高频电路基础高频振荡电路

荡器就进入稳定状态。
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另外，在这个电路中，由于不对称的集电极电流同时流过发射 极，在发射极电容上造成一个附加偏置电压（上正下负）。这 个附加的偏置电压是抵消静态偏置电压的，当电路起振后，晶 体管的直流电流会减小，所以会加快晶体管的工作状态由A类 向C类转变的过程。 需要说明的是，即使没有发射极电容，晶体管也会进入C类放 大状态。振荡器的平衡主要是由于晶体管进入C类放大状态后 的增益变化造成的。
反馈振荡器原理
A(s)
vs
vi 放大器
vf F(s)
反馈网络
vo
Af
(s)
1
A(s) A(s)F
(s)
A(s) 1T (s)
当 T (s) 1时 形 成 自 激 振 荡 。
平衡条件： | T ( j ) | 1
T
(
)
2 n
即
Re[T ( Im[T (
j )] j )]
1 0
起振条件： | T ( j ) | 1 ( j ) 2n
根据谐振回路位于晶 体管的哪个电极， 有调集、调发、调 基等不同接法
VCC
C
L1
L2
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起振条件分析
起振阶段信号很小，可以用小信号等效模型分析。
vb
yie
yfevb
vc yoe
M vf r
C
L
L2
Gv ( j)
vc vb
yoe
jC
y fe
jL
1 r
Z21
F ( j) vf
jM i1
vc i1( jL r Z21)
T ( j)
jM y fe
( jL r Z21)( yoe jC) 1
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T ( j)
jM y fe
1
( jL r Z21)( yoe jC) 1
(r ' jL)( yoe jC) 1 jM y fe 0
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稳定条件
振幅稳定条件： T
0
vo vo vB
当反馈网络线性（即F为线性函数）时，上述条件等效于
Gv
0
vo vo vB
|T|
上电后，由于T >1，系统将 1 自动起振。
当由于某种原因使得 vo脱离 平衡点时，稳定条件使得系
统可以恢复。
vB
vo
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VCC
C
L1
L2
+
附加偏置电压 —
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由于晶体管的非线性，随着反
Ic
馈电压幅度增加集电极电流开始
不对称。
反馈电压幅度继续增加，则
Vbe的负半周进入截止区，集电 极电流出现截止，晶体管进入C
类放大状态。
振荡器进入C类放大状态后，
导通角变得极小，激励电流中的
Vbe
基频分量急剧下降，导致增益急
剧下降，最后达到动态平衡，振
由于严格讨论晶体管进入非线性区后的增益是困难的，所以实用
上一般都采用实验、图解等方法。这里我们从振荡器的工作状态入
手，给出一些一般性的定性讨论结果：
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在右图电路中，基极的静态 （直流）电位基本上是固定 的，反馈电压在静态电位上 下波动。
Vb
VbQ
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t
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(r ' yoe 2LC 1) j(L yoe C r ' M y fe ) 0
其中 r ' r Z21
假设Z21为纯电阻，令实部令 为0，有
谐振频率： 0
1 LC (1 r ' yoe )
令虚部为0，有
L1
起振条件：
y fe
( M Q2r '
yoe )
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相位稳定条件： T () 0
T
dT
dt
对于LC谐振回路，有
T()
H ( j) 1 1 j
H ( j) tg 1
Q高 Q低
tg 1( 2 Q)
0
所以，LC 回路的Q值越高
0
振荡器的频率稳定度越高
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互感耦合型LC振荡器电路
利用电感耦合构成反 馈，反馈极性与两 个电感的同名端接 法有关
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电容三点式振荡器（Colpitts 电路）
VCC
L RB1
C1
RB2
RE
C2
原理电路
实际电路
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求T(j)的等效电路
小信号等效模型分析。
下图的模型中忽略晶体管的基极电阻rbb′,也忽略晶体管反向 传输系数。
e
yfbvi
c
C1
vi
Cib gib
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谐振频率：0
1令 LC (1 r ' yoe )
r ' yoe 很小时，0
1 LC
（无耗近似）
起振条件：
y fe
L M
1 (Q2r
'
yoe )
其中 Q L / C 为有载品质因数
r' r' 当互感为紧耦合（变压器）时，起振条件演变为
y fe
n1 n2
1 (Q2r
'
yoe )
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三点式振荡器
一般构成法则：
X1
X2
1、在谐振频率上，
i X3
必有 X1+X2+X3=0
2、由于晶体管的 vb 与 vc 反相，而根据振荡器的振荡条件
|T|=1，要求vbe ＝－k vce ，即 i X1 = i X2，所以要求 X1 与 X2
为同性质的电抗。
综合上述两个条件，可以得到晶体管 LC 振荡器的一般构成法 则如下：在发射极上连接的两个电抗为同性质电抗，另一 个为异性质电抗。
1 RE
)
起振条件为
y fb
[ gob
g0
p2 (gib
1 RE
)]
1 p
1
1
或 y fb p (gob g0 ) p(gib RE )
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相位平衡条件为 T () 0，即
Im(
p y fb
1 )0
gob
g0
p2 (gib
1 RE
)
1 j
若忽略晶体管的相移，此式等效于
b
gob Cob
G0 L
C2
1 RE
vf
晶体管
LC谐振回路
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在LC回路谐振点附近有
Gv ( j
vc ve
gob
g0
y fb p2 (gib
1
1 ) 1 j
RE
F( j)
Leabharlann Baidu
C1
p
C1 (C2 Cbe )
T ( j)
Gv ( j)F ( j)
gob
g0
p y fb p2 (gib
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互感耦合型LC振荡器的平衡状态分析
从理论上说，振荡器平衡的振幅条件是 T Gv F 1，但是实
际上上述公式很难应用。
对于振荡器来说，由于起振时信号幅度很小，所以尚可以用晶体 管小信号模型讨论。但是到了稳幅阶段，信号幅度已经大到可以使 晶体管进入强烈的非线性区，增益开始急剧下降，导致振荡幅度增 加趋势减小，最终达到动态平衡。