高频电子线路 4.2LC正弦波振荡器

EXITEXIT4.2LC正弦波振荡器高频电子线路4.2LC正弦波振荡器以LC谐振回路作选频网络的反馈振荡器称为LC正弦波振荡器正弦波振荡器按选频网络不同分为：RC振荡器LC振荡器石英晶体振荡器1MHz,Po较小1MHz,Po较大fo精确稳定LC振荡器变压器反馈式电感三点式电容三点式EXITEXIT4.2LC正弦波振荡器高频电子线路主要要点：了解变压器反馈式振荡器的工作原理和分析方法掌握三点式振荡器的组成原则和工作原理掌握电感三点式和电容三点式振荡器的典型电路、工作原理、工作特点和分析方法。4.2LC正弦波振荡器了解集成LC振荡器EXITEXIT4.2LC正弦波振荡器高频电子线路P67~70变压器反馈式振荡器P67~70变压器反馈式振荡器一、电路组成三极管、LC谐振回路构成选频放大器，变压器Tr构成反馈网络。放大器在小信号时工于甲类，以保证起振时有较大的环路增益。EXITEXIT4.2LC正弦波振荡器高频电子线路二、工作原理LC+–iUoU+–CBE变压器反馈式振荡器交流通路fUN1N2M+–EXITEXIT4.2LC正弦波振荡器高频电子线路二、工作原理起振时放大器工作于甲类，T1。随着振荡幅度的增大，放大器进入非线性状态，且由于自给偏置效应进入乙类或丙类非线性工作状态，使T减小，直至T=1，进入平衡状态LC+–iUoU+–CBE变压器反馈式振荡器交流通路fUN1N2M+–－在回路谐振频率上构成正反馈，满足了振荡的相位条件。EXITEXIT4.2LC正弦波振荡器高频电子线路振荡电路起振工作状态的变化EXITEXIT4.2LC正弦波振荡器高频电子线路三、振荡条件的分析LC+–iUoU+–CBE变压器反馈式振荡器交流通路fUN1N2M+–.i.c.i.o.UZIUUA为集电极电流基波分量；Z为回路对基波电流呈现的阻抗。.cI.cIEXITEXIT4.2LC正弦波振荡器高频电子线路三、振荡条件的分析LC+–iUoU+–CBE变压器反馈式振荡器交流通路fUN1N2M+–.i.c.i.o.UZIUUAYfe为晶体管的正向传输导纳.cIZYfeEXITEXIT4.2LC正弦波振荡器高频电子线路三、振荡条件的分析LC+–iUoU+–CBE变压器反馈式振荡器交流通路fUN1N2M+–.i.c.i.o.UZIUUA）＋（ZfejfeeZYZYfefe..o.f.jFLjrMjUUFr为电感线圈L的等效损耗电阻。忽略r时，。如互感为全耦合，则说明忽略r时，为实数，fe＝0；且为常数。LMF/.12./NNF.F.FEXITEXIT4.2LC正弦波振荡器高频电子线路三、振荡条件的分析LC+–iUoU+–CBE变压器反馈式振荡器交流通路fUN1N2M+–.i.c.i.o.UZIUUA）＋（ZfejfeeZYZYfefe..o.f.jFLjrMjUUF故）＋（fZfejfe...eFZYFAT即FZYTfefZfeT＋在小信号时为常数，在大信号非线性工作状态时，随振荡幅度增大而减小，故能满足T的振幅特性要求。feYEXITEXIT4.2LC正弦波振荡器高频电子线路三、振荡条件的分析实际电路中，fe和f都很小，故相位平衡条件可近似为可得该振荡器相位平衡条件为0fZfeT＋因此采用LC谐振回路作选频网络的振荡器，其振荡频率约等于回路谐振频率。0Z当LC回路调谐于f0上时，即可满足此条件。π210LCfEXITEXIT4.2LC正弦波振荡器高频电子线路例4.1.1试分析下图电路是否可能产生振荡解：该电路由共基放大电路和LC反馈选频网络构成，在LC回路的谐振频率上构成正反馈，满足相位平衡条件。而共基放大电路具有较大增益，又具有内稳幅作用，因此合理选择电路参数可满足振幅起振和平衡调节故此电路可能产生振荡。EXITEXIT4.2LC正弦波振荡器高频电子线路作业P894.2EXITEXIT4.2LC正弦波振荡器高频电子线路4.2.1三点式振荡器的基本工作原理三个电抗元件组成LC谐振回路谐振回路既是负载，又构成正反馈选频网络。三点式振荡器组成原则：与放大器同相输入端相连的为同性质电抗，不与同相输入端相连的为异性质电抗。X1X2X3三点式振荡器基本结构＋_EXITEXIT4.2LC正弦波振荡器高频电子线路X1X2X3BCE三点式振荡器基本结构与E相连的为同性质电抗，不与E端相连的为异性质电抗。？只有这样，才能构成正反馈！4.2.1三点式振荡器的基本工作原理EXITEXIT4.2LC正弦波振荡器高频电子线路X1X2X3BCE三点式振荡器基本结构iUoUfU•为便于说明，忽略电抗元件的损耗及管子输入、输出阻抗的影响。时，当X1+X2+X3=0回路谐振，回路等效为纯电阻，得到与反相。因此必须.oU.iU与反相，才能构成正反馈。.oU.fU通常Q值很高，故回路谐振电流远大于B、C、E极电流并联谐振回路谐振时，回路电流为输入电流的Q倍.I4.2.1三点式振荡器的基本工作原理EXITEXIT4.2LC正弦波振荡器高频电子线路X1X2X3BCE三点式振荡器基本结构iUoUfU•为便于说明，忽略电抗元件的损耗及管子输入、输出阻抗的影响。时，当X1+X2+X3=0回路谐振，回路等效为纯电阻，得到与反相。因此必须.oU.iU与反相，才能构成正反馈。.oU.fU通常Q值很高，故回路谐振电流远大于B、C、E极电流.I2.fXIjU故1.oXIjU，.oU.fU，为使和反相，要求X1和X2必须同性质。而X3必须与X1、X2异性质。4.2.1三点式振荡器的基本工作原理EXITEXIT4.2LC正弦波振荡器高频电子线路X1X2X3BCE三点式振荡器基本结构iUoUfU•有电感三点式和电容三点式两种.I4.2.1三点式振荡器的基本工作原理EXITEXIT4.2LC正弦波振荡器高频电子线路4.2.2电感三点式振荡器(Hartley—哈脱莱)哈脱莱电路交流通路)2(π21210CMLLfMLMLIMLjIMLjUUF12.1.2.o.f.)()(EXITEXIT4.2LC正弦波振荡器高频电子线路哈脱莱电路4.2.2电感三点式振荡器(Hartley—哈脱莱)优点：易起振，频率易调（调C）缺点：高次谐波成分较大，输出波形差。EXITEXIT4.2LC正弦波振荡器高频电子线路交流通路4.2.3电容三点式振荡器(Colpitts—考毕兹)Lπ210Cf考毕兹电路2121CCCCC211.2..o.f.11CCCjICjIUUFEXITEXIT4.2LC正弦波振荡器高频电子线路Lπ210Cf考毕兹电路2121CCCCC211.2..o.f.11CCCjICjIUUF增大C1/C2，可增大反馈系数，提高输出幅值，但会使三极管输入阻抗的影响增大，使Q值下降，不利于起振，且波形变差，故C1/C2不宜过大，一般取0.1~0.5。4.2.3电容三点式振荡器(Colpitts—考毕兹)12121C2C'1CCCCCnZnZinin，EXITEXIT4.2LC正弦波振荡器高频电子线路考毕兹电路优点：高次谐波成分小，输出波形好。缺点：频率不易调（调L，调节范围小）4.2.3电容三点式振荡器(Colpitts—考毕兹)EXITEXIT4.2LC正弦波振荡器高频电子线路例4.2.1解：1.求振荡频率下图中，IEQ=0.8mA，Gie=0.8mS，Goe=0.04mS；C1=100pF，C2=360pF，L=12μH；空载Q=70；RC=4.3kΩ，RB=RB1//RB2=7.7kΩ。试求振荡频率，并验证电路是否满足振幅起振条件。考毕兹电路2121CCCCC78.3pFpF360100360100LCfπ210MHzHz2.5103.781012π21126EXITEXIT4.2LC正弦波振荡器高频电子线路2.验证振幅起振条件交流通路回路谐振电导的折算值忽略了Coe和Cie开环小信号等效电路EXITEXIT4.2LC正弦波振荡器高频电子线路2.验证振幅起振条件EXITEXIT4.2LC正弦波振荡器高频电子线路2.验证振幅起振条件而故因此电路满足振幅起振条件。通常T取3~5EXITEXIT4.2LC正弦波振荡器高频电子线路例解：该电路由共基极小信号谐振放大电路和电容分压式反馈电路构成，符合电容三点式构成原则，且具有较大的起振环路增益，因此可能产生振荡。其振荡频率为分析下图电路是否可能产生振荡。若可能产生振荡，试求其振荡频率。交流通路EXITEXIT4.2LC正弦波振荡器高频电子线路解：该电路由共基极小信号谐振放大电路和电容分压式反馈电路构成，符合电容三点式构成原则，且具有较大的起振环路增益，因此可能产生振荡。其振荡频率为分析下图电路是否可能产生振荡。若可能产生振荡，试求其振荡频率。放大器采用共基组态，可产生更高频率的振荡。例EXITEXIT4.2LC正弦波振荡器高频电子线路4.2.4改进型电容三点式振荡器(Clapp—克拉泼)考毕兹电路考毕兹电路中，晶体管极间电容与回路电容并联，会使振荡频率偏移，且极间电容随晶体管工作状态而变，会使振荡频率不稳定。EXITEXIT4.2LC正弦波振荡器高频电子线路4.2.4改进型电容三点式振荡器(Clapp—克拉泼)C3C1，C3C2π21π2130LCLCf33211111CCCCC说明极间电容的影响很小，且调节反馈系数时基本不影响频率实际振荡频率必定略高于f0，因为要使L、C3支路呈感性EXITEXIT4.2LC正弦波振荡器高频电子线路克拉泼电路的改进调频率时，不调C3，调C4。故调频率时谐振回路反映到晶体管C、E间的等效阻抗变化很小，对放大器增益影响不大，从而保持振荡幅度的稳定。)(π21430CCLf西勒（Seiler）振荡器一般C4与C3相同数量级，且都远大于C1、C2，故EXITEXIT4.2LC正弦波振荡器高频电子线路例4.2.2解：分析下图电路，并求其振荡频率。该电路采用负电源供电，C2、LC1、C3构成电源滤波器。R1、R2、R4构成晶体管偏置电路，使放大器起振时工作于甲类。R3、LC2构成放大器直流负载电路，C1为基极旁路电容。LC2为高频扼流圈。EXITEXIT4.2LC正弦波振荡器高频电子线路例4.2.2电路的交流通路C4~C9与L组成谐振回路，作放大器交流负载，C9组成的电容分压器取出。输出从C8、C4、C5组成正反馈网络。因此电路构成改进型电容三点式振荡器。==66MHzEXITEXIT4.2LC正弦波振荡器高频电子线路C1L1C3L3C2L2习题4-6图为三谐振回路振荡器的交流通路，分析电路参数在如下四种关系下能否振荡，振荡频率和各回路故有频率的关系。1.L1C1L2C2L3C32.L1C1L2C2L3C33.L1C1=L2C2L3C34.L1C1L2C2=L3C3分析：∆O90º-90º阻抗相频特性0º10，LCωωω0时,回路呈容性；ωω0时,回路呈感性；EXITEXIT4.2LC正弦波振荡器高频电子线路C1L1C3L3C2L2习题4-6图为三谐振回路振荡器的交流通路，分析电路参数在如下四种关系下能否振荡，振荡频率和各回路故有频率的关系。1.L1C1L2C2L3C32.L1C1L2C2L3C33.L1C1=L2C2L3C34.L1C1L2C2=L3C31101π21CLf2202π21CLf3303π21CLf设电路为电感三点式，感性感性容性则：f03fOSCf01、f02设电路为电容三点式，容性容性感性则：f01、f02fOSCf03EXITEXIT4.2LC正弦波振荡器高频电子线路作业P974.3、4.4EXITEXIT4.2LC正弦波振荡器高频电子线路总结