产生正弦振荡了。下面分析集电极调谐型反馈振荡器的振荡条件。设工作频率远小于振荡器的特征频率，忽略其内部反馈的影响，用平均

7、参数画出了图(a)的大信号等效电路，如图所示。它与变压器耦合放大器区别在于次级负载就是放大器输入端的Gie。其为故5.4.1式中其中互感耦合振荡器大信号等效电路而5.4.2根据起振条件，即5.4.3可得5.4.4即5.4.5（实部为零）（虚部为零）解上述方程组得5.4.6起振时，应用微变参数代替平均参数，因此互感耦合振荡器的起振条件是：5.4.7上式说明，回路的损耗越大（r大），耦合越弱（M越小），电路起振所需要的跨导gm就越大。当M=0时，起