LC振荡器演示

Ui UiA
通过上述讨论可见，要使平衡点稳定，
|T(ωo)| 必须在UiA附近具有负斜率变化。
稳定条件分为振幅稳定条件和相位稳定条件
要使振幅稳定，振荡器在其平衡点必须具有阻 止振幅变化的能力。则振幅稳定条件应为
(4-8')
? ? ? ? 可写为：
T( j? ) ? Yf RL F ?? 1
T ? f ? L ? F? ? 2nπ
(4-16a) 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。
振荡器工作时由|T(jω)|>1 到|T(jω)|=1 的过渡
4.1 反馈振荡器的原理
本节知识点：
一、从调谐放大电路到自激振荡电路 二、维持自激振荡的两个条件
（即振荡的平衡条件） 三、振荡的起振条件
（即通电之初，振荡是如何建立起来的？） 四、振荡的稳定条件
4.1.1 反馈振荡器的原理分析
由图可见，反馈型振荡器是由放大器和反馈网络组成的 一个闭合环路。放大器通常是以振荡回路作负载，是一调谐 放大器；反馈网络一般是由无源器件组成的线性电路。
的外加信号Us(s)。
图 4-1 反馈型振荡器原理框图
振荡的最初 来源是振荡器 在接通电源时, 不可避免地存 在的电冲击及 各种热噪声等 电信号。
为了使振荡过程中输出幅度不断增加，应使反馈信号大于 输入到放大器的信号，即振荡开始时应为增幅振荡，因而式 (4-8)应为：
? T( j ω)>1
上式称为自激振荡的起振条件。
(b) 在A点，K=1/F, 则闭 环增益T=KF=1.
K
图 4-2 振幅条件的图解表示
当环路增益下降到 |T( jω)|=1 时，振幅的增
长过程将停止，振荡器到达 平衡状态，进行等幅 振荡。
可见，振荡器由 增幅振荡过渡到稳幅振荡,是 由放大器的非线性特点实现的。
? 振荡电路在加电时，晶体管的电流由零陡
通常K又u (T称s(为)jω?振)荡1=?器K(K的jKω平((s)衡s)F)F(条j(ω件s))。=?1
1
K(s) ? T(s
)
Βιβλιοθήκη Baidu(4-7)
由式(4-7) 可知：
?? T ( j? ) ? 1， 即 U i?( j? ) ? U i ( j? ) ， 形成增幅振荡
? ??
T
(
j
?
)
?
1，即 U i?( j?
图 4-1 反馈型振荡器原理框图
为了能产生自激振 荡，必须有正反馈，即 反馈到输入端的信号和 放大器输入端的信号相 位相同。
对于图4-1 ，设放大器的电压放大倍数为K (s)，反馈
网络的电压反馈系数为F (s)，闭环电压放大倍数为Ku(s)，
则
Ku
(s)
?
Uo (s) Us (s)
(4-1)
（开环增益）
放大器进行小信号放大时必须工作在晶体管的线性放大区。
起振时放大器工作在线性区，此 时放大器的输出随输入信号的增加 而线性增加；随着输入信号振幅的 增加，放大器逐渐由放大区进入饱 和区或截止区，进入非线性状态， 此时的闭环增益将随输入信号的增 加而下降，如图(4-2) 所示。
(a) 反馈器是线性器件； 放大器是非线性器件。
)
?
U i ( j?
)，
形成减幅振荡
(4-8)
4.1.2 平衡条件
振荡器的平衡条件(4 -7)式：
T(jω)=K(jω)F(jω)=1
也可以表示为
|T(jω)|=KF=1
(4-9a)
? T ? ? K ? ? F ? 2nπ
n ? 0,1,2,?
式(4-9a)称为振幅平衡条件；
(4-9b)
式(4-9b)称为相位平衡条件。
由 电压反馈系数
合成输入电压
K(s) ? Uo (s) U i (s)
F (s) ? Ui?(s) Uo (s)
Ui (s) ? Us (s) ? Ui?(s)
(4-2) (4-3) (4-4)
可写出
?
Ku (s)
?
1?
K(s) K(s)F (s)
?
K(s) 1? T(s)
(4-5)
定义：
T(s) ? K(s)F (s) ? Ui?(s) Ui (s)
（平衡条件同时也称为“维持自激振荡的两个条件”）
振幅平衡条件 决定了振荡器输出信号的 振幅大小。 相位平衡条件 决定了振荡器输出信号的 频率大小。
但必须指出，环路只有在某一特定的频率（ f） 上才能满足相位平衡条件，这一频率也就是回路的 谐振频率（ f0）。
4.1.3 振荡器的起振条件
振荡器在实际应用时，不应有图 4-1所示
然增加，突变电流包含有很宽的频谱分量 。
电路的起振过程
? 电路的起
振过程非常短 暂！只要电路 满足起振条件 ，在振荡器加 电后，输出端 就有幅度稳定 的输出信号。
4.1.4 振荡器的稳定条件
? 如果环路增益特性存在着两个平衡点A和B，
其中，A点是稳定的，而B是不稳定点。
|T(ω o)|
B
A
1
UiB
3.1.1 高频小信号谐振放大器的工作原理
14
+Ec
Rb1
2
V
L
RL
C
3
5
Rb2
Cb Re
Ce
(a )
图 3-1 高频小信号谐振放大器
第4章
正弦波振荡器
本章知识点及结构
工作原理 （功能？如何实现功能？）
正
4.1
弦 波
电路构成 （有哪几部分？不同形式电路的
振
优缺点比较？） 4.2、4.4、4.8
第3章 高频谐振放大器
? 高频谐振放大器的 电路结构： ? 高频谐振放大器的主要特点是放大器的 负载为
谐振回路，使该电路具有 选频作用。
? 高频谐振放大器包括：高频 小信号谐振放大器
和高频谐振 功率放大器。
对高频小信号放大器的主要要求：
⑴ 增益高。 ⑵ 频率选择性好。 ⑶ 工作稳定可靠。 ⑷ 噪声低。
(4-6)
T(s) 称为反馈系统的环路增益。用函数jω=s代入，即可
得到稳态下的传输系数和环路增益：
T(jω)=K(jω)F(jω)
若使某一频率ω1=ω，则T(jω1)等于1，由式(4-5) 可知， Ku( jω)将趋于无穷大！这表明即使没有外加信号，也将自
身激发而产生信号输出，即自激振荡。
因此自激振荡的条件就是环路增益为1，即
荡
器
性能指标 （有哪些？如何计算或评价）
4.3及穿插在 4.4、4.6、4.7
第4章 正弦波振荡器
4.1 反馈振荡器的原理（重点） 4.2 LC 振荡器（重点） 4.3 频率稳定度 4.4 LC 振荡器的设计考虑 4.5 石英晶体谐振器（重点） 4.6 振荡器中的几种现象 4.7 RC 振荡器（重点） 4.8 负阻震荡器