高频电路原理与分析第四版电子课件-第4章正弦波振荡器

T ( j) 1
称为自激振荡的起振条件, 也可写为
T ( j) Yf RLF 1
(4 ─ 16a)
T f L F 2n n 0,1,2, (4 ─ 16b)
式(4 ─ 16a)和(4 ─ 16b)分别称为起振的振幅条件和相
位条件, 其中起振的相位条件即为正反馈条件。
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一个正弦信号的相位φ和它的频率ω之间的关系
d
dt
(4 ─ 19a)
dt
(4 ─ 19b)
相位稳定条件为
L
1 0
(4 ─ 20)
当相位平衡条件φa+φf=2nπ被破坏时，振荡器本身应能
重新建立起相位稳定点。
某原因(温度、电压等)引起：
Vf超前Vs △φ，使周期缩短(f↑)
Vf滞后Vs -△φ，使周期加大(f↓)
重点：正弦波振荡器工作原理； 起振条件、平衡条件、稳定条件； 电路的判别原则。
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第4章 正弦波振荡器
一、问题的引入 调谐放大器和自激振荡器
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第4章 正弦波振荡器
《高频电路原理与分析》
第4章 正弦波振荡器
反馈振荡器模型
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自激振荡器条件：
形成减幅振荡
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§ 4.1.2平衡条件
振荡器的平衡条件即为 T ( j) K( j)F( j) 1
也可以表示为 T ( j) KF 1
(4 ─ 9a)
T K F 2n n 0,1,2 (4 ─ 9b)
式(4 ─ 9a)和(4 ─ 9b)分别称为振幅平衡条件和相位平衡 条件。
wenku.baidu.comYf RLF 1
f L F 2n
n 0,1,2
(4 ─ 13) (4 ─ 15) (4 ─ 15a) (4 ─ 15b)
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§4.1.3 起振条件
为了使振荡过程中输出幅度不断增加, 应使反馈回 来的信号比输入到放大器的信号大, 即振荡开始时应为 增幅振荡, 因而由式(4 ─ 8)可知
第4章 正弦波振荡器
自激振荡的条件就是环路增益为1, 即
T( j) K( j)F( j) 1 (4 ─ 7)
通常又称为振荡器的平衡条件。
由式(4 ─ 5)还可知
T ( j) 1 , Ui(s) Ui (s) , T ( j) 1 , Ui(s) Ui (s) ,
形成增幅振荡 (4 ─ 8)
1.有正反馈电路，满足： 相位条件：
V f 与 V s 同相
幅度条件：
V f 足够大
2.有选频电路，以产生 正弦或余弦信号；
3.有非线性部件，将 直流电能转为交流信 号能量。
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二、振荡器的平衡条件
反馈振荡器模型
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第4章 正弦波振荡器
Ku
Uo (s) US (s)
由于反馈网络为线性网络, 即反馈系数大小F不随输入
信号改变, 故振幅稳定条件又可写为
K Ui
0 Ui UiA
(4 ─ 18)
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第4章 正弦波振荡器
1．幅度稳定条件
A点:软激励状态(初始静态工作点在放大区) 两曲线交点A， 为平衡稳定点 B点:硬激励状态(静态工作点靠近截止区) 两曲线交点B，为平 衡不稳定点
Yf ( j)
Ic
Y f e j f
Ub
(4 ─ 10) (4 ─ 11) (4 ─ 12)
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第4章 正弦波振荡器
与F(jω)反号的反馈系数F′(jω)
F(
j )
Fe jF
F(
j )
U
i
这样, 振荡条件可写为
Uc
T ( j ) Yf ( j )ZLF ( j ) Y f ( j )ZLF( j ) 1 振幅平衡条件和相位平衡条件分别可写为
LC回路(稳频机构)可抵消引入的相位变化：
f↑，(容性)产生-△φLC
f↓，(感性)产生+△φLC
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设:系统原工作频率f01对应 φLC(A点)， 某原因引起△φ,使 f↑(f01→f02)，
这时LC回路产生-△φLC；若： △φ-△φLC=0，系统在f02(B点)达 到新的相位平衡。
第4章 正弦波振荡器
第4章 正弦波振荡器
4.1 反馈振荡器的原理 4.2 LC 振 荡 器 4.3 频率稳定度 4.5 LC振荡器的设计考虑 4.5 石英晶体振荡器 4.6 振荡器中的几种现象
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第4章 正弦波振荡器
§ 4.1 反馈振荡器的原理
自激振荡器： 将直流电能——转换为—→交变振荡能量 1.按波形分类： (1)简谐波振荡器：产生波形近似为正弦波 高频：LC振荡器(较稳定) 石英晶体振荡器(最稳定) 低频：RC振荡器(稳定性差) (2)张弛振荡器：产生非正弦波 2.研究方法：正反馈方法(多采用) 负阻方法(简介)
由
K (s) Uo(s)
Ui (s)
F (s) Ui(s) Uo (s)
Ui (s) Ue (s) Ui(s)
得
Ku (s)
1
K(s) K(s)F(s)
K(s) 1 T(s)
其中 T (s) K(s)F(s) Ui(s) Ui (s)
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(4 ─ 1) (4 ─ 2) (4 ─ 3) (4 ─ 4) (4 ─ 5) (4 ─ 6)
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幅度稳定条件为：
0 0 S f
且相差越大越好。 即：振幅稳定是利用放大器的非线性，使Av与振幅的 变化成反比。 内稳幅：
加大放大器的非线性，和自给偏压效应。 外稳幅：
放大器为线性时，另插入非线性环节。
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2．相位稳定条件(频率稳定性)
第4章 正弦波振荡器
Uo 放大特性
A
反馈特性 0
Ub (a)
Uo
K
A1 F
0 Ub
(b)
图 4 ─ 2 振幅条件的图解表示
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§ 4.1.5 稳定条件 振荡器的稳定条件分为振幅稳定条件和相位稳定条件。 振幅稳定条件为
T Ui
0 Ui UiA
(4 ─ 17)
现以单调谐谐振放大器为例来看K(jω)与F(jω)的意
义。 若
Uo
U c,U i
U由 b 式(4
─
2)可得
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K
(
j
)
U
o
U
c
Ic
Uc
Yf ( j)ZL
Uo Ub Ub Ic
式中, ZL为放大器的负载阻抗
ZL
Uc
RLe jL
Ic
Yf(jω)为晶体管的正向转移导纳。