通信电子线路(邱健)qj4正弦波振荡器课件.ppt

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1、Chapter4正弦波振荡器4.1概述4.2反馈型振荡器基本工作原理4.3反馈型LC振荡器线路4.4振荡器的频率稳定问题4.5高稳定度的LC振荡器4.6石英晶体振荡器4.7其他形式的振荡器本章讨论的是自激式振荡器，它是在无需外加激励信号的情况下，能将直流电能转换成具有一定波形、一定频率和一定幅度的交变能量电路。振荡器的分类：按波形分：正弦波振荡器和非正弦波振荡器按工作方式：负阻型振荡器和反馈型振荡器按选频网络所采用的元件分：LC振荡器、RC振荡器和晶体振荡器等类型4.1概　述本章主要讨论反馈型正弦波振荡器的基本工作原理振

2、荡器的起振条件振荡器的平衡条件振荡器的平衡稳定条件正弦波振荡器三端电路的判断准则正弦波振荡器的电路特点、频率稳定度等性能指标实际中的反馈振荡器是由反馈放大器演变而来，如右图。自激振荡建立的物理过程若开关K拨向“1”时，该电路则为调谐放大器，当输入信号为正弦波时，放大器输出负载互感耦合变压器L2上的电压为vf，调整互感M及同名端以及回路参数，可以使vi=vf。此时，若将开关K快速拨向“2”点，则集电极电路和基极电路都维持开关K接到“1”点时的状态，即始终维持着与vi相同频率的正弦信号。这时，调谐放大器就变为自激振荡器。4.

3、2反馈型振荡器基本工作原理L2在电源开关闭合的瞬间，电流的跳变在集电极LC振荡电路中激起振荡。选频网络带宽极窄，在回路两端产生正弦波电压vo，并通过互感耦合变压器反馈到基级回路，这就是激励信号。起始振荡信号十分微弱，但是由于不断地对它进行放大—选频—反馈—再放大等多次循环，于是一个与振荡回路固有频率相同的自激振荡便由小到大地增长起来。由于晶体管特性的非线性，振幅会自动稳定到一定的幅度。因此振荡的幅度不会无限增大。4.2反馈型振荡器基本工作原理反馈型自激振荡器的电路构成必须由三部分组成：包含两个(或两个以上)储能元件的振荡

4、回路——选频网络。2)可以补充由振荡回路电阻产生损耗的能量来源——具有功率增益的放大器。3)使能量在正确的时间内补充到电路中的控制设备——正反馈网络。4.2反馈型振荡器基本工作原理负反馈放大电路自激：电路中由于信号频率达到了通频带的两端产生了足够的附加相移，使放大电路在中频时人为接成的负反馈，在低频或高频时转化成正反馈，当满足一定条件时就产生了自激振荡。负反馈时放大器的闭环增益(a)负反馈放大电路(b)正反馈振荡电路●●●输出信号净输入信号输入信号反馈信号●比较(a)和(b)两图,很容易看出负反馈放大电路与正反馈振荡电路

5、的区别。正反馈时放大器的闭环增益显然，当时，正反馈产生振荡此后振荡电路的输入信号所以1、振荡器的起振条件:1、振荡器的起振条件:假设，放大器的开环增益为：同时假设，反馈网络的反馈系数为：其中，φA为放大器的相移；φF为反馈网络的相移；即当1-=0时，此时即使没有输入信号(vi=0)时，放大器仍有输出电压放大器变为振荡器。具体起振条件的表达式分析如下：由上分析知，反馈型正弦波振荡器的起振条件是：>1上式物理意义是：振幅起振条件要求反馈电压幅度vf要一次比一次大，而相位起振条件则要求环路保持正反馈。振幅起振条件相位起振条件1

6、、振荡器的起振条件:其中，φAF为放大器和反馈网络的总相移；A0为放大器起始增益幅值（刚接通时的增益幅值）；F为反馈网络的反馈系数幅值。起振过程中偏置电压建立的过程振荡电路刚刚接通电源瞬间，放大器处于小信号放大状态，增益A0为常数。起振后随着振荡幅度的增加，由于自给偏压的作用，晶体管由甲类甲乙类乙类甚至丙类，电压增益会逐渐减小。2、电路工作特点——自给偏压因为随着振幅的不断增大，最终使波形失真，且波谷被削平，而造成了IC和IB的平均值增大，可以推出相应的VB减小，VE增大，从而造成了VBE减少，即趋向于截止。导致了放大器

7、的增益进一步下降。3、振荡器的平衡条件:根据上面的分析，假设负载谐振阻抗上的基波电压Uc1m与基极输入电压Ub的比值为平均电压倍数A，得到：Rp为选频网络的谐振时的电阻。由高频功率放大器时的分析可以知道：3、振荡器的平衡条件:因此，平均电压倍数A式中，代表放大器小信号放大时的电压增益模值。对γ1(θc)发现，随着振荡幅度的不断增大，正弦振荡的放大器的导通角会不断减小，增益则会不断下降。由于反馈系数F由无源线性网络决定，可以分析发现起振条件AF>1，会随着振荡电压幅度的增加，A的减小，逐渐过渡到AF=1的状态。这个状态称之

8、为平衡状态。所谓平衡条件是指振荡已经建立，为了维持自激振荡必须满足的幅度与相位关系。振荡器的平衡条件为=1在平衡条件下，反馈到放大管的输入信号正好等于放大管维持及所需要的输入电压，从而保持反馈环路各点电压的平衡，使振荡器得以维持。A为平均放大量3、振荡器的平衡条件:放大器增益A与输出电压幅度Vo之间的关系叫振荡特性，