第5章 正弦波振荡器.ppt

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1、5.１概述5.２反馈振荡原理5.３LC振荡器5.４晶体振荡器5.５压控振荡器5.６集成电路振荡器5.7实例介绍第5章正弦波振荡器1第5章第5章正弦波振荡器5.1概述1、振荡器：不需要外信号激励，自身将直流电能转换为交流电能的装置称为振荡器。2、特点：无需外加激励信号；输出信号为具有一定频率、波形和振幅的交流信号；使用方便、灵活性大（功率大小、频率高低可调）。3、分类：按产生的波形不同，分为正弦波振荡器和非正弦波振荡器两大类。前者产生正弦波，后者产生矩形波、三角波、锯齿波等。2第5章4、正弦波振荡器：

2、产生波形为正弦波，其组成由决定振荡频率的选频网络和维持振荡的正反馈放大器组成，故也称反馈振荡器。按照选频网络所采用元件的不同，可分为：ＬＣ振荡器、晶体振荡器：用于产生高频正弦波；ＲＣ振荡器：用于产生低频正弦波；正反馈放大器：由晶体管、场效应管等分立器件组成，也可以由集成电路组成，但前者的性能可以比后者做得好些，且工作频率也可以做得更高。3第5章5.2反馈振荡原理5.2.1并联谐振回路中的自由振荡现象图示为LC并联谐振回路与一个直流电压源US的连接图。其中Ｒe0是并联回路的谐振电阻。由电路理论可得：由初

3、始条件，且在欠阻尼条件下得：4第5章其中振荡角频率ω0=1／，衰减系数α=。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。其振荡波形如图所示。说明：并联谐振回路中自由振荡衰减的原因在于损耗电阻的存在。当Ｒe0→∞，则衰减系数α→０，此时回路两端电压变化将是一个等幅正弦振荡。如果采用正反馈的方法，不断地给回路补充能量，使之刚好与Ｒe0上损耗的能量相等，那么就可以获得等幅的正弦振荡，这就是反馈振荡器的基本原理。5第5章5.2.2振荡过程与振荡条件反馈振荡器是由主网络

4、和反馈网络组成的一个闭合环路，如图所示。其主网络一般由放大器和选频网络组成,反馈网络一般由无源器件组成。1、起振条件：保证接通电源后能逐步建立起振荡。2、平衡条件：保证进入维持等幅持续振荡的平衡状态。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。一个反馈振荡器必须满足三个条件：6第5章1、起振过程与起振条件在图示闭合环路中，在×处断开，定义环路增益为:（1）、起振过程：在刚接通电源时，电路中存在的各种电扰动产生的各种噪声均具有很宽的频谱，如果由ＬC并联谐振回路组成选频网络，则此时只有谐振

5、角频率ω0的分量才能通过反馈产生较大的反馈电压Uf；如果在谐振频率处，Uf与原输入电压Ui同相，并且具有更大的振幅，则经过线性放大和反馈的不断循环，振荡电压振幅就会不断增大。7第5章在起振过程中，直流电源补充的能量大于整个环路消耗的能量。（2）、起振条件：(n=０，1，2，…)振幅起振条件相位起振条件２、平衡过程与平衡条件（1）、平衡过程：随着振幅的增大，放大器逐渐由放大区进入饱和区或截止区，工作于非线性的甲乙类状态，其增益逐渐下降。当放大器增益下降而导致环路增益下降到１时，振幅的增长过程将停止,振荡

6、器达到平衡,进入等幅振荡状态。此时直流电源补充的能量刚好抵消整个环路消耗的能量。8第5章（2）、平衡条件:振幅平衡条件相位平衡条件如图所示，根据振幅的起振条件和平衡条件，环路增益的模值应具有随振幅Ui增大而下降的特性，由于一般放大器的增益特性曲线均具有如图所示的形状，所以只要保证起振时环路增益幅值大于１即可。而环路增益的相位φT（ω0）必须维持在2nπ上，保证为正反馈。9第5章3、平衡状态的稳定性和稳定条件（1）、平衡状态的稳定性不稳定平衡状态：振荡器在工作过程中，受到外界各种因素变化的影响，使Ｔ(ω

7、0)或φT（ω0）发生变化，破坏原来的平衡条件，结果通过放大和反馈的不断循环，振荡器越来越偏离原来的平衡状态。稳定平衡状态：与上相反，如通过放大和反馈的不断循环，振荡器能够产生回到原平衡点的趋势，并且在原平衡点附近建立新的平衡状态。（2）、稳定条件a）稳定振幅原理：满足振幅稳定条件的环路增益特性与满足起振和平衡条件所要求的环路增益特性是一致的。10第5章b）相位稳定原理：：11第5章5.2.3反馈振荡电路判断根据反馈振荡电路的基本原理和应当满足的起振、平衡和稳定三个条件，一个反馈振荡电路能否正常工作，需

8、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)，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。12第5章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