反馈振荡器的工作原理
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第 4 章 正弦波振荡器
作用：产生一定频率和幅度的信号,它不需要外加输入 信号的控制，就能自动地将直流电能转化为所需要的交 流电能。 按振荡波形不同分 正弦波振荡器
非正弦波振荡器
按组成原理不同分
负阻振荡器 反馈振荡器
利用负阻器件的负阻效应 产生振荡
利用正反馈原理构成 本质上也是负阻振荡器
第 4 章 正弦波振荡器
同时T必须具有随振荡电压Ui 增大而下降的特性
平衡点
为获得这样的 环路增益特性，反 馈环路中要有非线 性环节。
为获得正弦波，振荡电
路中要有选频环节。振荡频
率通常就由选频环节确定。
O
UiA
正弦波振荡器振幅条件的判定方法
• 针对振幅条件，只要分析： (1) 放大电路结构是否合理，即电路是否有可能提供合适的静态工作点（即Q点）； (2) 电路是否存在交流反馈电压（该反馈电压应直接加到输入端）。 • 如果电路满足第(1)点，就认为该电路能提供振荡所需的放大倍数即A值满足；如果电路
反馈振荡器的工作原理 LC正弦波振荡器 振荡器的频率和振幅稳定度 石英晶体振荡器 RC正弦波振荡器 负阻正弦波振荡器 特殊振荡现象 本章小结
4.1 反馈振荡器的工作原理
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。
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
Ui
Au
无外加输入信号
Uo
正弦波振荡器由放大器、
反馈网络
Uf
Fu
反馈网络和选频网络组成
二、 反馈振荡器的工作原理
放大器
Ui
Au
反馈网络
Uf
Fu
.
.
要满足 Uf Ui
Uo
起始信号来自电扰动
.
.
起振时要满足 Uf Ui
输出信号大小满足要求
满足第(2)点，则可认为该电路能提供振荡所需的反馈系数即F值满足。 • 若电路同时满足(1)、(2)两点，则可判定该电路满足振荡的振幅条件。
LC正弦波振荡相位条件的判定方法 ： • 针对相位条件，可依据瞬时极性法判定电路中存在的反馈是否是正反馈来加以判别。
• 为分析电路的方便，特别提出以下两点说明： • 1．本文所画的电路图均指振荡电路的交流等效电路； • 2．假设本就可振荡。文的电路均已满足起振的振幅条件，即只要电路满足起振的相位
Uo
利用在反馈网络中接入非线性
器件。输出波形失真小
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
.
.
..
由 Uf Ui 可得 A F ＝. 1 . .
又由于环路增益
.
T
Uf
.
Uf
.
.
U
.
o
.
F
.
• 例如：以射极为准，当变压器初、次级绕组与晶体管相接时，其同名端设置应遵照如 下规则：
• 射极相接的绕组端与基极或集电极相接的另一绕组端应为同名端，否则不满足正反馈 的条件。
一、 振荡的平衡条件
..
.
..
T AF 1
T AF 1
T A F 2nπ
n=0,1,2…
二、 振荡的起振条件
.
..
..
T AF 1
振幅起振条件
T AF 1
T A F 2nπ n=0,1,2…
相位起振条件
振荡条件讨论与小结
振荡条件：同时满足起振条件和平衡条件
引入正反馈是构成振荡器的关键。
放大器
Ui Ui Au
反Hale Waihona Puke Baidu网络
Uf Fu
时，要能自动稳定输出电压，
.
.
Uo
实现 入
Uf
Ui
，使电路进
稳定状态，输出幅度和频率
都稳定的信号。故要有稳幅
环节（正弦波还要有选频网络）。
二、 反馈振荡器的工作原理
放大器
Ui
Au
反馈网络
Uf
Fu
放大器
Ui Ui Au
.
.
要满足 Uf Ui
Uo
起始信号来自电扰动
.
.
起振时要满足 Uf Ui
内稳幅 利用放大器 稳幅 外稳幅 件的非线性
Uo
Uo
A
反馈网络
Uf Fu
O
Ui O
Ui
二、 反馈振荡器的工作原理
放大器
Ui
Au
反馈网络
Uf
Fu
放大器
Ui Ui Au
反馈网络
Uf Fu
.
.
要满足 Uf Ui
Uo
起始信号来自电扰动
.
.
起振时要满足 Uf Ui
内稳幅 稳幅 外稳幅
条件。
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
A
.
故又得 T 1
Ui Uo Ui
4.1.2 振荡的平衡条件和起振条件
一、 振荡的平衡条件
.
..
..
T AF 1
振幅平衡条件
T AF 1
T A F 2nπ n=0,1,2…
即正反馈
相位平衡条件
振幅条件和相位条件必须同时满足。
相位平衡条件确定振荡频率；
振幅平衡条件确定振荡输出信号的幅值。
4.1.2 振荡的平衡条件和起振条件
作用：产生一定频率和幅度的信号,它不需要外加输入 信号的控制，就能自动地将直流电能转化为所需要的交 流电能。 按振荡波形不同分 正弦波振荡器
非正弦波振荡器
按组成原理不同分
负阻振荡器 反馈振荡器
利用负阻器件的负阻效应 产生振荡
利用正反馈原理构成 本质上也是负阻振荡器
第 4 章 正弦波振荡器
同时T必须具有随振荡电压Ui 增大而下降的特性
平衡点
为获得这样的 环路增益特性，反 馈环路中要有非线 性环节。
为获得正弦波，振荡电
路中要有选频环节。振荡频
率通常就由选频环节确定。
O
UiA
正弦波振荡器振幅条件的判定方法
• 针对振幅条件，只要分析： (1) 放大电路结构是否合理，即电路是否有可能提供合适的静态工作点（即Q点）； (2) 电路是否存在交流反馈电压（该反馈电压应直接加到输入端）。 • 如果电路满足第(1)点，就认为该电路能提供振荡所需的放大倍数即A值满足；如果电路
反馈振荡器的工作原理 LC正弦波振荡器 振荡器的频率和振幅稳定度 石英晶体振荡器 RC正弦波振荡器 负阻正弦波振荡器 特殊振荡现象 本章小结
4.1 反馈振荡器的工作原理
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。
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
Ui
Au
无外加输入信号
Uo
正弦波振荡器由放大器、
反馈网络
Uf
Fu
反馈网络和选频网络组成
二、 反馈振荡器的工作原理
放大器
Ui
Au
反馈网络
Uf
Fu
.
.
要满足 Uf Ui
Uo
起始信号来自电扰动
.
.
起振时要满足 Uf Ui
输出信号大小满足要求
满足第(2)点，则可认为该电路能提供振荡所需的反馈系数即F值满足。 • 若电路同时满足(1)、(2)两点，则可判定该电路满足振荡的振幅条件。
LC正弦波振荡相位条件的判定方法 ： • 针对相位条件，可依据瞬时极性法判定电路中存在的反馈是否是正反馈来加以判别。
• 为分析电路的方便，特别提出以下两点说明： • 1．本文所画的电路图均指振荡电路的交流等效电路； • 2．假设本就可振荡。文的电路均已满足起振的振幅条件，即只要电路满足起振的相位
Uo
利用在反馈网络中接入非线性
器件。输出波形失真小
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
.
.
..
由 Uf Ui 可得 A F ＝. 1 . .
又由于环路增益
.
T
Uf
.
Uf
.
.
U
.
o
.
F
.
• 例如：以射极为准，当变压器初、次级绕组与晶体管相接时，其同名端设置应遵照如 下规则：
• 射极相接的绕组端与基极或集电极相接的另一绕组端应为同名端，否则不满足正反馈 的条件。
一、 振荡的平衡条件
..
.
..
T AF 1
T AF 1
T A F 2nπ
n=0,1,2…
二、 振荡的起振条件
.
..
..
T AF 1
振幅起振条件
T AF 1
T A F 2nπ n=0,1,2…
相位起振条件
振荡条件讨论与小结
振荡条件：同时满足起振条件和平衡条件
引入正反馈是构成振荡器的关键。
放大器
Ui Ui Au
反Hale Waihona Puke Baidu网络
Uf Fu
时，要能自动稳定输出电压，
.
.
Uo
实现 入
Uf
Ui
，使电路进
稳定状态，输出幅度和频率
都稳定的信号。故要有稳幅
环节（正弦波还要有选频网络）。
二、 反馈振荡器的工作原理
放大器
Ui
Au
反馈网络
Uf
Fu
放大器
Ui Ui Au
.
.
要满足 Uf Ui
Uo
起始信号来自电扰动
.
.
起振时要满足 Uf Ui
内稳幅 利用放大器 稳幅 外稳幅 件的非线性
Uo
Uo
A
反馈网络
Uf Fu
O
Ui O
Ui
二、 反馈振荡器的工作原理
放大器
Ui
Au
反馈网络
Uf
Fu
放大器
Ui Ui Au
反馈网络
Uf Fu
.
.
要满足 Uf Ui
Uo
起始信号来自电扰动
.
.
起振时要满足 Uf Ui
内稳幅 稳幅 外稳幅
条件。
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
A
.
故又得 T 1
Ui Uo Ui
4.1.2 振荡的平衡条件和起振条件
一、 振荡的平衡条件
.
..
..
T AF 1
振幅平衡条件
T AF 1
T A F 2nπ n=0,1,2…
即正反馈
相位平衡条件
振幅条件和相位条件必须同时满足。
相位平衡条件确定振荡频率；
振幅平衡条件确定振荡输出信号的幅值。
4.1.2 振荡的平衡条件和起振条件