高频电子线路第六章(new)PPT课件

高频与射频线路 第六章 正弦波振荡器
高频与射频线路
第六章 正弦波振荡器
高频与射频线路 第六章 正弦波振荡器
学习内容
➢ 掌握反馈型振荡器的工作原理； ➢ 掌握振荡器的平衡与稳定条件； ➢ 掌握LC振荡器三端电路的组成法则； ➢ 掌握石英振荡器电路，了解其优点； ➢ 了解其他类型振荡器工作原理。
定义：
高频与射频线路 第六章 正弦波振荡器
6.5.2 振荡器平衡状态的稳定条件 分析保证振荡器的平衡状态不因外界因素变化而
受到破坏的稳定条件,分为振幅稳定与相位稳定两 种条件。
首先要明确稳定平衡的概念：即指在外因作用下， 平衡条件被破坏后，振荡器能在平衡点附近建立新 的平衡状态，一旦外因消失，又能自动恢复原来的 平衡状态。
LC振荡器 选频回路元件 RC振荡器
晶体振荡器
高频与射频线路 第六章 正弦波振荡器
6.2 LCR回路中的瞬变现象
问题？？？ 从振荡器定义上看，振荡器在工作时
是无需外接输入信号的，它是如何在没有输入信号的 情况下产生输出信号的，其原理可用LC谐振回路的自 由振荡现象解释。
第一步：先将开关打向1， 使电容充满电；第二步：将 开关打向2，电容就会经电 感L和电阻R放电，则电容中 存储的电能和电感中存储的 磁能就会自由交替转换而形 成振荡。
பைடு நூலகம்
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6.4 由正反馈的观点来决定振荡的条件
反馈振荡器方框图
则有：
或
（6.4.1）
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6.5 振荡器的平衡与稳定条件
6.5.1 振荡器的平衡条件 ➢ 从无到有：振荡器接通电源瞬间引起瞬变电流产
生，这种瞬变电流所包含的频带很宽。由于谐振 回路的选择性，选出本身谐振频率的信号形成振 荡信号，其他频率信号则被滤除；
LCR自由振荡电路
由基尔霍夫定律得：
微分
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（6.2.1）
解： 讨论：
（6.2.2） （6.2.7）
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结论：LCR振荡回路中振荡 频率主要由电容C和电感L决 定。由于电阻R的存在，振荡 的幅度会逐渐减小,如果我们 能及时地为电路补充能量， 在这里是将开关及时地打向1 则可以维持等幅振荡。
并联谐振回路的相频特性
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从上面的讨论可知，要使反馈振荡器能够产生持续 的等幅振荡，必须满足振荡的起振条件、平衡条件和 稳定条件，它们是缺一不可的。因此，反馈型正弦波 振荡器应该包括：
➢ 放大电路 （一般晶体管工作在甲类，便于起振）
➢ 正反馈网络（环路增益相位在振荡频率点应为2π的整数倍）
➢ 选频网络：选择满足相位平衡条件的一个频率，常 与反馈网络合二为一 （选频网络具有负斜率的相频特性）
幅度稳定 ➢ 稳定环节
相位稳定
（随着振幅的增大, 进入饱和区或截止区, 工作于甲乙类状态, 其增益逐渐 下降到１， 达到平衡, 进入等幅 振荡状态）
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6.6 反馈型LC振荡器线路
➢ 控制设备：使能量在正确的时间适当的补充到电 路中，以维持等幅恒频的振荡。由有源器件和正 反馈电路来完成。
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控制设备
振荡条件：
能量来源
振荡回路
（6.3.7）
振荡角频率：
（6.3.8）
互感耦合调集振荡器
概略说，振荡器的振荡回路主要取决于储能回 路参数；振荡幅度则主要取决于电路中的非线性器 件（如晶体管、电子管等)。
要求反馈电压幅度要一次比一次大 即
要求环路保持正反馈
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平均电压 放大倍数
平衡条件的复数形式表示：
振幅平衡条件：
（6.5.7）
相位平衡条件：
（6.5.8）
物理意义：振幅平衡条件说明在平衡状态下反馈信 号与原输入信号振幅相等；相位平衡条件说明在平衡 状态下反馈信号与原输入信号相位相同。
对振荡器而言，为获得等 幅振荡，引入负阻或正反馈 以抵消回路本身的正电阻。
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6.3 LC振荡器的基本工作原理
振荡器的电路三个工作条件： ➢ 振荡回路：包含两个（或两个以上）储能元件。
释放和接收能量在元件间往返进行，其频率决定 了振荡器输出信号的频率；
➢ 能量来源：用来补充由振荡回路电阻损耗的能量。 此来源为直流电源；
根据振荡回路是在集电极电路、基极电路和发射极 电路分为：调集电路、调基电路和调射电路。
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调集电路
调基电路
调射电路
调集电路在高频输出方面比其它两种电路稳定， 而且幅度较大，谐波成分较小。
互感耦合振荡器在调整反馈(改变M)时，基本上 不影响振荡频率(但M越大越容易起振）。但由于分 布电容的存在，在频率较高时，难于做出稳定性高 的变压器。因此，它们的工作频率不宜过高，一般 应用于中、短波波段（300K～30MHz）。
软自激的振荡特性
硬自激的振荡特性
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2) 相位平衡的稳定条件
相位变化必然 引起频率变化
指相位平衡条件遭到破坏时，线路本身能重新建立
起相位平衡点的条件,仍能保持其稳定的振荡。
相位稳定条件:
（6.5.18）
并联谐振回路正好具有 负斜率的相频特性。故谐 振回路不但决定了振荡频 率，还是稳定频率的机构； 并且 Q值越大，曲线越陡 峭，振荡器稳定性越好。
系统 “心脏”
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6.1概述
振荡器：不 需外加激励， 自身将直流 电能转换为 交流电能的 装置。
接收、发射系统框图
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振荡器的分类 反馈型振荡器
振荡原理 负阻型振荡器
振荡频率
低频振荡器 高频振荡器
正弦波振荡器 振荡波形
非正弦波振荡器：三角形波、锯齿波
B
(a) 不稳定平衡
Q
(b) 稳定平衡
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1）振幅平衡的稳定条件 形成稳定平衡点的关键在于在平衡点附近，放大倍
数随振幅的变化特性具有负的斜率，即:
振幅稳定条件：
（6.5.16）
工作于非线性状态的晶体管正好具有这一性能，因
此具有稳定振幅的功能。
外加激励 使增益冲 过最高点
以单个晶体管作为放大电路，以LC分立元件作为
选频网络的反馈型振荡器，可以用来产生几十K到几
百M的正弦信号。
互感耦合振荡器
按照反馈网络的不同分为：
三端式振荡器
6.6.1 互感耦合振荡器
互感耦合振荡器是依靠线圈之间的互感耦合实现 正反馈的，耦合线圈同名端的正确位置的放置，选 择合适的耦合量M，使之满足振幅起振条件很重要。