高频课件第三章3.1

图3.1.9 振荡器的偏置效应
电阻的作用是：电路在刚起
振时，让正反馈占主导；而在起
振过程中，随着幅度的增大，使
负反馈量随之增加，从而降低放
大器增益，达到平衡，图中偏置
、
电阻 RB、1 R、B2 使RE晶体管的静态工
作点为 ，工Q作点处的偏置电压 是
图3.1.9 振荡器的偏置效应 （b）偏置电路
VBEQ VBB IBQ RB I EQ RE
图3.1.5 振荡建立过程的波形
3.1.3
在实际电路中，为了帮助振荡器在起振过程中，将
T Ak f 1 状态自动调节为平衡时的 T Ak f 1 状态，从而减弱管子的
非线性工作程度，以改
善输出信号波形，减少
失真，通常采用图
3.1.9所示的电路形式，
这是一带有直流负反馈
电阻
RE 的振荡电路。
第三章 正弦波振荡器
重点：
产生振荡的条件，各种类型振荡器的典型 电路分析及相位条件的判断，起振条件的分析 与计算；
难点：振荡的建立过程；相位平衡条件的判
断及起振条件的分析与计算；
振荡器的定义：
振荡器是一种能自动的将直流电源的能量转 变为特定频率和振幅的正弦交变能量的电路。
分类：
Fra Baidu bibliotek正弦波振荡器 •按输出波形分 非正弦波振荡器
或
Ak
A
f
1(振幅起振条件） （n=0,1,2,…）
k 2n（相位起振条件）
3.1.3
二、平衡条件 当 Vf Vi 时（非线性阶段），电路维持等幅 持续振荡。所以，维持等幅振荡的平衡条件为
T (osc ) 1 振幅平衡条件
T (osc ) 2n
相位平衡条件
或表示为
Ak f 1 振幅平衡条件
其中
VBB
VCC RB1 RB2
R
B2
，RB RB1 // RB2
起振时晶体管处于甲类状态，
增益较高，起振后，随着 V不i 断增 大，晶体管进入非线性区，导致
电流 iE (正 i负C )半周不对称（见图
3.1.9（c））， 的平均i分E 量 增
大，使I E 0
，在发IE射0 极IE电Q 阻 上
c (t) VS et cos osct
其中振荡角频率
osc 1 LC
衰减系数 1
2Re0C
图3.1.1 （b）阻尼振荡波形
可见, 当谐振电阻较大时, 并联谐振回路两端的电
压变化是一个振幅按指数规律衰减的正弦振荡。其振
荡波形如图3.1.1(b)所示。
3.1.1
二、产生无阻尼振荡的方法
RLC并联谐振回路中自由振荡衰减（产生阻尼振 荡）的原因在于损耗电阻的存在。
的压降 R增E 大。同理I，E0RE的平均
增益的相位
T (osc )
则必须维持在 2n 上，即保证为正反馈。
3.1.3
结论：振荡器起振时，T (osc ) 1,Vi 迅速增长，而后 T (osc )下降，Vi 的增长速度变慢，直到 T (osc ) 1 时，Vi 停止增长，振荡器进入平衡状态。在相应的振幅在
ViA 上维持等幅振荡。如图3.1.5所示。
A k 2n
相位平衡条件
3.1.3
根据振幅起振条件和平衡条件，环路增益的模值
应该具有随振幅 Vi 增大而下降的特性, 如图3.1.4所示。 由于一般放大器的
增益特性曲线均具有如图
3.1.4所示的形状，所以
这一条件很容易得到满足，
只要保证起振时环路增益
幅值大于１即可。而环路
图3.1.4 满足起振条件和平衡 条件的环路增益特性
•按选频回路元件 分
•按原理、性质分
RC振荡器 LC振荡器 反馈振荡器 负阻振荡器
用途：
•（1）在通信方面，正弦波振荡器可以用来 产生运载信息的载波和作为接收信号的变频 或解调时所需要的本地振荡信号；
（2）医用电疗仪中，用高频加热。
3.1 反馈型振荡器的基本原理
3.1.1 振荡的产生
一、并联谐振回路中的自由振荡现象
3.1.1
3.1.2 反馈型振荡器的原理分析
反馈振荡器的组成框图如图3.1.2所示。 其主网络一 般由放大器件和选频网络组成的放大器, 反馈网络一般由 无源器件组成。图3.1.3为变压器耦合反馈振荡器。
图3.1图.33.1变.2压器反耦馈合型反振馈荡振器荡组器成框图 (a)原理电路 (b)交流通路
3.1.2
一、振荡的建立过程
电路中的初始扰动将产生微弱的电信号Vi ，利用 放大器 A( j) 放大后，主网络输出 Vo(Vc ) ，再经过反馈网络 k f ( j) 反馈，产生的 Vf 反送到放大器的输入端作为新的 Vi ， 如此周而复始下去，其过程可以用下列循环表示
3.1.2
当 Vi 增加到一定值时， 晶体管将出现饱和截止，使 放大器的放大倍数 A( j) 降低，从而出现下面的循 环过程
图3.3.1 中，Reo 是并联回路的谐振电阻。
在ｔ＝0以前开关S接通 １, 使 c (0) Vs 。在ｔ＝0
时, 开关S很快断开１,
图3.1.1 并联谐振回路的自由振荡现象
接通２。
（a）RLC并联谐振回路
(阻尼振荡动画）
3.1.1
在
R eo
1 2
L C
的情况下，t 0
以后,
并联回路两端电
压的表达式, 即回路在欠阻尼情况下的零输入响应为：
最终将使Vo (Vi )保持恒定不变， 从而形成等幅持续振荡。
3.1.2
根据图3.1.2 知，各信号电压具 有如下关系
A(
j
)
Vo Vi
A()e jA ()
k
f
(
j
)
Vf Vo
k f ()e jk
图3.1.2 反馈型振荡器组成框图
(振荡原理分析动画)
所以 Vf kf ( j)Vo A( j)k f ( j)Vi
若回路无损耗, 即 Re→o ∞，则衰减系数 →０，
回路两端电压为
c (t) VS cos osct （等幅正弦振荡）
所以产生无阻尼振荡的方法是： •正反馈的方法：利用正反馈不断地适时给回路补充 能量，使之刚好与上损耗的能量相等，那么就可以 获得等幅的正弦振荡了；
•负阻法：在电路中引入一个具有负阻特性的器件，使 之等效电阻刚好与电路的损耗电阻大小相等，相互抵 消，以获得一个等幅的正弦振荡。
环路增益： T j Vf
Vi
A( j)k f ( j) Ak f e j(A k )
3.1.2
3.1.3 反馈振荡的条件
一、起振条件 由振荡建立过程的起振循环得出，使振幅不断增 长的条件（起振条件）是 Vf Vi
即起振条件为：
T
josc
Vf Vi
1
或
( Ak f
1)
或表示为
TT(os2c )n 1