LC正弦波振荡器ppt课件.ppt

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1、4.1　概述4.2LC正弦波振荡器4.3RC正弦波振荡器4.4　石英晶体振荡器4.5　振荡器的频率稳定与幅度稳定4.6　振荡器仿真设计小结习题本章要点·正弦波振荡器的概念、组成、振荡条件·各种正弦波振荡器典型电路、工作原理、特点、振荡频率的估算本章难点·正弦波振荡器振荡的建立过程·各种正弦波振荡器的工作原理分析与计算·用Multisim10.0仿真分析正弦波振荡器的波形、频率4.1　概　　述4.1.1　振荡器的概念和用途所谓振荡器是一种不需要外加激励信号，而能将直流电源的能量转变为交流能量的电子设备。它与放大器最根本的区别在于它的

2、工作不需要外加信号的推动。振荡器电路是一种用途非常广泛的基本电子线路。例如，在无线电通信、广播、电视发射系统中，高频振荡器是个核心。利用它产生的高频信号，把需要传送的低频信号“寄载”在高频信号上，经发射天线辐射出去。工业用的超生波焊接、高频感应加热，家庭用的电磁炉，都需要产生大功率高频信号的振荡器。在无线电测量技术中，广泛应用的各频段的信号发生器以及超外差接收机中的本地振荡信号和电子医疗器械中都要应用振荡器。因此，振荡器在各个科学技术部门中得到了广泛的应用。4.1.2　振荡器的分类与要求振荡器按照输出信号波形不同，可分为正弦波振荡器和非正弦波振荡器两类，本

3、章讨论的是正弦波振荡器，关于非正弦波振荡器，不在本教材中讨论。正弦波振荡器的种类很多，按形成振荡的原理来分，可以分为“反馈式”和“负阻式”两类，本章讨论反馈式正弦波振荡器。正弦波振荡器输出信号的频率范围是很宽的，基本上可以分成两大类。一类是由电阻、电容元件组成的RC振荡器，它适用于产生低频正弦波振荡信号，其振荡频率范围为几赫兹到几十千赫兹。另一类是由集中参数LC元件组成的高频振荡器，它的振荡频率在几十千赫兹到几十兆赫兹。如果频率更高，进入米波、分米波范围，则由分布参数系统组成超高频振荡器。4.1.3　正弦波振荡器的组成框图及发生振荡的条件1.从LC单调谐

4、放大器到正弦波振荡器用LC并联的单调谐回路作为放大器的集电极负载，如图4-1所示，将开关S与接点“1”连接时，电路就是一个LC单调谐放大器，输入信号为　　，当回路谐振在信号频率时，经互感耦合输出至负载RL，在反馈线圈Lf上有感应电压，此时如果把开关S迅速转向接点“2”，电路输入端的信号电压由取代信号电压，只要适当选择线圈匝数比和线圈的绕向，使反馈电压与信号电压大小相等，方向相同，这样就可使放大器变成不需要外加信号的自激振荡器。图4-1　用LC并联的单调谐回路作为放大器的集电极负载2.振荡的平衡条件振荡器的方框图如图4-2所示。图中　是放大器的开环放大倍

5、数，　是反馈网络的反馈系数，　　、　　、　　分别为放大器的输入电压、反馈电压以及输出电压。显然，要产生振荡，输入电压　　必需完全由反馈电压　　提供，即且　　　　　　，即　　　　　　　　　。(4-1)图4-2　振荡器的方框图将　　　　　代入式(4-1)中，可得　　　，所以式(4-2)为产生自激振荡的平衡条件。式中　和都为复数，设jA和jF分别为和的相角，于是有则式(4-2)变为(4-2)(4-3)式(4-3)可以分为两部分，即AuFu=1=A+F=2n(n=0,1,2,……)式(4-4)为自激振荡的振幅平衡条件，式(4-5)为自激振荡的相位平衡

6、条件。一个电路要产生自激振荡必须满足上述两个条件。(4-4)(4-5)3.振荡的建立过程和起振条件(1)振荡建立过程。上面从放大器讨论到振荡器，实际振荡器当然不需要外加信号电压Ui和开关S的转换，只要将图4-1中A、B两端短接，电路就能自行产生振荡，这是为什么呢？因为当电源接通后，由于闭合电路的电冲击、晶体管的内部噪声和电路热扰动等，在基极电路中产生瞬变的电压和电流，经放大后形成集电极电流ic，这些瞬变电压和电流所包含的频率非常丰富，有低频分量和高频分量，经过LC谐振回路的选择，将需要的频率分量(ω=ωo)选出来，在回路两端形成较大的输出电压，通过互感耦

7、合，在放大器输入端产生一个与原来激励信号同相的且幅度较大的信号。这样，经过不断地放大、选频、正反馈、再放大的循环过程，振荡将由弱到强地建立起来。(2)起振条件。由上可知，若要能起振，每次反馈到输入端的信号都应比前一次大。可见，起振必须满足AuFu>1　　　(4-6)式(4-6)为自激振荡的起振条件。(3)晶体管的自动稳幅作用。上述振荡信号的增幅振荡过程不会无限制地增长下去。由于晶体管特性的非线性作用，会起自动限幅作用。因为开始振幅比较小，晶体管工作在线性区，放大器增益比较大，AuFu>1，LC回路作增幅振荡，使振荡幅度增大，于是通过正反馈—放大—正

8、反馈—放大的循环过程，进入到晶体管的饱和区和截止区，放大器的增益下