高频电子线路课件第六章(new).ppt

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1、高频与射频线路第六章正弦波振荡器学习内容掌握反馈型振荡器的工作原理；掌握振荡器的平衡与稳定条件；掌握LC振荡器三端电路的组成法则；掌握石英振荡器电路，了解其优点；了解其他类型振荡器工作原理。6.1概述定义：系统“心脏”振荡器：不需外加激励，自身将直流电能转换为交流电能的装置。接收、发射系统框图振荡器的分类振荡原理反馈型振荡器负阻型振荡器高频振荡器振荡频率低频振荡器非正弦波振荡器：三角形波、锯齿波振荡波形正弦波振荡器RC振荡器选频回路元件LC振荡器晶体振荡器6.2LCR回路中的瞬变现象从振荡器定义上看，振荡器在工作时问题？？？LCR自由振荡电路是无需外接输入信号的，它是如何在没有输入信号的情况下

2、产生输出信号的，其原理可用LC谐振回路的自由振荡现象解释。第一步：先将开关打向1，使电容充满电；第二步：将开关打向2，电容就会经电感L和电阻R放电，则电容中存储的电能和电感中存储的磁能就会自由交替转换而形成振荡。带入初始条件：时，，解：（6.2.1）（6.2.2）式中:为衰减系数为固有角频率由基尔霍夫定律得：微分讨论：，R太大，无法产生振荡；，产生自由振荡，（6.2.7）时产生振荡电流的情形结论：LCR振荡回路中振荡频率主要由电容C和电感L决定。由于电阻R的存在，振荡的幅度会逐渐减小,如果我们能及时地为电路补充能量，在这里是将开关及时地打向1则可以维持等幅振荡。对振荡器而言，为获得等幅振荡，引

3、入负阻或正反馈以抵消回路本身的正电阻。6.3LC振荡器的基本工作原理振荡器的电路三个工作条件：振荡回路：包含两个（或两个以上）储能元件。释放和接收能量在元件间往返进行，其频率决定了振荡器输出信号的频率；能量来源：用来补充由振荡回路电阻损耗的能量。此来源为直流电源；控制设备：使能量在正确的时间适当的补充到电路中，以维持等幅恒频的振荡。由有源器件和正反馈电路来完成。互感耦合调集振荡器概略说，振荡器的振荡回路主要取决于储能回路参数；振荡幅度则主要取决于电路中的非线性器件（如晶体管、电子管等)。振荡条件：（6.3.7）振荡回路能量来源控制设备振荡角频率：（6.3.8）反馈振荡器方框图S处断开时：输入信

4、号为，输出电压为，反馈电压为。S处接通时：若，则撤掉，放大器继续工作，变成振荡器。（6.4.1）当产生振荡时，，因此振荡条件：则有：或6.4由正反馈的观点来决定振荡的条件从无到有：振荡器接通电源瞬间引起瞬变电流产生，这种瞬变电流所包含的频带很宽。由于谐振回路的选择性，选出本身谐振频率的信号形成振荡信号，其他频率信号则被滤除；由弱到强：一般初始振荡信号很微弱，很容易被干扰信号淹没，不能形成一定幅度的输出信号，因此，起振阶段要求(起振条件）；6.5.1振荡器的平衡条件即要求反馈电压幅度要一次比一次大要求环路保持正反馈6.5振荡器的平衡与稳定条件平衡条件的复数形式表示：振幅平衡条件：（6.5.7）相

5、位平衡条件：（6.5.8）物理意义：振幅平衡条件说明在平衡状态下反馈信号与原输入信号振幅相等；相位平衡条件说明在平衡状态下反馈信号与原输入信号相位相同。平均电压放大倍数由增到稳：当输出信号幅值增加到一定程度时，就要限制它继续增加，出现(平衡条件）。分析保证振荡器的平衡状态不因外界因素变化而受到破坏的稳定条件,分为振幅稳定与相位稳定两种条件。6.5.2振荡器平衡状态的稳定条件首先要明确稳定平衡的概念：即指在外因作用下，平衡条件被破坏后，振荡器能在平衡点附近建立新的平衡状态，一旦外因消失，又能自动恢复原来的平衡状态。(a)不稳定平衡(b)稳定平衡1）振幅平衡的稳定条件形成稳定平衡点的关键在于在平衡

6、点附近，放大倍数随振幅的变化特性具有负的斜率，即:振幅稳定条件：（6.5.16）工作于非线性状态的晶体管正好具有这一性能，因此具有稳定振幅的功能。软自激的振荡特性硬自激的振荡特性外加激励使增益冲过最高点2)相位平衡的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,仍能保持其稳定的振荡。相位稳定条件:（6.5.18）并联谐振回路的相频特性并联谐振回路正好具有负斜率的相频特性。故谐振回路不但决定了振荡频率，还是稳定频率的机构；并且Q值越大，曲线越陡峭，振荡器稳定性越好。相位变化必然引起频率变化放大电路正反馈网络选频网络：选择满足相位平衡条件的一个频率，常与反馈网络合二为一（

7、选频网络具有负斜率的相频特性）稳幅环节：从回到稳定环节从上面的讨论可知，要使反馈振荡器能够产生持续的等幅振荡，必须满足振荡的起振条件、平衡条件和稳定条件，它们是缺一不可的。因此，反馈型正弦波振荡器应该包括：幅度稳定相位稳定（一般晶体管工作在甲类，便于起振）（环路增益相位在振荡频率点应为2π的整数倍）（随着振幅的增大,进入饱和区或截止区,工作于甲乙类状态,其增益逐渐下降到１，达到平衡,进入等幅振荡状