高频电子线路阳昌汉版第4章_正弦波振荡器精编版

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四、电感三点式与电容三点式的比较
Coe
Coe
C ie
C ie
优点： (1)高次谐波成分小，输出波形好 (2)振荡频率可以做得很高 缺点： 频率不易调（调L，调节范围小）
优点：
频率易调（调C）
缺点： （1）输出波形差
(2) 振荡频率不能太高
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五、 LC三点式振荡器相位平衡条件的判断准则
(1)Xbe、 Xce应为同性质的电抗元件；
调谐放大器
T A0F 1 振幅起振条件
＋
＋
•
Uo
－
•
Uf
－
反馈网络
增幅振荡
T A0 F 2nπ n=0,1,2… 正反馈
相位起振条件 8
三、 振荡的平衡条件
Uo
电路的偏置电压为：
＋
•
＋
•
Uo
Ui
UB
+
IE
－
•
Uf
－
UBE _
+
UE _
U BE
Rb2 Rb1 Rb2
VCC
Re IE
显然
Re 上的直流电压
1/F
AF >1
（增幅振荡） 输出增大
Q1点达到新的平衡
O
外因消失 F
1/F
AF <1
（减幅振荡） 输出减小 回到原平衡状态Q点
Q Q1
Uo
软激励
B点不稳定：
外因变化 F
1/F
AF >1
B
（增幅振荡） 输出增大 Q1点达到新的平衡
稳定
Q Q1
外因消失 F 输出减小
AF<1 （减幅振荡） 回到Q点达到平衡
L 50uH,求（: 1）振荡频率f0, (2)为维持振荡，
放大器所需的最小放大倍数Amin
解：(1) f0
2
1 L C1C2
C1 C2
2
1
216MHz
50
106
100 1012 100 1012
300 1012 300 1012
(2) Amin
1 F
,F
C1 C2
100 300
0.333
U&i
U&o
当 0
Uf 超前Ui
信号周期
信号频率
0
当 0 Uf 滞后Ui 信号周期
U&f
信号频率
0
ui
频率随相位变化的关系：
0 0 0 0
即可得：
0
t
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相位平衡的稳定条件： 0 或 0 U&i
U&o
A F Y Z F
U&f
又因为一般 Y 和 F 对频率变化的灵敏性远小于 Z
硬激励 （应避免）
振幅的稳定条件： A
0 即表明:在平衡点附近,放大器增益随信
U o Uo UoQ
号振幅的变化特性具有负斜率.
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4） 相位平衡的稳定条件 （频率的稳定条件）
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。
频率与相位的关系： d
dt
X
为容抗
bc
\当L1C1、L2C
呈
2
感性时可能振荡
为电感三点式振荡器
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⊕
⊕
⊕
⊕
⊕
○
(e)经判断满足相位平衡条件，故 可能振荡，为共基调射型互感耦 合振荡器。
3○ 5⊕ 4○
1⊕ 2○ (f)经判断满足相位平衡条件，故 可能振荡，为共射调基型互感耦 合振荡器。
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例2 考毕兹电路见图，已知C1 100pF,C2 300pF,
•
Uf 正反馈 网络
5
组成：
放大器──是对反馈信号进行放大；
正反馈网络──是将输出回路中的能量取出一部分加 到放大器的输入端；
选频网络── 是获得单一确定的振荡频率； 利用放大器
件的非线性
稳幅环节──使振荡的输出稳定。 内稳幅 外稳幅
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二、振荡的建立与起振条件
放大器的电压增益：
.
.
A
U
.
o
Ae jA
Rb1、Rb2、Re提供直流偏压 Cb、Cc 耦合电容：直流开路, 交流短路 Ce 高频旁路电容：直流开路, 交流短路
C1、C 2L、c 高L频 构扼成流振圈荡：回直路流短路, 交流开路
反馈信号取自C2两端
c b
e
C1
电容三点
L 式振荡器
C2
直流通路
交流等效电路
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2、相位平衡条件
用矢量法分析其交流通路是否 满足相位平衡条件，即分析电路 是否为正反馈。
UE
是由发射极电流 IE 自己建立的,且随 IE 的变化而变化,故称为自给偏压.
刚起振时，起始偏压为正偏置
U BEQ
Rb2 Rb1 Rb2
VCC
Re I EQ
其中 IEQ 为发射极静态电流.
起振后，由于 A0F 1 , 从而使:
Ui iE IE (IEQ IE0 ) UE ReIE UBE
c+
b
+
Uce
Ui e -
L1I C
-
Uf L2
Uce
+
3、起振条件
I UUi f
y fe
1 F
( goe
gL
g0' )
Fgie
反馈系数:
F U f L2 M若忽略互感M的影响则有：
4、振荡频率
0
Uc
1
LC
L1 M
L L1 L2 2M
F U f L2 Uc L1
L L1 L2
为电感三点式振荡器
(b) X ce为容抗, X be为容抗, X bc为C3L串联, \当C 3 L呈感性时可能振荡 为电容三点式振荡器
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(c) X ce为容抗, X be为容抗,
X bc为LC3并联,
\当LC
呈感性时可能振荡
3
为电容三点式振荡器
Cbc
(d ) X ce为L2C2并联,
X
be为L1C1并联,
交流能量
不同点： 放大器：需外加的激励信号
振荡器：不需外加激励信号
2
三、 振荡器的分类
LC振荡器
晶体振荡器
反馈型 振荡器
RC振荡器 （正反馈原理） 正弦波
振荡器
负阻型振荡器
负阻器件+振荡回路
非正弦波： 产生三角波、锯齿波、矩形波等
3
四、正弦波振荡器的用途 通信系统： 发射机(载波频率fc) 接收机(本地振荡频率fL) 测量仪器：信号源 数字系统：时钟信号
(2) Xcb 与Xce、 Xbe的电抗性质相反。
bc e
结论：射同集（基）反
(3) 对于振荡频率，应满足：
X be X ce X cb 0
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例1 判断下图电路能否振荡，能振荡的属于哪种类型振荡器。
32
分析：
(a) X ce为感抗, X be为感抗, X bc为L3C串联,
\当L3C呈容性时可能振荡
1 F
(goe
gL
g0' )
Fgie
① 满足起振条件是选取晶体管的
y fe
1 F
( goe
gL
g
' 0
)
Fgie
②从输出电导和负载电导的影响看，F越大越容易起振，
从输入电导看，F不能太大。因而兼顾二者，F一般选取
0.1-0.5。
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4、振荡频率
振荡频率一般可以利用相位平衡条件求解。
在忽略 goe、gie、 gL等的影响，可得近似式为
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。
判断相位平衡条件是否满足的方法：通常采用瞬时极性法。
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c be
正反馈系数: F M
L1
振荡频率:
0
1 L1C
高频旁路 电容
共基调集型
1) 判断是否可能振荡的基本准则：是否是正反馈。
方法：瞬时极性法
2) 是否能起振：取决于变压器是否有足够的耦合量M 21
等幅振荡
T A F 2nπ n=0,1,2…
相位平衡条件
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平衡条件的另一种表示形式：
Ui YYfe
Ic1
Zp1 Z
Uc1
F F
Uf
振幅平衡条件: YfeZ p1F 1
相位平衡条件: Y Z F 2n
U&i 晶体管 I&c1 LC 选 频
Y
网络 Z
U&c1 U&f 反馈网络
F
其中： : 为集电极基波电流 Ic1与基极输入电压 Ui的相角 Z :为LC谐振回路基波谐振阻抗 的相角
高频能源： 高频加热设备 医疗仪器
五、主要技术指标 振荡频率、振荡波形、振荡幅度、频率稳定度
4
4.2 反馈型LC振荡原理
一、 反馈型正弦波振荡器的组成
定义：从放大器的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 弦波输出称为反馈型振荡器。
•
•
Ui
放大器 Uo
（选频网络）
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四、 振荡器平衡状态的稳定条件 1) 稳定平衡与不稳定平衡
2) 振荡器的稳定平衡 因某一外因的变化，振荡的原平衡条件遭到破坏，振 荡器能在新的条件下建立新的平衡，当外因去掉后， 电路能自动返回原平衡状态。满足这样条件的平衡称 为稳定平衡。
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3） 振幅平衡的稳定条件