第3章正弦波振荡电路.ppt

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1、第3章正弦波振荡电路*1第三章正弦波振荡器*2*3●基础知识下图所示电路,当开关打向左边,电容被充电，然后开关打向右边,电容放电。回路电流满足微分方程:其中:衰减系数固有角频率*4当时特征根为共轭复数,其解为：其中可见这是一阻尼振荡，其波形如右图所示。欲获得无阻尼振荡,应设法使，即R=0但实际中R不可能为0，则应该设法找到一个“负电阻”以抵消正电阻R，使:越大衰减越快*5●如何获得负电阻♦采用具有负微变电阻的器件；♦利用正反馈提供一个等效负电阻。*6●起振条件♦振幅条件:♦相位条件:●问题:1.最初的输入电压是怎么得来的?2.振荡建立起

2、来后,振幅会否无限增长?*73．1反馈式正弦波振荡电路的工作原理和频域分析方法放大器A（s）反馈网络F（s）Σ条件等效于以下两个条件幅度平衡条件相位平衡条件n＝0，1，2，…*8正弦波反馈振荡器的电路组成电源有源器件选频网络反馈网络*9晶体管反馈网络LC选频网络uiic1uc1uf*10二、振荡幅度的建立和稳定过程1．起振过程信号来源：噪声和干扰、电源的开启起振条件相位平衡条件是先决的、最本质的条件，即可形成正反馈*11三振荡电路分析实例VTRb1Rb2ReCeCL1LfECCbM主网络反馈网络+ui-ic-uo++uf-ibuiuoA

3、1/F可见起振初期是一个增幅的振荡过程*122．稳幅过程内稳幅：振荡电路的振荡幅度是靠放大电路中晶体管的非线性特性来达到稳定值的（1）适当选择工作点使晶体管工作在放大区和截止区而不进入饱和区。（2）假定晶体管在放大区和截止区的输出电阻很大iC只随vBE而变，而与vCE的变化无关，这就是说，iC与负载电阻值无关。*13振荡电路输出电压v0(t)的波形图曲线*14当环路增益下降到1时，振幅的增长过程将停止，振荡器达到平衡状态，即进入等幅振荡状态。2.振荡器平衡状态的稳定条件在平衡点Ui=UiA附近，当不稳定因素使ui的振幅Ui增大时，环路增

4、益减小，使反馈电压振幅Uf减小，从而阻止Ui增大；反之，当不稳定因素使ui的振幅Ui减小时，环路增益增大，使反馈电压振幅Uf增大，从而阻止Ui减小。UiO

5、T(ωo)

6、A1UiA•*15硬自激的振荡特性一般情况下都使振荡电路工作于软激励状态，应当避免硬激励状态。需要外加激励才能起振的状态称为“硬激励”而不需外加信号能自动起振的状态则称为“软激励”

7、T(ωo)

8、BAUiUiAUiB1*16tuiOωωo*17正弦波振荡电路的线性频域分析方法起振阶段：用小信号模型构成的微变等效电路近似估算其振荡频率和起振条件进入稳幅振荡晶体管已经进入非线性

9、区工作，因此在稳幅阶段不可以再利用小信号模型进行电路的分析计算。反馈式振荡电路起振阶段的具体分析方法，通常采用开环法和闭环法开环法适用于分析简单且便于开环的振荡电路，闭环法适用于复杂并且更一般的振荡电路。一、开环法开环法是先假定将振荡环路在某一点处断开，计算它的开环传递函数，然后用巴克豪森准则确定平衡条件，从而确定电路的振荡频率和起振条件。*18开环法步骤1．画出振荡电路的交流通路，判别其是否能构成正反馈电路，即是否有可能满足振荡的相位平衡条件。2．画出微变等效电路，并在某一点（一般取晶体管输入端）开环。3．计算开环传递函数4．利用相位

10、平衡条件确定振荡角频率0。5．利用o角频率下的幅度平衡条件，确定维持振荡幅度所需要的gm值gmo。6．选择晶体管的gm使gm＞gmo。此时电路就能够满足起振条件。*19例：试用开环法分析右图所示的互感耦合调集振荡电路的振荡频率和起振条件。解：互感耦合调集振荡电路的微变等效电路*20互感耦合调集振荡电路的开环微变等效电路忽略Ri和Ro的影响后：*21根据相位平衡条件，的模值应该为实数，则可以得到：振荡角频率o为：o=根据幅度平衡条件可得：Mgm=rC或起振条件为：即对全耦合情况，M2=L1L2，M=nL1，L2=n2L1，其中：高

11、Q近似表达式*22二、闭环法闭环法是根据线性齐次方程不为零解的条件，来确定电路的振荡频率和起振条件。1．画出振荡电路的交流通路，判别其是否为正反馈电路。2．画出微变电路，并列写出电路方程，这是一组线性齐次方程组。3．令线性方程组复系数矩阵的行列式△＝0。4．解△＝0，可确定振荡角频率o和维持振荡幅度所需的gm值gmo。5．选晶体管的gm，使gm＞gmo。此时电路就能够满足起振条件。*23例试用闭环法*24o=令第一项等于零，就是相位平衡条件，可得振荡角频率o为：将代入上式的第二项，并令其等于零，可得维持振荡的值为：*25起振条件为

12、gm＞gmo，即：1．若∞，∞，则：o=2．若r=0，则：o=在r=0情况下，对全耦合情况，L1L2–M2=0o==*263.2LC正弦波振荡电路利用电感、电容器件组成选频网络的反馈式正弦波振荡电路，