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1、第4章正弦波振荡器4.6振荡器中的几种现象第4章正弦波振荡器4.1反馈振荡器的原理4.2LC振荡4.3频率稳定度4.4LC振荡器的设计考虑4.5石英晶体振荡器1、反馈振荡器的环路增益是什么？2、什么是振荡器的起振条件？3、什么是振荡器的平衡条件？4、什么是振荡器稳定条件？5、p101图4-7问题1第4章正弦波振荡器4.1.1反馈振荡器的原理分析4.1.3起振条件4.1.2平衡条件4.1.4稳定条件4.1.5振荡线路举例——互感耦合振荡器4.1反馈振荡器的原理反馈型振荡器的原理框图如图4─1所示。由图可见,反馈型振荡器是由放大器和反馈网络组成的一个闭合环路,放大器通常是以某种选频网
2、络(如振荡回路)作负载,是一调谐放大器,反馈网络一般是由无源器件组成的线性网络。4.1.1反馈振荡器的原理分析环路电压放大倍数：由(4─1)(4─2)(4─3)(4─4)(4─5)(4─6)得其中称为环路增益第4章正弦波振荡器自激振荡的条件就是环路增益为1,即(4─7)通常又称为振荡器的平衡条件。由式(4─5)还可知形成增幅振荡形成减幅振荡(4─8)振荡器的平衡条件即为也可以表示为(4─9a)(4─9b)式(4─9a)和(4─9b)分别称为振幅平衡条件和相位平衡条件。4.1.2平衡条件(4─10)现以单调谐谐振放大器为例来看K(jω)与F(jω)的意义。若由式(4─2)可得第
3、4章正弦波振荡器(4─10)式中,ZL为放大器的负载阻抗(4─11)Yf(jω)为晶体管的正向转移导纳。(4─12)第4章正弦波振荡器与F(jω)反号的反馈系数F′(jω)(4─13)这样,振荡条件可写为(4─14)振幅平衡条件和相位平衡条件分别可写为(4─15a)(4─15b)在平衡状态中，电源供给的能量正好抵消整个环路损耗的能量。为了使振荡过程中输出幅度不断增加,应使反馈回来的信号比输入到放大器的信号大,即振荡开始时应为增幅振荡,因而由式(4─8)可知称为自激振荡的起振条件,也可写为(4─16a)(4─16b)式(4─16a)和(4─16b)分别称为起振的振幅条件和相位条件
4、,其中起振的相位条件即为正反馈条件。4.1.3起振条件第4章正弦波振荡器图4─2振幅条件的图解表示振荡器的稳定条件分为振幅稳定条件和相位稳定条件。振幅稳定：具有阻止振幅变化的能力，振幅增，T减，振幅减，T增，其条件为(4─17)由于反馈网络为线性网络,即反馈系数大小F不随输入信号改变,T=KF。故振幅稳定条件又可写为(4─18)4.1.4稳定条件第4章正弦波振荡器一个正弦信号的相位φ和它的频率ω之间的关系(4─19a)(4─19b)相位稳定条件为(4─20)图4─3互感耦合振荡器(4─20)相位稳定条件为第4章正弦波振荡器P100图4─4是一LC振荡器的实际电路,图中反馈网络由L
5、和L1间的互感M担任,因而称为互感耦合式的反馈振荡器,或称为变压器耦合振荡器。同名端的接法保证产生正反馈。4.1.5振荡线路举例——互感耦合振荡器第4章正弦波振荡器4.2LC振荡器4.2.1振荡器的组成原则4.2.2电容反馈振荡器4.2.3电感反馈振荡器4.2.4两种改进型电容反馈振荡器基本电路就是通常所说的三端式(又称三点式)的振荡器,即LC回路的三个端点与晶体管的三个电极分别连接而成的电路,如图4─5所示。图4─5三端式振荡器的组成4.2.1振荡器的组成原则第4章正弦波振荡器根据谐振回路的性质,谐振时回路应呈纯电阻性,因而有(4─21)一般情况下,回路谐振时，Q值很高,因此回
6、路电流I>>晶体管的基极电流İb、集电极电流İc以及发射极电流İe,故由图4─5有(4─22a)(4─22b)因此X1、X2应为同性质的电抗元件。图4─6(a)中X1和X2为容性,X3为感性,满足三端式振荡器的组成原则。反馈网络是由电容元件完成的,称为电容反馈振荡器,也称为考必兹(Colpitts)振荡器。电感反馈振荡器,也称为哈特莱(Hartley)振荡器。图4─6两种基本的三端式振荡器(a)电容反馈振荡器;(b)电感反馈振荡器第4章正弦波振荡器图4─7是一些常见振荡器的高频电路,读者不妨自行判断它们是由哪种基本线路演变而来的。图4─7几种常见振荡器的高频电路图4-8(a)是
7、一电容反馈振荡器的电路4.2.2电容反馈振荡器(a)实际电路;(b)交流等效电路;图4─8电容反馈振荡器电路(c)高频等效电路1、忽略晶体管内部反馈：yfe=02、晶体管的输入输出电容不考虑：yie=gie，yoe=goe3、ic对ib相移忽略：yfe=gm第4章正弦波振荡器(4─24)C为回路的总电容由图4─8(c)可知,当不考虑gie的影响时,反馈系数F(jω)的大小为(4─25)(4─26)将gie折算到放大器输出端,有(4─27)因此,放大器总的负载电导gL为则由振荡器
