正弦波振荡器

三、相位(频率)稳定条件
① T(osc) 的偏移对振荡频率的影响 •由相位平衡条件T(osc) = 2n(n = 0，1，2，···)，表明
每次放大和反馈后的电压与原输入电压同相；
•若某种原因使 T(osc) > 0，相位超前，表明振荡器角频率将 高于osc； •若某种原因使 T(osc) < 0，相位滞后，表明振荡器角频率将 低于osc。
0 ——谐振频率 Qe —— 有载品质因数
3.1.3 基本组成及其分析方法
一、振荡三条件的归纳与讨论
•平衡条 T(josc)1
件
振幅平衡条件 T(osc) 1
相位平衡条件 T (o sc) 2 n(n 0 ,1 ,2 ...)
•起振条件
振幅起振条件T(osc) > 1
相位起振条件 T (o sc) 2 n(n 0 ,1 ,2 ...)
要求：功率足够大，高效。
Байду номын сангаас
分类
•按波形：正弦波振荡器、非正弦波振荡器；
•按组成原理：反馈振荡器、负阻振荡器；
•按选频网路：LC振荡器、晶体振荡器、RC振荡器。 振荡器在实质上是一种能量转换元件，利用反馈或负电阻效应 来克服能量损失。
3.1 反馈振荡器的工作原理
1、组成
主网络与反馈网络构成闭合环路。
正弦波振荡器
概述
功率放大器：将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。 特点：被动地，需输入信号控制。
正弦波振荡器(Sinewave Oscillator)：将直流能量转换为频 率和振幅特定的正弦交变能量。 特点：自动地，无需输入信号控制。
正弦波振荡器的应用 •作信号源
要求：振荡频率和振幅的准确性和稳定性。 •正弦交变能源
②相位(频率)稳定的讨论
•若某 > osc，希望T() < 0， Vi 的超前势必受到阻止； •若某 < osc，希望T() > 0， Vi 的滞后势必受到阻止。
③相位稳定条件
| T ()
0 osc
④举例 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：
•放大器输出电压
V
&
o
对输入电压
①振幅平衡条件
环路增益的模 T(osc) = 1，即巴克好森准则
②相位平衡条件
环路增益的相角T(osc) = 2n (n = 0，1，
2，···)
讨论 反馈振荡器需同时满足起振条件与平衡条件：
① 起振时，T(osc) > 1，Vi 迅速增长； ② 随后，T(osc)下降，Vi 的增长速度变
慢；
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。
④ 环路增益的相角 T(osc) 则必须维持在 2n 上。
3.1.2 稳定条件
一、问题的提出 稳定条件：保证平衡状态不因外界不稳定因素的影响受到破坏的 条件。 ①稳定平衡和不稳定平衡
②振荡电路中存在干扰
•外部：电源电压、温度、湿度的变化，引起管子和回路参数 的变化。 •内部：存在固有噪声。
V
&
i
的相移 A()；
•反馈网络反馈电压 V &f 对 V &o 的相移 f()。
即 T() = A() + f()
A()
放大管(可略)
并联谐振回路相移 Z()
f() ，可认为它与 无关。
故 Z() 随 变化的特性可代表 T() 随 变化的特性。
并联谐振回路，其相频特性
z()arctan2(00)Qe
① 刚通电时 ② 谐振回路的选频功能 ③ 变压器绕向正确
放大—选频—反馈—再放大等多次循环
起振条件
环路增益
T(j)V V & & fi V V & & o i V V & & o f A(j)kf(j)
①振幅起振条件
V f V i 或 T(osc) 1
②相位起振条件
T(osc) = A(osc) + f(osc) = 2n
2、等幅持续振荡的条件 ① 刚通电时，须经历一段振荡电压从无到有逐步增长的过程， 即起振条件。
② 进入平衡状态时，振荡电压的振幅和频率要能维持在相应的 平衡值上，即平衡条件。
③ 当外界条件不稳时，振幅和频率仍应稳定，而不会产生突变 或停止振荡，即稳定条件。
3.1.1 平衡和起振条件 一、起振条件 分析：
后果：均造成 T(osc) 和 T(osc)等的变化，破坏平衡条件。
③干扰对平衡状态的影响(两种)
通过放大和反馈的反复循环： •振荡器离开原平衡状态，导致停振或突变到新的平衡状态。 原平衡状态是不稳定的，应避免； •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。
二、振幅稳定条件 ①稳定过程
②环路增益存在两个平衡点的情况
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
V i V iB To sc V i
直到停止振荡。
而且，这种振荡器不满足振幅起振条件，必须加大的电冲击，
产生大于ViB 的起始扰动电压，才能进入平衡点 A，产生持续
等幅振荡。
硬激励：靠外加冲击而产生振荡。
软激励：接通电源后自动进入稳定平衡状态。 ③振幅稳定条件
要使平衡点稳定，T(osc) 必须在 ViA 附近具有随 Vi 增大而下
降(负斜率变化)的特性，即
T (osc ) 0 Vi
V iA
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。
若 Vi ViA, Tosc1，干扰使得：
V i V i A T o s c 1 V i T o s c
最后在新的 V
' iA
上重新满足平衡
条件 T(osc) = 1。
V i V i A T o s c 1 V i T o s c
最后在新的 V
'' iA
上重新满足平衡
条件 T(osc) = 1。
2，···)
(n = 0 ， 1 ，
二、平衡条件
分析：
若在某一频率
osc
上，V &f
与V
&
i
同相又等幅即V&f V&i
当环路闭合后：
① ②主所网需络输将入输电出压正V & i 弦全振部荡由电反压馈电V &o 压,角V &f 频提率供为，无需o s外c ；加输入电
压。
平衡条件
T (j) V V & & f i V V & & o iV V & & o f A (j)k f(j)= To s ce j T o s c