通信电路知识-正弦波振荡器课件.ppt

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1、Chapter7正弦波振荡器§7.1概述§7.2反馈型振荡器基本工作原理§7.3反馈型LC振荡器线路§7.4振荡器的频率稳定问题§7.5石英晶体振荡器§7.6其他形式的振荡器§7.1概述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原件分：LC振荡器、RC振荡器和晶体振荡器等类型本章主要讨论反馈型正弦波振荡器的基本工作原理;平衡、稳定的条件；电路的判断准则；电路特点、性能指标等。§7.2反馈型振荡器基本工作

2、原理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，调整互感M及同名端以及回路参数，可以使vi=vo。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。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。由于晶体管特性的非线性，振幅会自动

3、稳定到一定的幅度。因此振荡的幅度不会无限增大。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。反馈型自激振荡器的电路构成必须由三部分组成：1)包含两个(或两个以上)储能元件的振荡回路。2)可以补充由振荡回路电阻产生损耗的能量来源。3)使能量在正确的时间内补充到电路中的控制设备。振荡器的起振条件基本反馈环如右图：若在某种情况下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。要维持一定振幅的振荡，反馈系数F应设计得大一些。一般取这样就可以使得在＞1时的情况下起振。由

4、上分析知，反馈型正弦波振荡器的起振条件是：>1其物理意义是：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。放大器增益A与输出电压幅度Vo之间的关系叫振荡特性，F与Vo之间的关系叫反馈特性。起振的幅度条件可用右上图表示。起振条件与平衡条件图解(软激励起振)在实际设计中，如果设计不当，振荡特性可能不是单调下降的，而如右下图所示。其静态工作点太低，ICQ太小，因而A0太小，以至不满足。这种振荡器电路一般不能自行起振，而必须给以一个较大幅度的初始激励，使动态点越过不稳定平衡点B才能起振，这叫硬激励起振，设计电路要力加避免。硬激励起振特性振荡器的平衡条件所谓平衡

5、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。振荡器平衡状态的稳定条件形成稳定平衡点的关键在于在平衡点附近，放大倍数随振幅的变化特性具有负的斜率，即<02)相位平衡的稳定条件1)振幅平衡的稳定条件相位稳定条件指相位平衡条件遭到破坏时，线路本身能重新建立起相位平衡点的条件；若能建立则仍能保持其稳定的振荡。相位稳定条件应为<0<0或五、偏置电路对振荡性能的影响本部分内容自学§7.3反馈型LC振荡器线路LC振荡器按其反馈网络的不同，可

6、分为互感耦合振荡器、电感反馈式振荡器和电容反馈式振荡器三种类型。一、互感耦合振荡器互感耦合振荡器是依靠线圈之间的互感耦合实现正反馈的，耦合线圈同名端的正确位置的放置，选择合适的耦合量M，使之满足振幅起振条件很重要。互感耦合振荡器有三种形式：调基电路、调集电路和调发电路，这是根据振荡回路是在集电极电路、基极电路和发射极电路来区分的。本部分内容重点介绍不同型式的反馈型LC振荡器，以三点式振荡器作为重点。由于基极和发射极之间的输入阻抗比较低，为了避免过多地影响回路的Q值，故在调基和调发这两个电路中，晶体管与振荡回路作部分耦合。调基电路振荡频率在较宽的范围改变时，振幅比较平衡。(a)调基电路调基电

7、路调集电路在高频输出方面比其它两种电路稳定，而且幅度较大，谐波成分较小。（b）调集电路由于基极和发射极之间的输入阻抗比较低，为了避免过多地影响回路的Q值，故在调基和调发这两个电路中，晶体管与振荡回路作部分耦合。（c）调发电路互感耦合振荡器在调整反馈(改变M)时，基本上不影响振荡频率。但由于分布电容的存在，在频率较高时，难于做出稳定性高的变压器。因此，它们的工作频率不宜过高，一般应用于中、短波波段。根据h参数等效电路分析可