振蕩電路原理及起振的幾個(gè)條件.doc

振蕩電路原理及起振的幾個(gè)條件 （轉(zhuǎn)載） 2011-06-03 09:25:58| 分類： 電子|字號(hào) 訂閱振蕩器能夠輸出某一指定頻率的正弦波，因此閉合環(huán)路中包含選頻網(wǎng)絡(luò)。若選頻網(wǎng)絡(luò)由RC元件構(gòu)成，則該振蕩器稱為RC振蕩器，一般用來(lái)產(chǎn)生1赫至幾兆赫范圍 內(nèi)的低頻信號(hào)；若選頻網(wǎng)絡(luò)由LC元件組成，則該振蕩器稱為L(zhǎng)C振蕩器，一般用來(lái)產(chǎn)生幾百千赫以上的高頻信號(hào)。若在LC振蕩電路的選頻網(wǎng)絡(luò)中加入晶振元件， 我們則稱該電路為石英晶體振蕩器，其目的是為了提高輸出信號(hào)的頻率穩(wěn)定度。圖8.2給出了變壓器耦合反饋型LC振蕩電路，該電路與圖8.1相對(duì)應(yīng)也可分為放大電路和反饋網(wǎng)絡(luò)兩部分。圖中由晶體管T構(gòu)成放大電路，CB為隔直流電 容，由電感L和C構(gòu)成的單諧振回路是集電極負(fù)載，同時(shí)也起到選頻作用。反饋網(wǎng)絡(luò)由L和L2組成的變壓器構(gòu)成。電感L3的作用是把輸出信號(hào)耦合下來(lái)加到輸出 負(fù)載上。該電路的反饋電壓Uf取自變壓器次級(jí)L2兩端，反饋信號(hào)通過由線圈L和L2組成的變壓器從集電極反饋到基極。根據(jù)圖中標(biāo)注的同名端，利用瞬時(shí)極性法可知：輸入信號(hào)和反饋信號(hào)同接在三極管的基極，且瞬時(shí)極性相同，所以為正反饋。 該電路的工作過程：當(dāng)振蕩電路接通電源時(shí)，電路中不可避免地存在種擾動(dòng)。這種擾動(dòng)是不規(guī)則性的，它包含著很寬的頻率成分。其中絕大部分信號(hào)頻率與選頻網(wǎng)絡(luò) LC頻率不同，僅有某一種信號(hào)頻率與選頻網(wǎng)絡(luò)LC頻率相同。與選頻網(wǎng)絡(luò)LC頻率不同的信號(hào)，也就是不符合振蕩條件的頻率分量迅速衰減直至消失，只有符合振 蕩條件的頻率成分才能通過LC選頻網(wǎng)絡(luò)，通過放大、選頻和反饋的多次循環(huán)，振蕩電壓就逐漸增長(zhǎng)起來(lái)了。如圖8.3中“起振”部分所示，電路產(chǎn)生了增幅振 蕩。這就是振蕩電路的起振概念。 這里要強(qiáng)調(diào)說明的是，我們所討論的振蕩電路不需要外加輸入信號(hào)，便能自行產(chǎn)生輸出信號(hào)，但實(shí)質(zhì)上該電路還是有“輸入信號(hào)”的，該“輸入信號(hào)”就是接通電源產(chǎn)生的多頻率擾動(dòng)信號(hào)中的某一個(gè)，而這個(gè)信號(hào)的頻率必須與振蕩頻率一致。起振以后，輸出信號(hào)幅度在正反饋?zhàn)饔孟略絹?lái)越大，但它的振幅不會(huì)無(wú)限制地增長(zhǎng)下去，因?yàn)樵撾娐窌?huì)由RE和CE產(chǎn)生自生反偏壓。自生反偏壓形成后，就會(huì)進(jìn)入 晶體管的非線性區(qū)，即進(jìn)入了飽和區(qū)和截止區(qū)。iC的波形就會(huì)出現(xiàn)非線性失真，這樣晶體管的導(dǎo)通角將會(huì)減小，從而導(dǎo)致增益降低，直至達(dá)到平衡，于是振幅便穩(wěn) 定于某一個(gè)恒定值了。如圖8.3中“平衡”部分所示。8.1.2 振蕩電路工作的三個(gè)條件我們繼續(xù)借助圖8.1來(lái)分析反饋型正弦波自激振蕩器的起振條件和平衡條件。3.抗干擾的穩(wěn)定條件由于振蕩電路中存在各種干擾如溫度變化、電壓波動(dòng)、噪聲、外界干擾等，這些干擾會(huì)破壞振蕩的平衡條件，因此，為使振蕩器的平衡狀態(tài)能夠存在，只有使它成為 穩(wěn)定的平衡具有返回原先平衡狀態(tài)能力的平衡。這就要求反饋型正弦波振蕩器中，其放大器的增益或反饋網(wǎng)絡(luò)的反饋系數(shù)是可以自動(dòng)調(diào)節(jié)的。即如果干擾和噪聲使反 饋電壓增大時(shí)，放大器的增益自動(dòng)減小，即使AF減小，以保持輸出電壓幅度穩(wěn)定；反之，若使反饋電壓減小，則放大器的增益自動(dòng)提高，這樣就可使振蕩器輸出電 壓的振幅處于穩(wěn)定狀態(tài)，如用數(shù)學(xué)表達(dá)式表示時(shí)，即：振蕩器能否穩(wěn)定工作，除需要滿足振幅穩(wěn)定條件外，還需滿足相位穩(wěn)定條件。即當(dāng)電路受到干擾使相位平衡條件暫受到破壞時(shí)，在干擾消失后，電路能夠自動(dòng)回到原來(lái)的相位平衡狀態(tài)。LC諧振回路的相頻特性如圖8.4所示：上述偏導(dǎo)數(shù)的絕對(duì)值越大，意味著相位平衡條件被破壞后，只要頻率產(chǎn)生一微小的變化就可獲得大小足夠而符號(hào)相反的相位變化，在電路中恢復(fù)相位平衡。高Q值的LC回路便可滿足這一要求?？傊?，欲產(chǎn)生穩(wěn)定的正弦振蕩，振蕩器必須滿足振蕩的起振條件、平衡條件和穩(wěn)定條件，三者缺一不可。因此，在反饋型正弦波振蕩器的閉合環(huán)路中，一般包含可變?cè)鲆娴姆糯笃鳌⑦x頻網(wǎng)絡(luò)及反饋網(wǎng)絡(luò)。選頻網(wǎng)絡(luò)可處在放大電路中，也可處在反饋網(wǎng)絡(luò)中，也可能同時(shí)屬于這兩部分。上述偏導(dǎo)數(shù)的絕對(duì)值越大，意味著相位平衡條件被破壞后，只要頻率產(chǎn)生一微小的變化就可獲得大小足夠而符號(hào)相反的相位變化，在電路中恢復(fù)相位平衡。高Q值的LC回路便可滿足這一要求?？傊a(chǎn)生穩(wěn)定的正弦振蕩，振蕩器必須滿足振蕩的起振條件、平衡條件