正弦波振蕩器PPT學(xué)習(xí)教案

1、會計學(xué)1 正弦波振蕩器正弦波振蕩器 1作信號源(本章將討論) 載波信號：無線發(fā)射機；本振信號：超外差接收機； 正弦波信號源：電子測量儀器；時鐘信號：數(shù)字系統(tǒng)。 要求：振蕩頻率和振幅的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。 2正弦交變能源(本章不討論) 用途：高頻加熱設(shè)備和醫(yī)用電療儀器中的正弦交變能 源。 要求：功率足夠大，高效。 第1頁/共27頁 三、分類(按組成原理) 1反饋振蕩器 利用正反饋原理構(gòu)成，應(yīng)用廣泛。 2負(fù)阻振蕩器 利用負(fù)阻效應(yīng)抵消回路中的損耗，以產(chǎn)生等幅自由振蕩 。工作于微波段。 第2頁/共27頁 3.1 反饋振蕩器的工作原理 1組成 主網(wǎng)絡(luò)與反饋網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成閉合環(huán)路。 圖 3-1-1反饋振蕩器的組成方

2、框及相應(yīng)電路 例：變壓器耦合反饋振蕩器(交流通路)。 (1)主網(wǎng)絡(luò) 負(fù)載為諧振回路的諧振放大器。 第3頁/共27頁 圖 3-1-1反饋振蕩器的組成方框及相應(yīng)電路 (2)反饋網(wǎng)絡(luò) 與 L 相耦合的線圈 Lf 。 反饋振蕩器工作原理 第4頁/共27頁 2等幅持續(xù)振蕩的條件 剛通電時，須經(jīng)歷一段振蕩電壓從無到有逐步增長 的過程。 進(jìn)入平衡狀態(tài)時，振蕩電壓的振幅和頻率要能維持 在相應(yīng)的平衡值上。 當(dāng)外界條件不穩(wěn)時，振幅和頻率仍應(yīng)穩(wěn)定，而不會 產(chǎn)生突變或停止振蕩,即處于穩(wěn)定狀態(tài)。 閉合環(huán)路成為反饋振蕩器的三個條件： 起振條件接通電源后可從無到有建立起振蕩。 平衡條件進(jìn)入平衡狀態(tài)后可輸出等幅持續(xù)振蕩。 穩(wěn)

3、定條件平衡狀態(tài)不因外界不穩(wěn)定因素的影響 而受到破壞。 以下分別討論這三個條件。 第5頁/共27頁 第 3 章正弦波振蕩器 3.1.1平衡和起振條件 3.1.2穩(wěn)定條件 3.1.3基本組成及其分析方法 第6頁/共27頁 一、起振條件 1分析 剛通電時，電路中存在電的擾動(電流突變或管子、 電路中的固有噪聲)，具有很寬的頻譜。 諧振回路的選頻功能，只允許角頻率為 osc 的分量 (osc 0)在諧振回路兩端產(chǎn)生較大的電壓。 f V i V 變壓器繞向正確，可保證反饋信號 與輸入信號 同相，經(jīng)放大和反饋的循環(huán)，使振蕩電壓的振幅不斷增長。 2起振條件 )(j)(j)(j f o f i o i f k

4、A V V V V V V T 第7頁/共27頁 if VV ，或環(huán)路增益 1)( osc T (2)相位起振條件 T(osc) = A(osc) + f(osc) = 2n(n 0，1，2，) 二、平衡條件 1分析 if VV 同相又等幅，即若在某一頻率 osc 上， f V 與 i V 當(dāng)環(huán)路閉合后： osc o V 主網(wǎng)絡(luò)將輸出正弦振蕩電壓 ，角頻率為 。 所需輸入電壓 全部由反饋電壓 提供，無需外 加輸入電壓。 i V f V (1)振幅起振條件 第8頁/共27頁 2平衡條件 )(j oscosc osc e )()j ( T TT 由 則： 振幅平衡條件：環(huán)路增益的模 T(osc)

5、= 1 相位平衡條件：環(huán)路增益的相角 T(osc) = 2n(n 0，1，2，) 3討論 反饋振蕩器需同時滿足起振條件與平衡條件： 起振時，T(osc) 1，Vi 迅速增長； 隨后，T(osc)下降，Vi 的增長速度變慢； 到 T(osc) = 1 時，Vi 停止增長，振蕩器進(jìn)入平衡狀 態(tài)，在相應(yīng)的平衡振幅 ViA 上維持等幅振蕩。 環(huán)路增益 特性如圖 3-1-2 所示。 第9頁/共27頁 圖 3-1-2 而環(huán)路增益的相角 T(osc) 則必須維持在 2n 上。 平衡條件多利用放大器的非線性實 現(xiàn)。 例:變壓器耦合反饋振蕩器： 剛通電時，Vi 很小，放大器小信號工作，增益較大， 相應(yīng)的 T(o

6、sc) 為大于 1 的水平線。 當(dāng) Vi 增大到一定數(shù)值后，放大器進(jìn)入大信號工作，由 于放大特性非線性，放大器的增益將隨 Vi 增大而減小，相 應(yīng)地 T(osc) 也就隨著 Vi 的增大而下降。 符合起振與平衡條件對 T(osc) 的要求。 第10頁/共27頁 一、問題的提出 1振蕩電路中存在干擾 外部：電源電壓、溫度、濕度的變化，引起管子和 回路參數(shù)的變化。 內(nèi)部：存在固有噪聲(起振時的原始輸入電壓,進(jìn)入平衡 后與輸入電壓疊加引起波動)。 均造成 T(osc) 和 T(osc) 的變化，破壞平衡條件。 2干擾對平衡狀態(tài)的影響(兩種) 通過放大和反饋的反復(fù)循環(huán)： 振蕩器離開原平衡狀態(tài)，導(dǎo)致停振

7、或突變到新的平 衡狀態(tài)。原平衡狀態(tài)是不穩(wěn)定的，應(yīng)避免。 第11頁/共27頁 振蕩器有回到平衡狀態(tài)的趨勢。當(dāng)干擾消失后，能回到 平衡狀態(tài)。原平衡狀態(tài)是穩(wěn)定的。 必須討論穩(wěn)定條件，保證振蕩器所處平衡狀態(tài)是穩(wěn)定的。 二、振幅穩(wěn)定條件 圖 3-1-2 所示環(huán)路增益特 性，還滿足振幅穩(wěn)定條件。 1穩(wěn)定過程 , iAi VV 1)( osc T若，干擾使： iAi VV 1)( osc T i V環(huán)路特性 環(huán)路特性 最后在新的 上重新滿足平衡條件 T(osc) = 1 iA V 最后達(dá)到新的平衡。 iAi VV 1)( osc T i V環(huán)路特性 環(huán)路特性 第12頁/共27頁 2環(huán)路增益存在兩個平衡點的情

8、況 圖 3-1-3 如圖 3-1-3 所示，振蕩器存在著兩個平衡點 A 和 B， 其中 A 是穩(wěn)定的，B 點是否穩(wěn)定？ 分析：若使 Vi ViB ，則 T(osc) 隨之增大，導(dǎo)致 Vi 進(jìn) 一步增大，從而更遠(yuǎn)離平衡點 B。最后到達(dá)平衡點 A。 i V 反之，若 iBi VV )( osc T ，直到停止振蕩。 可見，這種振蕩器不滿足振幅起振條 件，必須加大的電沖擊，產(chǎn)生大于ViB 的起始擾動電壓，才能進(jìn)入平衡點 A ，產(chǎn)生持續(xù)等幅振蕩。 第13頁/共27頁 硬激勵：靠外加沖擊而產(chǎn)生振蕩。 軟激勵：接通電源后自動進(jìn)入穩(wěn)定平衡狀態(tài)。 3振幅穩(wěn)定條件 可見，要使平衡點穩(wěn)定，T(osc) 必須在 V

9、iA 附近具有 隨 Vi 增大而下降(負(fù)斜率變化)的特性，即 0 )( iA i osc V V T 斜率越陡，則 Vi 的變化而產(chǎn)生的 T(osc) 變化越大， 系統(tǒng)回到穩(wěn)態(tài)的時間越短，調(diào)節(jié)能力越強。 第14頁/共27頁 三、相位(頻率)穩(wěn)定條件 1T(osc) 的偏移對振蕩頻率的影響 由相位平衡條件 T(osc) = 2n(n 0，1，2，)，表明每次放大和反 饋后的電壓與原輸入電壓同相。 若某種原因使 T(osc) 0，則通過每次放大和反饋 后的電壓相位都將超前于原輸入電壓相位。由 = /t ( 正弦電壓角頻率是瞬時相位對時間的導(dǎo)數(shù)) ，因此，這種 相位的不斷超前表明振蕩器的角頻率 osc。 反之，若某種原因使 T(osc) 0，則由于每次放大 和反饋后的電壓相位都要滯后于原輸入電壓相位，因而振