通信电子线路第三章

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1、第3章正弦波振荡器概述3.1反馈振荡器的工作原理3.2LC正弦波振荡器3.3LC振荡器的频率稳定度3.4晶体振荡器3.5RC正弦波振荡器概述1.与功放的比较(从能量角度)(1)功率放大器：在输入信号控制下，把直流电源提供的直流能量转换为按信号规律变化的交变能量。(2)正弦波振荡器(SinewaveOscillator)：不需要输入信号控制，自动地将直流能量转换为频率和振幅特定的正弦交变能量。2.正弦波振荡器的应用(1)无线发射机中的载波信号源，超外差接收机中的本振信号源，电子测量仪器中的正弦波信号源，数字系统中的时钟信号源。要求：振荡频率

2、和振幅尤其是振荡频率的准确性和稳定性。(2)高频加热设备和医用电疗仪器中的正弦交变能源。要求：高效产生足够大的正弦交变功率，对振荡频率的准确性和稳定性不作过高要求。本章只讨论前一类用途的振荡器3.分类(按组成原理)反馈振荡器：利用正反馈原理构成，应用广泛。负阻振荡器：负阻器件接到谐振回路中，利用负电阻效应抵消回路中的损耗，以产生等幅自由振荡。这类振荡器主要工作于微波段。3.1反馈振荡器的工作原理1.电路组成由主网络和反馈网络构成的闭合环路。例：变压器耦合反馈振荡器(交流通路)(1)主网络——负载为谐振回路的谐振放大器(2)反馈网络——与L

3、相耦合的线圈Lf。2.工作原理讨论该闭合环路产生等幅持续振荡的条件。(1)刚通电时，须经历一段振荡电压从无到有逐步增长的过程；(2)进入平衡状态时，振荡电压的振幅和频率要能维持在相应的平衡值上。(3)当外界不稳时，振幅和频率仍应稳定，而不会产生突变或停止振荡。闭合环路成为反馈振荡器(FeedbackOscillator)的三个条件：(1)起振条件——保证接通电源后从无到有地建立起振荡。(2)平衡条件——保证进入平衡状态后能输出等幅持续振荡。(3)稳定条件——保证平衡状态不因外界不稳定因素影响而受到破坏。3.1.1平衡和起振条件一、平衡条件

4、将闭合环路在×处拆开，并按所标极性定义它的环路增益为同相又等幅，即若在某一频率上，与，或(3-1-1)则当环路闭合后：，角频率为(1)主网络将输出正弦振荡电压。因而式(3-1-1)即为振荡器的平衡条件。令(2)所需输入电压全部由反馈电压提供，无需外加输入电压。则平衡条件改写为：(1)振幅平衡条件：环路增益的模(2)相位平衡条件：环路增益的相角(n=0，1，2，…)(1)在刚接通电源时，电路中的各部分存在着各种电的扰动，这些扰动(电流突变或管子、电路中的固有噪声)具有很宽的频谱。(2)谐振回路具有选频功能，只有角频率为o的分量(osc

5、0)才能在谐振回路两端产生较大的电压。(3)变压器绕向正确，可保证反馈信号与输入信号同相，经放大和反馈的循环，振荡电压的振幅不断增长。二、起振条件若说明等幅持续振荡能否在接通电源后从无到有地建立起来，还需讨论起振条件。以变压器耦合反馈振荡器来说明。可见，振荡器接通电源后，能够从小到大地建立起振荡的条件是：(1)振幅起振条件：(2)相位起振条件：或(n=0，1，2，…)这就是反馈振荡器的起振条件。三、讨论1.起振过程作为反馈振荡器，既要满足起振条件，又要满足平衡条件。为此：(1)起振时，（较小）迅速增长；下降，(2)而后的增长速度变慢；(

6、3)当为ViA停止增长，振荡器进入平衡状态，在相应的平衡振幅上维持等幅振荡。即电源接通后，环路增益的模值必须具有随振荡电压振幅增大而下降的特性(如图)。而环路增益的相角则必须维持在上。2.实现方法环路中必须包含非线性环节，多由主网络放大器的非线性放大特性实现的。例如：变压器耦合反馈振荡器，刚通电时，Vi很小，放大器小信号工作，增益较大，相应的为大于1的水平线。具有负斜率的增大而下降。符合对当增大到一定数值后，放大器进入大信号工作，由于放大特性非线性，放大器的增益将随增大而减小，相应地也就随着的要求。3.1.2稳定条件一、问题的提出1.振荡

7、电路中存在干扰(1)外部：电源电压、温度、湿度的变化，引起管子和回路参数的变化。(2)内部：振荡电路内部存在固有噪声(起振时的原始输入电压,进入平衡后与输入电压叠加引起波动)。均造成和的变化，破坏已维持的平衡条件。2.平衡状态的稳定(1)通过放大和反馈的反复循环，振荡器离开原平衡状态，导致停振或突变到新的平衡状态。原平衡状态是不稳定的。(2)通过放大和反馈的反复循环，振荡器能够产生回到平衡状态的趋势。当干扰消失后，能回到平衡状态。原平衡状态是稳定的。在稳定的平衡状态下，振荡器的振荡振幅和频率虽会受到干扰的影响而稍有变化，但不会导致停振或突

8、变。所以，为了产生等幅持续振荡，振荡器还必须满足稳定条件，保证所处平衡状态是稳定的。二、振幅稳定条件图示增益特性环路，不仅满足起振和振幅平衡条件，而且还满足振幅稳定条件。1.稳定过程具有负斜率