西南科大 高频电子线路课件第四章

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1、第四章正弦波振荡器高频正弦波振荡器在通信系统中起何作用？反馈型正弦波振荡器如何构成？它的工作应满足什么条件？如何识别常用正弦波振荡器类型并判断能否正常工作？频率稳定度与哪些因素有关？如何提高频率稳定度？为什么晶体振荡器的频率稳定度很高？它如何构成？振荡器振荡器没有外加激励信号，而自动地将直流电源产生的能量转化为具有一定频率、一定幅度和一定波形的交流信号。振荡器一般由晶体管等有源器件和具有选频能力的无源网络所组成。放大器输入为外加激励信号，直流能量转换为按信号规律变化的交流能量的电路。4.1反馈振荡器的振荡条件分析4.1.1反馈振荡器振荡的基本原理反馈振荡器的

2、原理框图如图4.1所示。反馈振荡器是由放大器和反馈网络所组成的一个闭环环路，其中反馈网络由无源器件组成。图4.1反馈振荡器的原理框图4.1.2振荡器的起振条件和平衡条件在图4.1所示的电路中，在“×”处断开，定义环路的闭环增益为1．起振条件振幅起振条件相位起振条件在起振的开始阶段，振荡的幅度还很小，电路尚未进入非线性区，振荡器可以作为线性电路来处理，即可用小信号电路等效模型分析起振条件。2．平衡条件振幅平衡条件相位平衡条件图4.2满足起振与平衡条件的环路增益特性4.1.3振荡平衡的稳定条件1．振幅稳定条件2．相位稳定条件图4.3满足相位稳定条件的回路的相频特

3、性相位稳定条件4.1.4反馈振荡器的判断1、振幅条件放大器件一般都满足图4.2所示的平衡与稳定的振幅条件，仅需对起振的振幅条件进行讨论。(1)在起振时，放大器应具有正确的直流偏置，开始时应工作在甲类状态。(2)开始起振时，环路增益T应大于1；由于反馈网络F是一个常数，且小于1，因此要求放大器的增益A大于1/F；对于共射或者共基组态的放大器，负载设计合理，可以满足这一要求。(1)对于放大器的起振与平衡的相位条件，都是要求环路是正反馈。2．相位条件(2)对于平衡的稳定条件，要求环路应具有负斜率的相频特性曲线。相位平衡的稳定状态负斜率的相频特性取决于选频网络。对于

4、LC并联谐振网络的阻抗特性以及LC串联谐振回路的导纳特性都具有负斜率的相频特性，而对于LC并联谐振网络的导纳特性以及LC串联谐振回路的阻抗特性都具有正斜率的相频特性。相位条件的判别:•起振和平衡时的相位条件是相同的。•相位条件是振荡器正常工作的必要条件。•瞬时极性判定方法：(1)将环路断开，引入Vi(2)观察Vf的瞬时极性,当Vf与Vi瞬时极性一致，即满足相位条件，反之则不满足。【例4.1】图4.4所示为一LC振荡器的实际电路，图中反馈网络是由电感L和L1之间的互感M来实现，称之为LC互感耦合振荡器，其中电容Cb为耦合电容，电容Ce为高频旁路电容，都为大电容

5、。画出交流等效电路，分析该电路满足正反馈时其同名端的位置。图4.4例4.1图根据瞬时极性法，当电路满足正反馈时，其同名端如图4.4(b)所示。频率稳定度在数量上通常用频率偏差来表示。频率偏差是指振荡器的实际频率和标称频率之间的偏差。它可分为绝对偏差和相对偏差。设f0是标称频率，f是实际工作频率，则定义绝对频率偏差为：4.1.5频率稳定度1、频率稳定度的定义相对频率偏差为：测量时，要取多次测量结果的统计值。长期频率稳定度：一般指一天以上以致几个月的时间间隔内的相对变化，其主要取决于元器件的老化特性。短期频率稳定度：一般指一天以内，以小时、分钟或秒计的时间间隔内

6、频率的相对变化。其主要取决于电源电压、环境温度的变化等。瞬时频率稳定度：一般指秒或毫秒时间间隔内的频率相对变化，这种频率变化一般都具有随机性质。其主要取决于元器件的内部噪声。中波广播电台发射机的频率稳定度为电视发射机的频率稳定度为普通信号发生器的频率稳定度为~标准信号发生器的频率稳定度为~2.提高频率稳定度的措施1)减小外界因素变化的影响采用高稳定度直流稳压电源以减少电源电压的变化；采用恒温或者温度补偿的方法以抵消温度的变化；采用金属罩屏蔽的的方式减小外界电磁场的影响；采用密封、抽空等方式以削弱大气压力和湿度变化的影响等。2)提高回路的标准性谐振回路在外界因

7、素变化时保持其谐振频率不变的能力称为谐振回路的标准性，回路的标准性越高，频率稳定度越好。回路的品质因数Q值越大，则回路的相频特性曲线在谐振点的变化率越大，其相位越稳定，从相位与频率的关系可得，此时的稳频效果越好，因此需选择高Q值的回路元件。4.2LC三点式正弦波振荡器以LC谐振回路为选频网络的反馈振荡器称为LC正弦波振荡器，常用的电路有互感耦合振荡器和三点式振荡器。互感耦合振荡器是以互感耦合方式实现正反馈，其振荡频率稳定度不高，且由于互感耦合元件分布电容的存在，限制了其振荡频率的提高，只适合于较低频段。三点式振荡器是指LC回路的三个电抗元件与晶体管的三个电极

8、组成的一种振荡器，使谐振回路既是晶体管的集电极负载，