通信电子线路第4章正弦波振荡器

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1、第四章正弦波振荡器4.1概述4.2反馈振荡器的工作原理4.3LC正弦振荡器4.4晶体振荡器4.5压控振荡器4.6集成电路振荡器4.7实用振荡器电路正弦波振荡器：能自动将直流电能转换成（具有一定频率和振幅的）正弦交流电能的电路。它与放大器的区别在于这种转换不需外部信号的控制。振荡器输出的信号频率、波形、幅度完全由电路自身的参数决定。应用：通信电路中作载波，本振信号；信号源及无线电测量仪表中。产生方式：反馈式振荡器和负阻式振荡器分类：频率：低频，高频，微波振荡器输出波形：正弦振荡器和非正弦振荡器要求：输出功率大，效率高，波形失真小，频率稳定度高4.1概述4.2反馈振荡器的

2、工作原理4.2.1并联谐振回路中的自由振荡现象右上图是一个并联谐振回路与一个直流电压源US的连接图。Ｒe0是并联回路的谐振电阻。在t＝０以前开关S接通1,使uc(０)=Us。在t=０时,开关S很快断开1,接通2。根据电路分析基础知识,可以求出在Ｒe0＞的情况下,t＞０以后,并联回路两端电压的表达式,即回路在欠阻尼情况下的零输入响应：当谐振电阻较大时,并联谐振回路两端的电压变化是一个振幅按指数规律衰减的正弦振荡。其振荡波形如右下图所示。开关K接在1端，Uo=AUi。这时将开关迅速地转换到接于2端，去掉外部输入，此时Uf=UoF=UiAF若AF=1，则Uf=Ui，没有输入

3、也能维持输出，构成了振荡电路。回归比：T=AF为反馈放大器的环路增益。T>1：增幅振荡；T<1：减幅振荡反馈式振荡器：利用正反馈产生自激振荡4.2反馈振荡器的工作原理反馈式振荡器的方框图A12UiFKU04.2.1基本组成反馈系数：开环增益：原始激励：电源接通瞬间，相当于接入脉冲跳变信号，此外，电路中还有噪声，它们包含有丰富地频率成分，但是幅度非常微弱。对于某一频率ωg的信号若满足：T(ωg)>1，则每循环一次，幅度就增大一次，产生增幅振荡，如图所示。增幅振荡等幅振荡起振和稳幅过程T>1T=1AUiUiA0U0QT<1减幅振荡4.2.2振荡的建立与振荡条件一、振荡的建

4、立与稳定1、基本原理振荡幅度增大，稳幅电路使T(ωg)降低，最终使T(ωg)=1，振荡器进入稳幅振荡状态。ωg称为振荡频率，或叫作振荡器的工作频率注意：为振荡频率，为并联谐振频率。2、电路组成：放大器—完成能量转换选频网络—完成频率选择及滤波反馈网络—完成正反馈稳幅电路—决定振荡的稳态振幅放大器选频网络反馈网络2、平衡条件：T=1振幅平衡条件：｜T｜=｜A｜•｜F｜=1相位平衡条件：T（）=φA+φF=2n(n=0,1,2,3…)相位平衡条件的含义----建立正反馈满足振荡平衡条件时，经过稳幅过程实现等幅输出。1、起振条件：T>1振幅起振条件：｜T｜=｜A｜•｜

5、F｜>1相位起振条件：T（）=φA+φF=2n(n=0,1,2,3…)二、振荡条件3、振荡稳定条件当振荡器受到外部因素的干扰失去平衡后，能自动恢复到原来的平衡状态，或能够在原平衡状态附近重建平衡的，称为稳定的平衡。稳定条件分为振幅稳定条件和相位稳定条件，振幅稳定条件是指当外界因素造成振荡幅度变化后，振荡器能够自动恢复原来振荡幅度所需满足的条件。相位稳定条件是指相位平衡条件被破坏时，电路能够重新建立相位平衡的条件。相位稳定条件同时也是频率稳定条件，因为相位的变化必然引起频率的变化。综上所述振幅稳定条件：图中A、B均为平衡点，其中A点为稳定平衡点，当某中扰动使电路离

6、开A点（T≠1）时，电路会自动回到A点；B点是非稳定平衡点，受到扰动时电路会停振（左移）或过渡到A点（右移）。上图的电路中起始扰动电压必须大于UiB，称为硬激励；下图的电路开机即可振荡，称为软激励。振荡电路应避免硬激励状态。ABUiTUiBUiA1硬激励T1AUiUiA软激励（1）振幅稳定条件相位稳定条件：负载回路相频特性：增大，T减小相位条件的稳定是靠增大，T降低来实现的回路Q值越高稳定性越好AφT(ω)0A'Bω0φT(ω)（2）相位稳定条件图中A点为稳定平衡点，B点为非稳定平衡点。4.2.3反馈振荡电路判断根据上述反馈振荡电路的基本原理和应当满足的起振

7、、平衡和稳定三个条件,判断一个反馈振荡电路能否正常工作,需考虑以下几点：（1）可变增益放大器件(晶体管,场效应管或集成电路)应有正确的直流偏置,开始时应工作在甲类状态,便于起振。（2）开始起振时,环路增益幅值AF(ω0)应大于1。由于反馈网络通常由无源器件组成,反馈系数F小于1,故A(ω0)必须大于1。共射、共基电路都可以满足这一点。为了增大A(ω0),负载电阻不能太小。（3）环路增益相位在振荡频率点应为2π的整数倍,即环路应是正反馈。（4）选频网络应具有负斜率的相频特性。因为在振荡频率点附近,可以认为放大器件本身的相频特性为常数,而反馈网络通常由