通信电子电路第二章概论

M
UCC
C
L
L1
Rb1
Cb
Rb2
Re
Ce
解：耦合电容和高频旁路电容在高频时作为短路处理；LC 并联回路其接电源的一端作为接地处理；基极偏置电阻交流等 效为，但该电阻与晶体管be结电阻相比很大，此处作为断路处 理。
该LC互感耦合振 荡器的交流等效电 路如图所示，根据 瞬时极性法，当电 路满足正反馈时，
振幅起振 条件
相位起振 条件
在起振的开始阶段，振荡的幅度还很小，电路尚未进入 非线性区，振荡器可以作为线性电路来处理，即可用小信 号电路等效模型分析起振条件。
2．平衡过程
振荡幅度的增长过程不会一直无止境地进行下去，当反馈信
号正好等于输出电压所需的输入电压时，振荡幅度不再增大，
电路进入平衡状态。则振荡的平衡条件为
ic
ic (t)
ic (t)
Q ICQ
0
VBEQ vBE
0
vi (t)
t
vi (t)
vi (t)
0
t
L
C
v0 (t)
r
v0 (t)
0 t
t
小信号大信号
在谐振频率下：U0 (0 ,Vi ) Z (0 )Ic1(0 ,Vi ) | A(0,Vi ) || U0 (0,Vi ) / Ui (0 ) |
|
A(0
)F
(0
)
|
1
AF (0 ) 2n , n 0,1, 2,
振幅平衡 条件
相位平衡 条件
巴克豪森准则(Barkhousen Criterien)：
A(0 )F (0 ) 1
相位平衡条件是先决的、 最本质的条件
3．稳幅过程
内稳幅：靠放大电路中晶体管所固有的非线性 特性达到稳定值
Z (0 )
从工作原理来看： 反馈式振荡器是把有源器件接成正反馈环路来实现 自激振荡的，大多数振荡器以这种原理工作
负阻振荡器则是以具有负阻效应的器件来抵消谐振 回路中的损耗电阻，从而使回路能维持等幅的正弦振 荡。工作频率可高达几千兆赫，在微波波段使用较多
从构成来看：
根据反馈回路的形式：变压器反馈式、三端型LC、 RC
第二章 正弦振荡电路
如何从无到有的产生正弦波
一、概述
自激式振荡器定义：
是指在没有外加信号作用下的一种自动
将直流电源的能量变换为一定波形的交变振荡
能量的装置。
1.在信息传输系统的各种发射机中，就是把主振器（振荡器） 所产生的载波，经过放大、调制而把信息发射出去的。
2.在超外差式的各种接收机中，是由振荡器产生一个“本地振 荡”信号，送入混频器，才能将高频信号变成中频信号。
2
D 0 0C
0D B
C
2
环路相位变化对角频率 的影响
d
dt
相位稳定条件：
AF () 0 0
【例】 一LC振荡器的实际电路，反馈网络是由电感L和L1之 间的互感M来实现，称之为LC互感耦合振荡器，其中电容Cb为 耦合电容，电容Ce为高频旁路电容，都为大电容。画出交流等 效电路，分析该电路满足正反馈时其同名端的位置。
输出电压从起振到稳定的全过程：
| A(0 ,Vi ) |
A
D
V0* vO
1
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B
| F (0 ) |
C
t
0
ViD Vi* Vic
Vi V0* 线性区 非线性区
两种可能的平衡状态：
稳定平衡状态，干扰因素消失后振荡能自动回到原 来的平衡状态
不稳定平衡状态，干扰因素消失后越来越偏离原来 的平衡状态
振幅稳定条件的定义
Vi
A()
Vo
F () Zi
Vf
Zi
定义环路的增益为
Uf AF Ui
1．起振过程
为了使振荡器的输出振荡电压在接通直流电源后由小增大，
则要求反馈电压幅度必须大于输入信号幅度，反馈电压相位
必须与放大器输入相位相同，也就是要求是正反馈，即
| AAF((0 )0F) (02)n|1, n 0,1, 2,
| A(0 ,Vi ) |
左图中的B点即为稳定平 衡状态
A 1
D B
| F (0 ) |
| A(00 ,Vi ) |
E
C 振幅稳定条件：
ViD Vi* Vic
Vi
| F (0 ) |
B
| A(0,Vi ) | 0
Vi
Vi Vi*
0 Vie
硬激励和软激励的区别
Vib
Vi
相位稳定条件的定义
AF ()
—
+C
M+
L
L1
+
其同名端如图所示。
(b)
与放大器不一样，反馈振荡器没有外加激励信号，其最初 的激励是在接通电源时，电路中存在各种电扰动和热噪声等， 这些小扰动的幅度很小，具有很宽的频谱。为了使放大器的 输出为一个固定频率的正弦波，则闭环环路必须含有选频网 络，通过选频网络从很宽的频谱资源中选出需要的工作频率， 而将其余的频率分量抑制掉，因此反馈振荡器还必须有选频 网络。一个反馈振荡器要正常的工作，必须满足三个条件： 起振条件、平衡条件以及稳定条件。
根据有源器件的不同：晶体管、场效应管、集成电 路、压控等等
LC振荡器和晶体振荡器：产生高频正弦波。 RC振荡器：产生低频正弦波
（1）
（2） （3）
（4）
2.1.1 反馈型振荡电路的工作原理
反馈振荡器是由放大器和反馈网络所组成的一个闭环 环路，其中反馈网络由无源器件组成。
构成反馈式正弦波振荡电路的要素： 放大电路的正反馈，从而产生自激振荡 选频网络或者相移网络，以控制振荡频率和波形 放大电路的非线性，以控制振荡幅度
3.在研制、调测各类电子设备时，常常需要 信号源和各种测量仪器，在这些仪器中大多包 含有振荡器。
例如高频信号发生器、音频信号发生器、Q 表以及各种数字式测量仪表等。
4.在工业生产中的高频加热、超声焊接以及 电子医疗器械也都广泛应用振荡器。
可见正弦波振荡器在电子技术领域里有着广 泛的应用。
二、振荡器的种类