3.1 反馈振荡器的工作原理
振荡器的工作原理
振荡器的工作原理振荡器是一种能够产生周期性信号的电路，它是无源元件和有源元件相互协调运作的产物。
在电子设备和通信系统中，振荡器被广泛应用于产生高频信号、时钟信号、参考信号等。
振荡器的工作原理涉及到正反馈机制、频率选择性、耦合和放大等方面。
振荡器的工作原理可以分为反转振荡器、共射振荡器和共基振荡器三种类型。
首先，我们来看反转振荡器。
反转振荡器主要由放大器、正反馈网络和输出负载组成。
放大器可以是晶体管、集成电路或运算放大器等。
反转振荡器的工作原理是通过正反馈使得输出信号被放大，并经过放大后再次输入到输入端，从而形成持续的循环。
具体而言，在反转振荡器中，由放大器输出的信号通过正反馈网络返回到放大器输入端，经过放大后再次返回到输入端形成连续的循环，并在反转振荡器的输出端产生持续振荡的信号。
其次，共射振荡器是一种常见的振荡器类型。
它由三极管、电感、电容和负载网络组成。
共射振荡器的工作原理可以从放大器及频率选择网络两个方面来理解。
首先，放大器通过电感、电容和负载网络的组合产生放大，形成一个谐振电路。
当输入信号通过谐振电路时，它会受到放大并在输出端形成振荡信号。
其次，频率选择网络起到了选择特定频率进行放大的作用，保证了振荡器输出信号的稳定和可靠。
再次，共基振荡器是另一种常见的振荡器类型。
它由三极管、电感、电容和负载网络组成。
共基振荡器的工作原理与共射振荡器有所不同，频率选择网络位于放大器的输入端。
共基振荡器的工作原理主要通过放大器产生一个带有幅度和相位缺口的信号，并且频率选择网络会选择特定的频率进行放大和反馈，从而实现了振荡。
总的来说，振荡器的工作原理主要涉及到正反馈机制和频率选择性。
通过正反馈使得振荡器输出信号得到放大并经过反馈回到输入端，从而实现了持续的循环。
而频率选择性则决定了振荡器输出信号的频率稳定性和可靠性，通过选择特定的频率进行放大，实现了振荡器输出信号的稳定性。
此外，振荡器的工作原理还与耦合和放大等方面有关。
反馈振荡器的原理
退出登录用户管理反馈振荡器的原理自激振荡的条件：就是环路增益为1, 即二、平衡条件根据前面分析，振荡器的平衡条件即为值得说明的是：（1）平衡时电源供给的能量等于环路消耗的能量；（2）通常环路只在某一特定才满足相位条件。
三、起振条件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)可知式(4-16a)和(4-16b)分别称为起振的振幅条件和相位条件, 其中起振的相位条件即为正反馈条件。
图4-2 振幅条件的图解表示起振过程：开始增幅振荡非线性稳幅振荡四、稳定条件1、振荡器稳定概念的提出：2、振荡器的稳定条件振荡器的稳定条件分为振幅稳定条件和相位稳定条件。
(1) 振幅稳定条件要使振幅稳定，振荡器在其平衡点必须具有阻止振幅变化的能力。
具体来说，就是在平衡点附近，当不稳定因素使振幅增大时，环路增益将减小，从而使振幅减小。
振幅稳定条件为：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, 故振幅稳定条件又可写为(2)、相位稳定条件我们知道，一个正弦信号的相位φ和它的频率ω之间的关系：图 4-4 互感耦合振荡器五、振荡线路举例——互感耦合振荡器图4-4是一LC 振荡器的实际电路, 图中反馈网络由L 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。
分析教材图4-4的正反馈过程。
采用运算放大器设计正弦波振荡器作者：佚名 文章来源：照明设网计 点击数： 791 更新时间：2007-11-4 8:09:56移相振荡器（一个运算放大器）振荡的判居一个反馈系统的典型形式如图1所示,下式给出任何一个反馈系统的特性（一个放大器与源的反馈元件构成一个反馈系统）。
VOUT/VIN=A/(1+Aβ) (1)振荡是由不稳定的状态引起的,反馈系统处于不稳定状态是由于传递函数不满足稳定条件所引起的。
当（1+Aβ）=0时,公式1等于∞,这表示VIN=0时,存在VOUT°因而设计一个振荡器的关键是确保Aβ=-1（巴克豪森判据）,或者使用复数形式的Aβ=1<-180°。
振荡器工作原理
振荡器工作原理概述振荡器是一种能够产生连续交流信号的电路或设备。
它在许多电子产品中扮演着重要的角色，如无线通信设备、计算机、音频设备等。
振荡器的工作原理是通过提供正反馈回路来维持电路的振荡，使其能够产生特定频率的连续波形信号。
本文将详细介绍振荡器的工作原理及其常见的几种类型。
电子振荡器的工作原理电子振荡器是一种自激振荡器，其关键元件包括电感、电容和放大器。
振荡器利用回路中的正反馈来维持振荡，而不需要外部输入信号。
它通过不断反馈一部分输出信号到输入端来产生振荡。
振荡器的基本组成是一个放大器以及产生正反馈的反馈网络，它们通常被认为是一个系统。
正反馈的作用是放大一部分输出信号，并将其送回到输入端，从而使电路产生振荡。
振荡器的工作过程可以分为以下几个步骤：1. 初始状态下，振荡器的输入信号为零，输出信号也为零。
2. 放大器开始工作，将输入信号放大。
3. 正反馈网络将一部分输出信号反馈到放大器的输入端。
4. 经过放大的信号再次经过放大器，增加了振荡器的整体增益。
5. 这个过程会不断重复，从而使得输出信号在一定频率上产生振荡。
常见的振荡器类型根据振荡器电路的特点和振荡原理的不同，振荡器可以分为多种类型。
以下是几种常见的振荡器类型：1. LC振荡器：LC振荡器基于电感器和电容器之间的振荡原理，其中的感性元件包括线圈或变压器。
LC振荡器通常适用于较低频率的振荡。
2. RC振荡器：RC振荡器基于电容器和电阻器之间的振荡原理。
RC振荡器通常用于较低频率的振荡应用。
3. 晶体振荡器：晶体振荡器利用晶体的机械共振特性产生频率稳定的振荡信号。
晶体振荡器常用于无线通信设备中，如手机和无线网络适配器。
4. 压控振荡器（VCO）：VCO具有可调节振荡频率的特点。
通过改变控制电压，VCO可以实现广泛范围的频率输出，因此在频率合成器和调频广播等应用中被广泛使用。
总结振荡器是一种能够产生连续交流信号的电路或设备。
其工作原理基于正反馈回路，并利用反馈网络将一部分输出信号送回到输入端。
反馈振荡器的工作原理
3.1 反馈振荡器的工作原理3.1.1 振荡器的组成任何一种反馈式正弦波振荡器，至少应包括以下三个组成部分。
1. 放大电路。
自激振荡器不但要对外输出功率，而且还要通过反馈网络，供给自身的输入激励信号功率。
因此，必须有功率增益。
当然，能量的来源与放大器一样，是由直流电源供给的。
2. 反馈、选频网络。
自激振荡器必须工作在某一固定的频率上。
一般在放大器的输出端接有一个决定频率的网络，即只有在指定的频率上，通过输出网络及反馈网络，才有闭环0360相移的正反馈，其它频率不满足正反馈的条件。
3. 稳幅环节。
自激振荡器必须能自行起振，即在接通电源后，振荡器能从最初的暂态过度到最后的稳态，并保持一定幅度的波形。
正弦波振荡器电路组成如图3–1所示。
图中oX 为输出正弦波电压，f X 为反馈网络形成的反馈电压，也就是放大电路的输入电压。
高频电子技术中主要通过以下三个指标来衡量正弦波振荡电路的优劣。
（1）振荡频率高频电子技术研究无线电波的产生、发射、变换和接收，所涉及的振荡频率都比较高，例如在获得广泛应用的甚高频至特高频段，无线电波的频率在30MHz 至3000MHz 之间，某种振荡电路能否获得应用，决定于这个电路能否产生如此高频的正弦波电压输出，因此振荡电路的振荡频率自然就成为电路的重要特性指标。
（2）振荡频率的稳定度无线收发系统对于振荡频率的稳定性有很高的要求。
假如收发系统所使用的无线电波频率为433.0MHz ，将发射电路和接收电路的频率都调整到433.0MHz ，这样收发系统能正常地工作。
现在，由于发射电路环境温度升高了20℃（例如从海面进入沙漠），如果发射电路中振荡电路的频率稳定性很差，受温度变化的影响，发射电路振荡频率升高了0.1%，即从433.0MHz 变化到433.4MHz ，这时接收电路仍调谐于433.0MHz ，接收电路可能根本无法接收无线电信号，即使能接收到，由于频率偏移，接收灵敏度下降，信号质量将很差，收发系统的工作就不正常。
反馈型振荡器的工作原理
T ~
0
越陡，即
T
越大，稳定性越好
T
0
z
0 2Q (arctg 2Qe ) e 0 0
结论：选频回路的 Q 值越高，振荡器的频率稳定性越好 外界扰动使电路参数变化
射频通信电路
小结：
一、分析反馈型振荡器时，首先要抓住以下几个要点： （1）包含一个合适偏置的可变增益放大器。 （2）闭合环路是正反馈
起始点 曲线A
T 1 ——自动起振
软激励
0 ——稳定
平衡点
T 1
T 且 Vi
平衡点
曲线B
起始点
T 1 —— 不能起振
T 1 但 Vi T 1 且 Vi
平衡点
硬激励
0 0
平衡点M ： T
不稳定
平衡点N ： T
平衡点
稳定
射频通信电路
2. 相位稳定条件
讨论相位稳定前应明确两点： （1）正弦振荡 v(t ) Vm cos t 频率和相位的关系
射频通信电路
7.1.2
起振条件
振荡如何产生？ 为了保证输出信号从无到有 幅度不断增长 ，起振时要求： 反馈电压
VF
输入电压
Vi
同相，且
VF Vi
（1）振幅条件
环路增益T = AF大于1 V F T ( j ) A( j ) F ( j ) 1 Vi 增益越大越易起振
N2 n N1
振荡器的环路增益
T ( j) A （j) F ( j) gmZ ( j) F
射频通信电路
由环路增益表达式 环路总相移应满足：
（j ) F ( j ) A ( j ) g ( j ) F mZ T
3.1 反馈振荡器的工作原理
+VCC + C 2 K 1 + R vi b2 –
+
M + vf –
vo L –
Re
Ce
在电源开关闭合的瞬间，电流的跳变在集电极 振 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， 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v 生正弦波电压 o，并通过互感耦合变压器反馈到基级回 路，这就是激励信号。 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 起始振荡信号十分微弱， 放大—选频—反馈—再放大等多次循环， 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。 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， 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。 的幅度。因此振荡的幅度不会无限增大。
第 3 章 正弦波振荡器
概 述 3.1 反馈振荡器的工作原理 3.2 LC 正弦波振荡器 3.3 3.4 3.5 3.6 3.7 LC 振荡器的频率稳定度 晶体振荡器 RC 正弦波振荡器 负阻正弦波振荡器 寄生振荡、间歇振荡和频率占据 寄生振荡、
本章主要讨论
反馈型正弦波振荡器的基本工作原理 振荡器的起振条件、平衡条件、 振荡器的起振条件、平衡条件、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、 正弦波振荡器的电路特点、频率稳定度等性能指标 晶体振荡器、 RC 正弦波振荡器、负阻正弦波振荡器 晶体振荡器、 正弦波振荡器、
振荡器有回到平衡状态的趋势 当干扰消失后， 趋势。 ② 振荡器有回到平衡状态的趋势。当干扰消失后，能 回到平衡状态。原平衡状态是稳定的。 回到平衡状态。原平衡状态是稳定的。 须讨论稳定条件，保证振荡器所处平衡状态是稳定的。 必须讨论稳定条件，保证振荡器所处平衡状态是稳定的。
反馈振荡器原理和平衡状态的稳定条件
5.3.1
其中:
A (s) F (s)
U o (s)
U
' i
(
s
)
U f (s)
U o (s)
----为放大器的电压增益 ----为反馈网络的反馈系数
AL(s)
A(s)F(s)
Uf Ui
(s) (s)
----为开环电压增益
D(s) 1AL(s)
----为反馈放大器的特征多项式
由式5.3.1可知，若令Ui(s)=0，则Af(s)趋于无穷,就是说在 没有输入信号激励的情况下,就能自动地将直流能量转换为交 流能量。因此，我们说振荡器是反馈放大器的特殊形式。这
(1)反馈振荡器原理和平衡状态的稳定条件
5.1 概 述
振荡器——就是自动地将直流能量转换为具有一定波形
参数的交流振荡信号的装置。和放大器一样也是能量转换
器。它与放大器的区别在于，不需要外加信号的激励，其输
出信号的频率，幅度和波形仅仅由电路本身的参数决定。 低频正弦振荡器
振荡器 分类
正弦振荡 高频正弦振荡器
（特征方程判别法）
件。 设工作频率远小于振荡器的特征频率，忽略其内部反馈
的影响，用平均参数画出了图(a)的大信号等效电路，如图 所示。它与变压器耦合放大器区别在于次级负载就是放大器 输入端的Gie。其U o 为
互感耦合振荡器大信号等效电路
U o
GmU i
GoejCp2Gier1jL
故
A U U oi
三种互感耦合振荡器
以上三种电路，变压器的同名端如图所示。它必须满足 振荡的相位条件，在此基础上适当调节反馈量 M以满足振荡 的振幅条件。下面利用“切环注入法”判断电路是否满足相 位条件。
论文—反馈型振荡器的基本工作原理
课题：5.1 概述5.2 反馈型振荡器的基本工作原理教学目的：1.了解振荡器的定义及分类2.了解反馈式振荡器工作原理3.掌握振荡器的起振条件、平衡条件教学重点：振荡的平衡条件、起振条件教学难点：起振条件分析教学方法：讲授课时：2学时教学进程单元五正弦波振荡器5.1 概述自激振荡现象：我们常见到这样情况，当有人把他所使用的话筒靠近扬声器时，会引起一种刺耳的哨叫声，该现象如图5-1所示。
图5-1 扩音系统中的电声振荡这种现象，是由于当话筒靠近扬声器时，来自扬声器的声波激励话筒，话筒感应电压并输入放大器，然后扬声器又把放大了的声音再送回话筒，形成正反馈。
如此反复循环，就形成了声电和电声的自激振荡哨叫声。
一.振荡器的功能无须外加输入信号的控制，将直流电能转换为具有特定的频率和一定的振幅的交流信号的能量,这一类电路称为振荡器。
二.振荡器与放大器的区别放大器：对外加的激励信号进行不失真的放大。
振荡器：不需外加激励信号，靠电路本身产生具有一定频率、一定波形和一定幅度的交流R信号。
三.振荡器的分类四.本章主要内容1.反馈式振荡器的工作原理2.对基本振荡器电路以及几种典型振荡电路进行分析5.2 反馈型振荡器的基本工作原理一.反馈型振荡器的含义与用途1.含义：凡是从输出信号中取出一部分反馈到输入端作为输入信号，无需外部提供激励信号，能产生等幅正弦波输出称为正反馈振荡器2.用途：二.反馈型振荡器工作原理图5-2为正反馈放大电路的方框图，在无外加输入信号时就成为图5-3所示的反馈型振荡器方框图。
图中，通常取输入信号ii U X =，反馈信号f f U X =，净输入信号i i U X '=' 。
在电路进入稳定状态后，要求'if U U =，由图5-3得F A U U i f '=，因此自激振荡形成的条件就是F A=1 （5-1） 由于fa f a AF F A F A ϕϕϕϕ+∠=∠⋅∠= ，所以F A =1便可分解为幅值和幅角（相位）两个条件，即1．相位平衡条件πϕϕ2⨯=+n f a （n =0,1,2,3…） （5-2） 2．振幅平衡条件F A=1 （5-3） 3．起振条件F A>1 振荡两个条件中，关键是相位平衡条件，如果电路不能满足正反馈要求，则肯定不会振荡。
实验室用的振荡器工作原理
实验室用的振荡器工作原理
振荡器是一种电路，能够产生连续振荡的信号。
其工作原理基于正反馈回路，它将一部分输出信号反馈到输入端，以产生持续的振荡。
通常，振荡器由放大器和反馈网络组成。
其中放大器负责放大输入信号的幅度，而反馈网络在放大后的信号返回到放大器的输入端。
反馈网络通常是一个频率选择性网络，它将特定频率的信号引入到放大器的输入端。
当放大器将反馈信号放大并返回到输入端时，如果条件满足，将会发生振荡。
这意味着放大器输出的信号将维持在一定频率和幅度上。
振荡器的工作原理取决于所使用的反馈网络类型。
例如，RC （电阻-电容）型振荡器使用带有电阻和电容的网络，而LC
（电感-电容）型振荡器使用带有电感和电容的网络。
此外，
振荡器还可以使用晶体管、集成电路或其他电子器件作为放大器。
在实验室中，振荡器经常用于产生稳定且可控的信号，供实验、测量、通信等各种应用使用。
振荡器的稳定性、频率范围和输出幅度都可以根据需求进行调整。
振荡器原理
振荡器原理
振荡器是一种能够产生振荡信号的电路或装置。
在振荡器中，通过电路反馈将一部分输出信号再次输入到电路的输入端，经过放大和滤波处理后形成稳定的周期性信号输出，从而实现振荡功能。
振荡器的基本原理是正反馈。
正反馈是指输出信号的一部分经过放大处理后再送回输入端，与输入信号叠加产生反馈效应。
这种反馈是自我维持的，通过适当的放大和补偿，反馈信号会被不断放大，最终形成稳定的振荡信号。
具体而言，振荡器一般由放大器、反馈网络和滤波网络组成。
放大器用于放大信号，反馈网络将输出信号经过适当的系数放大后再送回输入端。
而滤波网络则起到筛除非振荡频率成分的作用，使输出信号更加纯净。
根据不同的工作原理，振荡器可以分为多种类型，如LC振荡器、晶体振荡器、RC振荡器等。
其中，LC振荡器利用电感和电容的共振作用实现振荡，晶体振荡器则利用晶体的谐振性质产生振荡信号，而RC振荡器则利用电阻和电容的时间常数来控制振荡频率。
振荡器在电子领域中具有广泛的应用。
它们常用于通信系统中的频率发生器和时钟源、无线电设备中的振荡电路、电子钟和计时器等。
振荡器的稳定性和精确性对于这些应用至关重要，因此在设计和制造中需要注意电路参数的选择和优化，以确保振荡器能够产生准确且稳定的振荡信号。
反馈振荡器工作基本原理
主要要求：
掌握反馈振荡器的组成和基本工作原理 理解反馈振荡器的起振条件和平衡条件， 了解其稳定条件。 掌握反馈振荡器能否振荡的判断方法。
EXIT
高频电子线路
4.1 反馈振荡器的工作原理
4.1.1 反馈振荡器的组成与基本工作原理
一、 反馈振荡器的组成
放大器
无外加输入信号
Ui
Au
Uo
正弦波振荡器由放大器、
.
.
起振时要满足 Uf Ui
内稳幅 稳幅
外稳幅
Uo
利用在反馈网络中接入非线性
器件。输出波形失真小
EXIT
高频电子线路
4.1 反馈振荡器的工作原理
4.1.2 振荡的平衡条件和起振条件
一、 振荡的平衡条件
•
由于
•
A
U o•
Ui
•
，
•
F
Uf U• o
.
..
.. .
故 Uf F Uo F AUi
高频电子线路
4.1 反馈振荡器的工作原理
变压器耦合振荡器：
• 1、什么是变压器的同名端 • 同名端是指在同一交变磁通的作用下，任
一时刻两个（或两个以上）绕组中都具有 相同电势极性的端头彼此互为同名端。 • 2、变压器耦合振荡器 • 变压器耦合振荡器是通过变压器的初、次 级互感耦合产生反馈电压的，因此，为了 满足正反馈条件，必须正确地设置初、次 级绕组的同名端
.
.
..
由 Uf Ui 可得 A F ＝. 1 . .
又由于环路增益
.
T
Uf
.
Uf
.
.
U
.
o
3.1 反馈振荡器的工作原理解析
1. 稳定过程
扰 情况 1： Vi ViA , T ( osc ) 1 干 Vi ViA
路特性 环 T ( osc ) 1 Vi T ( osc ) 最后在新的 平衡 V 'iA上重新满足平衡条件 T ( osc ) 1
扰 情况 2： Vi ViA , T ( osc ) 1 干 Vi ViA
闭合环路成为反馈振荡器(Feedback Oscillator)的 三个条件： (1) 起振条件——保证接通电源后从无到有地建立 起振荡。 (2) 平衡条件——保证进入平衡状态后能输出等幅 持续振荡。 (3) 稳定条件——保证平衡状态不因外界不稳定因 素影响而受到破坏。
3.1.1 平衡和起振条件
① RC低频振荡器 ② LC高频振荡器
2．负阻振荡器 利用负阻效应抵消回路中的损耗，以产生等 幅自由振荡。工作于微波段。 二者工作原理是一致的。
3.1 反馈振荡器的工作原理
1. 组成 由主网络和反馈网络构成的闭合环路。
(1) 主网络——负载为谐振回路的谐振放大器
(2) 反馈网络——与 L 相耦合的线圈 Lf。
(2) 相位平衡条件：环路增益的相角
T ( osc ) 2nπ (n 0，1，2，…)
二、起振条件 若说明等幅持续振荡能否在接通电源后从无到有 地建立起来，还需讨论起振条件。以变压器耦合反馈 振荡器来说明。 (1) 在刚接通电源时，电路中的各部分存在着各种 电的扰动，这些扰动(电流突变或管子、电路中的固有 噪声)具有很宽的频谱。 (2) 谐振回路具有选频功能，只有角频率为 osc 的 分量(osc 0)才能在谐振回路两端产生较大的电压。 与输入信 (3) 变压器绕向正确，可保证反馈信号 V f 同相，经放大和反馈的循环，振荡电压的振幅不 号V i 断增长。
第三章振荡器
反馈电压取自 LC2分压器
反馈电压取自 CL2分压器
12
3.2 反馈振荡器－LC正弦波振荡器
电路组成法则
三个电抗元件X1，X2，X3分别与 三极管的发射级、基极和集电极 相连 如果忽略三极管输入阻抗和输出 阻抗，且回路品质因数足够高
2、构成电感三点式电路
L1C1, L2C2回路呈感性失谐 , L3C3呈容性失谐，为此因满 足
f 02 f 01 , f 03，且f 01 , f 03 f osc f 02
19
3.2 反馈振荡器－LC正弦波振荡器 例：分析各电路能否起振，并讨论满足起振所需 的相位条件，P79例3.2-1
( ) 1 T 0
振幅起振条件
T ( 0 ) 1
T () 2n
(n 0,1,2 )
相位起振条件
起振过程中, 直流电源补充的能量大于整个环路消耗的能量
5
3.1 反馈振荡器－原理
平衡过程与平衡条件
随着振幅的增大, 放大器逐渐由放大区进入非线性区,其增益 逐渐下降。当放大器增益下降而导致环路增益下降到１时, 振幅的增长过程将停止, 振荡器达到平衡, 进入等幅振荡状态。 振荡器进入平衡状态以后, 直流电源补充的能量刚好抵消整 个环路消耗的能量。
– 在振荡频率点附近, 可认为放大器件本身的相频特性为常数, 而反 馈网络通常由变压器、电阻分压器或电容分压器组成, 其相频特 性也可视为常数。所以相位稳定条件应该由选频网络实现。 – 注意LC并联回路阻抗的相频特性和LC串联回路导纳的相频特性 是负斜率, 而LC并联回路导纳的相频特性和LC串联回路阻抗的相 频特性是正斜率。
第8讲高频反馈振荡器工作原理
一、互感耦合型LC 振荡器：
集电极调谐型 基极调谐型 发射极调谐型
第八讲 反馈振荡器的工作原理
5/15/2019 11:49 PM 15
第八讲 反馈振荡器的工作原理
5/15/2019 11:49 PM
9
第3章 正弦波振荡器
2 相位平衡的稳定条件
相位稳定条件的意义: 指当相位平衡条件遭到破坏时，电路本身能自 动地重新建立起相位平衡点的条件。
由于 d ,即相位变化时,频率也变化
dt
故相位稳定条件也就是频率稳定的条件。
第八讲 反馈振荡器的工作原理
因引起的相位变化T 的符号应相反,以消弱或抵消由外因引起的变化,
即要求:
( A F
)
0或
(
A
F
)
0
A Y Z
其中 Y 为放大器正向传输导纳的相移 Z 为选频网络负载阻抗的相移
又因为一般 Y 和 F 对频率变化的灵敏性远小于 Z
起振条件
1．自激振荡过程:
开启电源产生扰动电压 ui ib ic ic1 uo u f ui
实际上振荡器在开始建立振荡时
应满足的条件为: AF1
主网络
Cb
ib
ic
C
VT
-
uo L1
+
+
ui
Rb1 Rb2 - Re Ce
EC
反馈网络 M
Lf
+
uf
-
即有: A
实际中的并联LC谐振回路正好具有这种相频特性,故可 自然满足。
z
2
O
ωo
ω
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(2) 若某种原因使 T ( osc ) 0 ， 导致振荡频率
T ( )随之增大，Vi 滞后势必受阻。 ＜原振荡频率 osc，
两种情况都通过不断的放大和反馈，最后都在原 振荡频率附近 'osc 达到新的平衡，使 ( 'osc ) 0 。
3. 平衡过程： 扰 T ( osc ) 0 干 总 干 T ( osc ) ＞ 0
复循环 达新的平 T ( ) 总 ( ) 反 总 ( ) = 0，
衡。 4. 相位稳定条件
T ( )
osc
0
相角 T ( ) 在 osc 附近有负斜率变化，斜率越陡， 说明很小的振荡频率变化就可抵消干扰引起的 T ( ) 的变化，干扰引起的频率波动就越小。
T ( osc ) 1 Vi T ( osc ) 最 后达到新的平衡。
2. 环路增益存在两个平衡点的情况
如右图所示，振荡器存在着两个平衡点 A 和 B， 其中 A 是稳定的，B 点是否稳定呢？
分析：若使 Vi ViB，则 T ( osc ) 随之增大，导致 Vi 进一步增大，从而更远离平衡点 B。最后到达平衡点 A。 反之，若 Vi ViB T ( osc )
① RC低频振荡器 ② LC高频振荡器
2．负阻振荡器 利用负阻效应抵消回路中的损耗，以产生等 幅自由振荡。工作于微波段。 二者工作原理是一致的。
3.1 反馈振荡器的工作原理
1. 组成 由主网络和反馈网络构成的闭合环路。
(1) 主网络——负载为谐振回路的谐振放大器
(2) 反馈网络——与 L 相耦合的线圈 Lf。
即
T ( )
A ( ) f ( )
A ( )除放大管相移外，主要是并联谐振回路的相 移 z ( ) ，它在谐振频率附近随 的变化较快，相比 之下， f ( ) 随 的变化十分缓慢，可认为它与 无 关。故 z ( ) 随 变化的特性可代表 T ( ) 随 变化
T ( osc ) 的要求。
在稳定的平衡状态下，振荡器的振荡振幅和频率 虽会受到干扰的影响而稍有变化，但不会导致停振或 突变。所以，为了产生等幅持续振荡，振荡器还必须 满足稳定条件，保证所处平衡状态是稳定的。
二、振幅稳定条件 图示增益特性环路，不 仅满足起振和振幅平衡条件， 而且还满足振幅稳定条件。
的特性。并联谐振回路，其相频特性： 是否满足相位平衡条件？ 2( 0 ) z ( ) arctg Qe
0 ——谐振频率
Qe ——有载品质因数
0
可见在实际振荡电路中，是依靠具有负斜率相频 特性的谐振回路来满足相位稳定条件的，且 Qe ， z ( ) 随 的变化斜率越大，频率稳定度越高。
如果 T ( ) 随频率的增大而增大，说明加剧振荡频 率的变化，无法实现新的相位平衡。 5. 例：说明变压器耦合振荡电路满足相位平衡条件 T ( ) 由两部分组成： 对输入电压V 的相移 A ( ) (1) 放大器输出电压 V o i 对V 的相移 f ( ) (2) 反馈网络反馈电压 V f o
闭合环路成为反馈振荡器(Feedback Oscillator)的 三个条件： (1) 起振条件——保证接通电源后从无到有地建立 起振荡。 (2) 平衡条件——保证进入平衡状态后能输出等幅 持续振荡。 (3) 稳定条件——保证平衡状态不因外界不稳定因 素影响而受到破坏。
3.1.1 平衡和起振条件
思考题？
1、相位稳定条件是（ ）
A T (osc ) 2nπ
T ( ) B
osc
0
2、振荡器现在处于，如何实现处于平衡点A？
3、反馈振荡器的组成？
主网络（放大管+谐振网络）+反馈网络？ 主网络的作用？ 谐振网络？ 反馈网络
4、振荡器的3个条件是？振荡器实现振荡要 考虑的参量是？
振荡频率
(3-1-1)
则当环路闭合后：
，角频率为 osc。 (1) 主网络将输出正弦振荡电压 V o 全部由反馈电压 V 提供，无需 (2) 所需输入电压 V i f 外加输入电压。 因而式 (3-1-1) 即为振荡器的平衡条件。 令 T ( j osc ) T ( osc )e jT ( osc ) 则平衡条件改写为： (1) 振幅平衡条件：环路增益的模 T ( osc ) 1
(2) 相位平衡条件：环路增益的相角
T ( osc ) 2nπ (n 0，1，2，…)
二、起振条件 若说明等幅持续振荡能否在接通电源后从无到有 地建立起来，还需讨论起振条件。以变压器耦合反馈 振荡器来说明。 (1) 在刚接通电源时，电路中的各部分存在着各种 电的扰动，这些扰动(电流突变或管子、电路中的固有 噪声)具有很宽的频谱。 (2) 谐振回路具有选频功能，只有角频率为 osc 的 分量(osc 0)才能在谐振回路两端产生较大的电压。 与输入信 (3) 变压器绕向正确，可保证反馈信号 V f 同相，经放大和反馈的循环，振荡电压的振幅不 号V i 断增长。
5、处于平衡条件时，振荡频率为 osc ，外界使 ' 振荡相位变大，频率变为 osc ，下面正确的是 （ ）
A
' osc
osc
B
' osc
osc
' C osc osc
D else
1. 稳定过程
扰 情况 1： Vi ViA , T ( osc ) 1 干 Vi ViA
路特性 环 T ( osc ) 1 Vi T ( osc ) 最后在新的 平衡 V 'iA上重新满足平衡条件 T ( osc ) 1
扰 情况 2： Vi ViA , T ( osc ) 1 干 Vi ViA
可见，振荡器接通电源后，能够从小到大地建立 起振荡的条件是： (1) 振幅起振条件：
Vf Vi 或
(2) 相位起振条件：
T ( osc ) 1
T ( osc ) 2nπ (n 0，1，2，…)
这就是反馈振荡器的起振条件。
三、讨论 1. 起振过程 作为反馈振荡器，要满足起振条件，又要满足平衡 条件。为此： (1) 起振时 T ( osc ) 1 ， Vi 迅速增长； (2) 而后 T ( osc ) 下降，Vi 的增长速度变慢；
一、平衡条件 将闭合环路在×处拆 开，并按所标极性定义它 的环路增益为 V V T (j ) f o V V
V f A(j )kf (j ) i i Vo 同相又等幅，即 与V 若在某一频率 osc 上，V i f
V ，或 V f i
T ( j osc ) 1
T ( osc ) Vi
V
iA
＜0
斜率越陡，则 Vi 的变化而产生的 T ( osc ) 变化越 大，系统回到稳态的时间越短，调节能力越强。
三、相位(频率)稳定条件
T ( osc ) 的偏移对振荡频率的影响 1．
(1) 相位平衡条件 T ( osc ) 2nπ (n 0，1，2，…)，表明每次放大 和反馈的电压与原输入电压同相。
(2) 若某种原因使 T ( osc ) ＞0，则通过每次放大和 反馈后的电压相位都将超前于原输入电压相位。由于 正弦电压的角频率是瞬时相位对时间的导数( / t )， 因此，这种相位的不断超前表明振荡器的角频率将高于 osc 。
(3) 反之，若某种原因使 T ( osc )＜0，则由于每次 放大和反馈后的电压相位都要滞后于原输入电压相位， 因而振荡频率将低于 osc 。 2. 相位(频率)稳定的讨论 如果 T ( )具有随 增加而减 小的特性(如右图)，则必将阻止由 外界因素引起的频率变化。 (1) 若某种原因使 T ( osc ) ＞ 0， 由于 导致振荡频率 ＞ 原振荡频率 osc， T ( )随之减小，Vf 的超前势必受到阻止，
二、正弦波振荡器的应用
1．作信号源 载波信号：无线发射机；本振信号：超外差接收机； 正弦波信号源：电子测量仪器；时钟信号：数字系统。
要求：振荡频率和振幅的准确性和稳定性。 2．正弦交变能源 用途：高频加热设备和医用电疗仪器中的正弦交变能 源。 要求：功率足够大，高效。
三、分类(按组成原理)
1．反馈振荡器 利用正反馈原理构成，应用广泛。
(3) 到 T ( osc ) 1 时，Vi 停止增长，振荡器进入平衡状态， 在相应的平衡振幅 ViA 上维持等 幅振荡。
2. 实现方法 环路中必须包含非线性环节，多由主网络放大器 的非线性放大特性实现的。 变压器耦合反馈振荡器，刚通电时，Vi 很小，放 大器小信号工作，增益较大，相应的 T ( osc ) 为大于 1 。 当 Vi 增大到一定数值后，放大器进入大信号工作， 由于放大特性非线性，放大器的增益将随 Vi 增大而减 小，相应地 T ( osc ) 也就随着 Vi 的增大而下降。符合对
第3章
正弦波振荡器
概 述 3.1 反馈振荡器的工作原理 3.2 LC 正弦波振荡器
3.3 LC 振荡器的频率稳定度 3.4 晶体振荡器 3.5 RC 正弦波振荡器 3.6 负阻正弦波振荡器 3.7 寄生振荡、间歇振荡和频率占据
概 述
1. 与功放的比较(从能量角度)
(1) 功率放大器：在输入信号控制下，把直流电源 提供的直流能量转换为按信号规律变化的交变能量。 (2) 正弦波振荡器(Sinewave Oscillator)：不需要输 入信号控制，自动地将直流能量转换为频率和振幅特 定的正弦交变能量。 2. 正弦波振荡器的应用 无线发射机中的载波信号源，超外差接收机中的本 振信号源，电子测量仪器中的正弦波信号源，数字系统 中的时钟信号源。
Vi 直到停止振荡。
可见，这种振荡器不满足振幅 起振条件，须加大的电冲击，产生 大于 ViB 的起始扰动电压，