第七章-振荡器5-1(原理)

第七章振荡器振荡器功能：不需要输入信号控制就能自动的将直流电源的能量转变为特定频率和振幅的交变能量的电路振荡器的指标：频率——频率的准确度与稳定度振幅——振幅的大小与稳定性波形及波形的失真输出功率——能带动一定阻抗的负载振荡器的分类按电路原理分按输出波形分——正弦波、方波、三角波等反馈型振荡器负阻型振荡器本章主要内容反馈型正弦波振荡器电路原理及性能电压控制频率振荡器原理带反馈的放大电路反馈型振荡器——基于放大与反馈的机理ioVjAV)(oFVjFV)(FsiVVV反馈放大器的增益:FAAVVAsof17.1反馈型振荡器的基本原理1.基本组成7.1.1反馈型振荡器的基本组成与平衡条件1FA当时ofsVAVFAAVVAsof1说明什么？不需要输入信号（）就有输出0SV振荡器iFVV0SV反馈型振荡器基本组成———闭环回路放大器反馈支路如何保证单一频率的正弦波？或选频反馈闭环回路中必须有一选频回路或选频放大器只能在频率上满足osc1)()(oscoscjFjA带选频放大器的反馈型正弦波振荡器带选频反馈支路的反馈型正弦波振荡器构成振荡器的三个条件平衡条件起振条件稳定条件2.平衡条件反馈振荡器的环路增益为：)()()(jFjAVVjTiF振荡平衡时,在频率处有:osc()1oscTj——平衡条件振幅平衡条件：1)()()(oscoscoscjFjAjT环路增益的模为1相位平衡条件：noscoscoscjFjAjT2)()()((n=0,1,2……)环路增益的相移为0，即与同相，满足正反馈条件FViV①如何保证正反馈？变压器的同名端必须正确相位平衡条件分析nVVjFoF)(12NNn反馈系数为：())()()mTjAjFjgZjF（振荡器的环路增益②相位平衡条件的应用？——可用来求振荡器的振荡频率为求相移()Tj求)(jT()Aj()Fj)()(jZgVVjAmio放大器的增益为：mg()ZjiVoV注意FjZgjFjAjTm)()())(（由环路增益表达式)()(Fgjzm即：？什么频率值时能满足此条件？环路总相移应满足：0)()(FjzgjTm放大器跨导相移LC谐振回路相移反馈网络相移LC回路相频特性00)(2QarctgjzmgF和都很小，而且几乎不随而变化交点交点————相位平衡()0Tj相位平衡点的频率值osc即振荡频率问题：为什么？0osc什么时候0osc0FF本电路反馈系数是变压器的匝数比n，ZT0osc()()mgzjTjF②环路增益的相频特性选频回路的相频特性主要取决于回路Q越大，相频特性的斜率越陡，选频、滤波特性越好当管子和反馈网络引入的相移可以忽略时，振荡频率等于选频回路的中心频率结论：①相位平衡条件决定了振荡频率当管子的特征频率选得合适时：0mg7.1.2起振条件振荡如何产生？为了保证输出信号从无到有幅度不断增长，起振时要求：iFVVFViV反馈电压输入电压同相，且（1）振幅条件1)()()(jFjAVVjTiF环路增益T=AF大于1增益越大越易起振（2）相位条件0)()()(jFjAjT环路增益的相位为0满足正反馈条件振荡器的起振过程分析？振荡如何从无平衡？①起振时放大器的工作条件和状态放大器——小信号、线性工作状态，高增益A，必须设置合适的工作点可用晶体管交流小信号等效电路计算增益②起振过程中放大器工作状态的变化为保证正弦波振荡，要求选频回路必须高Q环路增益T1iV放大器小信号大信号线性非线性不能用小信号等效电路出现谐波，输出波形失真FiVV③从起振的AF1？平衡时的AF=1晶体管反馈变压器选频回路非线性器件是晶体管环路中一定有一个非线性器件参数随信号大小变化而变化大信号非线性增益压缩A下降T=AF1下降AF=1平衡注意：区分起振和平衡时放大器的不同状态④晶体管大信号工作给振荡器带来的问题及解决方法大信号工作饱和截至减少晶体管的非线性采取措施保证AF1AF=1的过渡非线性出现谐波需选频滤波晶体管输出阻抗影响选频回路Q值措施1.用差分放大器代替单管放大器伏安特性——双曲正切函数iV，电流常数放大器增益下降但晶体管没有饱和措施2.闭环增益自动控制特点：外电路检测幅度，控制增益，使晶体管不达饱和带选频放大器和变压器反馈的振荡器交流通路带偏置的完整电路直流偏置电阻、、1bR2bRER交流旁路电容EC隔直流电容BC措施3.采用偏置电路的负反馈221bbbccbRRRVE1212bbbbbRRRRR起振过程中，由于管子的非线性平均分量和均增大eIbI工作点左移——管子趋于截至——增益A下降——AF=1平衡——称为自偏置效应结果：②利用管子趋于截至而不是饱和使增益下降使选频回路Q不受影响——选频特性好带自偏置效应的振荡器的特点①起振过程有直流负反馈③振荡器的环路增益随的变化曲线比等偏置电路更陡TiV7.1.3振荡器的稳定条件振荡器的平衡稳定？不稳定？1.振幅稳定条件稳定——经过外界扰动，系统能自动恢复（靠近）到原平衡位置0平衡点iVT为使振幅稳定，振荡器的振荡特性曲线在平衡点处必须是负斜率的，且曲线越陡，稳定性越好。~iTV结论：振荡曲线~iTV起始点——自动起振1T平衡点且——稳定1T0平衡点iVT曲线A曲线B曲线A曲线B起始点——不能起振1T软激励硬激励平衡点N：平衡点M：0iTV平衡点1T但不稳定1T0平衡点iVT且稳定振幅稳定条件分析2.相位稳定条件讨论相位稳定前应明确：正弦振荡频率和相位的关系tVtvmcos)(dtd相位超前，频率必然上升相位迟后，必然是频率下降振荡器的相位稳定条件也就是振荡器的频率稳定条件结论：为使相位稳定，振荡器的环路增益的相位～频率特性在平衡点处必须是负斜率的。~T0平衡点T相位稳定条件：dtd相位超前，频率必然上升相位迟后，必然是频率下降相位稳定条件分析环路增益的相位：ZFgTmz因为和几乎不随频率而变mgF并联谐振回路的相频特性002ezQarctg~Z曲线是负斜率的，所以，振荡器是相位稳定的mgTFz000002(2)eTzeQarctgQ相位稳定性——频率稳定性的优劣相频曲线越陡，即越大，稳定性越好~TT结论：选频回路的Q值越高，振荡器的频率稳定性越好外界扰动使电路参数变化分析反馈型振荡器时，首先要抓住以下几个要点：小结：（1）包含一个合适偏置的可变增益放大器。（2）闭合环路是正反馈（3）有选频回路（4）环路增益T的相频特性为负斜率保证了：振荡电路的合理性进一步计算：（1）环路增益)(jT是否大于1？（2）按照相位平衡条件计算振荡频率。