第4章 正弦波振蕩器

1、音 頻 放 大高 頻 振 蕩倍 頻高 頻 放 大調(diào) 制緩 沖傳 輸 線話 筒聲 音（ 直 流 電 源 未 畫 ） 高頻放大 fs fs 本地振蕩 fo 混頻 fofs=fi fi 低頻放大 檢波 中頻放大 F F 高頻電路高頻電路高功放高功放不需外加激勵(lì)，自身將直流電能轉(zhuǎn)換為交流電能。不需外加激勵(lì)，自身將直流電能轉(zhuǎn)換為交流電能。第四章第四章 正弦波振蕩器正弦波振蕩器 本章需要的基礎(chǔ)知識(shí)：本章需要的基礎(chǔ)知識(shí)： 反饋放大電路的基礎(chǔ)知識(shí)反饋放大電路的基礎(chǔ)知識(shí)反饋的基本概念 將放大電路輸出信號(hào)（電壓或電流）的一部分或全將放大電路輸出信號(hào)（電壓或電流）的一部分或全部通過一定的電路（反饋網(wǎng)絡(luò)）引回到輸入回

2、路，進(jìn)部通過一定的電路（反饋網(wǎng)絡(luò)）引回到輸入回路，進(jìn)而影響輸入信號(hào)（電壓或電流）的過程，稱為而影響輸入信號(hào)（電壓或電流）的過程，稱為反饋反饋。 無反饋的放大電路稱為無反饋的放大電路稱為基本放大電路或開環(huán)放大基本放大電路或開環(huán)放大電路電路，引入反饋的放大電，引入反饋的放大電路稱為路稱為反饋放大電路或閉反饋放大電路或閉環(huán)放大電路環(huán)放大電路，它由基本放，它由基本放大電路和反饋網(wǎng)絡(luò)兩大部大電路和反饋網(wǎng)絡(luò)兩大部分組成。分組成。XiXoXFXiXiXoXFXi 基本放大電路的功能是放大輸入信號(hào)，反饋網(wǎng)絡(luò)的基本放大電路的功能是放大輸入信號(hào)，反饋網(wǎng)絡(luò)的功能是傳輸反饋信號(hào)，二者組成一個(gè)閉合環(huán)路。基本功能是傳輸反

3、饋信號(hào)，二者組成一個(gè)閉合環(huán)路?；痉糯箅娐返妮斎胄盘?hào)稱為放大電路的輸入信號(hào)稱為凈輸入信號(hào)凈輸入信號(hào)，凈輸入信號(hào)從，凈輸入信號(hào)從基本放大電路的輸入端傳送到輸出端，這種傳輸是單基本放大電路的輸入端傳送到輸出端，這種傳輸是單向的，稱為向的，稱為正向傳輸正向傳輸，反饋信號(hào)的傳輸則成為，反饋信號(hào)的傳輸則成為反向傳反向傳輸。輸。正向傳輸正向傳輸反向傳輸反向傳輸正反饋：如果反饋到輸入回路的信號(hào)和原來的正反饋：如果反饋到輸入回路的信號(hào)和原來的輸入信號(hào)作用相同，反饋信號(hào)的加入，使凈輸入信號(hào)作用相同，反饋信號(hào)的加入，使凈輸入量比沒有引入反饋時(shí)輸入量比沒有引入反饋時(shí)增加增加了。了。正反饋用于振蕩器。正反饋用于振蕩器

4、。負(fù)反饋用于改善電路的動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)。負(fù)反饋用于改善電路的動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)。負(fù)反饋：負(fù)反饋：如果反饋到輸入回路的信號(hào)和原來的輸如果反饋到輸入回路的信號(hào)和原來的輸入信號(hào)作用相反，入信號(hào)作用相反，反饋信號(hào)反饋信號(hào)的加入，使凈輸入的加入，使凈輸入量比沒有引入反饋時(shí)量比沒有引入反饋時(shí)減小減小了。了。正反饋和負(fù)反饋按照反饋信號(hào)極性的不同，可分為正反饋：和負(fù)按照反饋信號(hào)極性的不同，可分為正反饋：和負(fù)反饋。反饋。第一節(jié) 概 述定義：定義：振蕩器就是無需外加激勵(lì)，就能自行產(chǎn)生一定振幅、一定振蕩器就是無需外加激勵(lì)，就能自行產(chǎn)生一定振幅、一定頻率、一定波形的裝置。能產(chǎn)生正弦波的振蕩器為正弦波振蕩器。頻率、一定波形的裝置

5、。能產(chǎn)生正弦波的振蕩器為正弦波振蕩器。 一、振蕩電路的功能一、振蕩電路的功能調(diào)諧放大器調(diào)諧放大器正反饋網(wǎng)絡(luò)正反饋網(wǎng)絡(luò)AF從能量的觀點(diǎn)看從能量的觀點(diǎn)看:放大器放大器是一種在輸入信號(hào)控制下，將是一種在輸入信號(hào)控制下，將直流電源提供的能量直流電源提供的能量轉(zhuǎn)變?yōu)檗D(zhuǎn)變?yōu)榘摧斎胄盘?hào)規(guī)律變化按輸入信號(hào)規(guī)律變化的交變能量的交變能量的電路的電路 振蕩器振蕩器是不需要輸入信號(hào)控制，就能自動(dòng)地將直流電源的能量轉(zhuǎn)變?yōu)樘囟l率和幅度是不需要輸入信號(hào)控制，就能自動(dòng)地將直流電源的能量轉(zhuǎn)變?yōu)樘囟l率和幅度的交變能量的電路的交變能量的電路振蕩器振蕩器通信系統(tǒng)中有廣泛的應(yīng)用通信系統(tǒng)中有廣泛的應(yīng)用混頻器的混頻器的本振信號(hào)本振信號(hào)

6、調(diào)制的調(diào)制的載波信號(hào)載波信號(hào)，解調(diào)的本地載波信號(hào)，解調(diào)的本地載波信號(hào)時(shí)鐘、定時(shí)電路，電子測量設(shè)備的時(shí)鐘、定時(shí)電路，電子測量設(shè)備的基準(zhǔn)信號(hào)基準(zhǔn)信號(hào) 工業(yè)生產(chǎn)部門廣泛應(yīng)用的高頻電加熱設(shè)備微波爐，工業(yè)生產(chǎn)部門廣泛應(yīng)用的高頻電加熱設(shè)備微波爐，電療設(shè)備電療設(shè)備 用途：用途：電子設(shè)備電子設(shè)備高頻加熱設(shè)備高頻加熱設(shè)備醫(yī)療儀器醫(yī)療儀器發(fā)射機(jī)發(fā)射機(jī)(載波頻率載波頻率fC）接收機(jī)（本地振蕩頻率接收機(jī)（本地振蕩頻率fL）儀器儀表振蕩源儀器儀表振蕩源數(shù)字系統(tǒng)時(shí)鐘信號(hào)數(shù)字系統(tǒng)時(shí)鐘信號(hào)應(yīng)用應(yīng)用二、振蕩器的分類二、振蕩器的分類正弦波振蕩器正弦波振蕩器非正弦波振蕩器非正弦波振蕩器振蕩器振蕩器波形波形產(chǎn)生機(jī)理產(chǎn)生機(jī)理反饋式振蕩

7、器反饋式振蕩器負(fù)阻式振蕩器負(fù)阻式振蕩器反饋型反饋型LC振蕩器振蕩器反饋型反饋型RC振蕩器振蕩器 本章主要介紹反饋型本章主要介紹反饋型LCLC振蕩器和石英晶體振蕩器的工振蕩器和石英晶體振蕩器的工作原理、基本組成、電路特點(diǎn)及頻率穩(wěn)定原理。作原理、基本組成、電路特點(diǎn)及頻率穩(wěn)定原理。石英晶體振蕩器石英晶體振蕩器 Hz kHz MHz GHz THz 振蕩器RC 振蕩器LC 晶體振蕩器 負(fù)阻振蕩器微波半導(dǎo)體 三、技術(shù)指標(biāo)：三、技術(shù)指標(biāo)：振蕩頻率、振蕩幅度、振蕩波形、頻率穩(wěn)定度振蕩頻率、振蕩幅度、振蕩波形、頻率穩(wěn)定度反饋振蕩器的工作原理反饋振蕩器的工作原理 以互感耦合以互感耦合LC振蕩器為例，根據(jù)反饋振蕩

8、器的工作原理，振蕩器為例，根據(jù)反饋振蕩器的工作原理，說明反饋型正弦波振蕩器達(dá)到穩(wěn)定振蕩的三個(gè)基本條件說明反饋型正弦波振蕩器達(dá)到穩(wěn)定振蕩的三個(gè)基本條件起振條件起振條件：首先，要讓振蕩器自己振起來（自激振蕩）：首先，要讓振蕩器自己振起來（自激振蕩）平衡條件平衡條件：其次，保證振蕩器環(huán)路中的能量補(bǔ)充恰好抵消：其次，保證振蕩器環(huán)路中的能量補(bǔ)充恰好抵消能量消耗，達(dá)到環(huán)路平衡能量消耗，達(dá)到環(huán)路平衡穩(wěn)定條件穩(wěn)定條件：最后，還要保證振蕩器是穩(wěn)定的，如果外加干：最后，還要保證振蕩器是穩(wěn)定的，如果外加干擾使得振蕩器偏離了環(huán)路平衡狀態(tài)，振蕩器系統(tǒng)應(yīng)能自動(dòng)擾使得振蕩器偏離了環(huán)路平衡狀態(tài)，振蕩器系統(tǒng)應(yīng)能自動(dòng)恢復(fù)到原來的

9、平衡狀態(tài)恢復(fù)到原來的平衡狀態(tài)一一 、振蕩的建立與起振條件、振蕩的建立與起振條件振蕩的建立振蕩的建立 在下圖所示電路是一個(gè)在下圖所示電路是一個(gè)諧振放大器諧振放大器和一個(gè)和一個(gè)反饋網(wǎng)絡(luò)反饋網(wǎng)絡(luò)組成的振組成的振蕩器原理電路。若將開關(guān)蕩器原理電路。若將開關(guān)S合在合在1端，就是一個(gè)交流電壓的放大端，就是一個(gè)交流電壓的放大電路，當(dāng)輸入信號(hào)電路，當(dāng)輸入信號(hào)電壓為電壓為 ，輸出電壓為，輸出電壓為 ，其放大倍數(shù)其放大倍數(shù)為為 ，則，則iUAoUioUAU自激振蕩產(chǎn)生自激振蕩產(chǎn)生 開關(guān)按至，開關(guān)按至， ui放大得到放大得到uc ;開關(guān)按至，當(dāng)開關(guān)按至，當(dāng)uf ui ，振蕩建立，振蕩建立.振蕩器框圖振蕩器框圖放大器

10、放大器選頻網(wǎng)絡(luò)選頻網(wǎng)絡(luò)反饋網(wǎng)絡(luò)反饋網(wǎng)絡(luò)輸出輸出振蕩器它至少應(yīng)由以下三部分組成。振蕩器它至少應(yīng)由以下三部分組成。 (1)具有放大能力的有源器件。它的作用是不斷地向振蕩系統(tǒng)具有放大能力的有源器件。它的作用是不斷地向振蕩系統(tǒng)補(bǔ)充能量，以維持等幅振蕩并輸出給負(fù)載。補(bǔ)充能量，以維持等幅振蕩并輸出給負(fù)載。 (2)由儲(chǔ)能元件組成的選頻網(wǎng)絡(luò)。選頻網(wǎng)絡(luò)決定著振蕩器的振由儲(chǔ)能元件組成的選頻網(wǎng)絡(luò)。選頻網(wǎng)絡(luò)決定著振蕩器的振蕩頻率。蕩頻率。 (3)控制能量補(bǔ)充的正反饋網(wǎng)絡(luò)。該網(wǎng)絡(luò)控制能量適時(shí)、適度控制能量補(bǔ)充的正反饋網(wǎng)絡(luò)。該網(wǎng)絡(luò)控制能量適時(shí)、適度地補(bǔ)充給振蕩系統(tǒng)。其框圖如下圖所示地補(bǔ)充給振蕩系統(tǒng)。其框圖如下圖所示 反饋

11、振蕩器的組成框圖如前頁圖所示。反饋振蕩器的組成框圖如前頁圖所示。 其主網(wǎng)絡(luò)一般由放其主網(wǎng)絡(luò)一般由放大器件和選頻網(wǎng)絡(luò)組成的放大器大器件和選頻網(wǎng)絡(luò)組成的放大器, 反饋網(wǎng)絡(luò)一般由無源器件組成。反饋網(wǎng)絡(luò)一般由無源器件組成。下圖下圖為變壓器耦合反饋振蕩器。為變壓器耦合反饋振蕩器。 圖 反饋型振蕩器組成框圖圖 變壓器耦合反饋振蕩器 (a)原理電路 (b)交流通路 振蕩條件振蕩條件:ijicfjcfjicUAFeUAFUFUFeUUFAeUUAFAFA)(令振蕩器維持振蕩的條件：振蕩器維持振蕩的條件： （平衡條件）（平衡條件） )2 , 1 , 0(21nnnAFFA1FAUUif振蕩條件為則振蕩若 n起振

12、過程：起振過程：在剛接通電源時(shí)，電路中存在各種電子的擾動(dòng)在剛接通電源時(shí)，電路中存在各種電子的擾動(dòng)(如接如接通電源瞬間引起的電流突變，電路中的熱噪聲等等通電源瞬間引起的電流突變，電路中的熱噪聲等等)，這些擾動(dòng)，這些擾動(dòng)均具有均具有很寬的頻譜，包含著各種頻率分量很寬的頻譜，包含著各種頻率分量。由于。由于選頻網(wǎng)絡(luò)選頻網(wǎng)絡(luò)是由是由Q值極高的值極高的LC并聯(lián)諧振回路組成帶寬極窄，這些擾動(dòng)中只有角并聯(lián)諧振回路組成帶寬極窄，這些擾動(dòng)中只有角頻率為諧振角頻率的正弦電壓分量輸出，再通過反饋網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生頻率為諧振角頻率的正弦電壓分量輸出，再通過反饋網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生反饋電壓，成為振蕩器的反饋電壓，成為振蕩器的原始輸入電壓原始輸

13、入電壓，剛開始放大器輸出電，剛開始放大器輸出電壓很小，是不可能得到振蕩電壓輸出的，即滿足平衡條件還不壓很小，是不可能得到振蕩電壓輸出的，即滿足平衡條件還不能構(gòu)成自激振蕩的。能構(gòu)成自激振蕩的。起振條件的物理意義：起振條件的物理意義： nFA2是構(gòu)成反饋型振蕩器的必要條件。是構(gòu)成反饋型振蕩器的必要條件。表明反饋是正反饋，表明反饋是正反饋， 表示振蕩是增幅振蕩，振幅由小表示振蕩是增幅振蕩，振幅由小增大，振蕩能夠建立起來。增大，振蕩能夠建立起來。10FA理解：理解：起振條件：起振條件： )2 , 1 , 0(210nnnFAFA若反饋電壓與輸入電壓同相且若反饋電壓與輸入電壓同相且具有更大的振幅，則經(jīng)過

14、線性具有更大的振幅，則經(jīng)過線性放大和反饋的不斷循環(huán)，振蕩放大和反饋的不斷循環(huán)，振蕩電壓振幅就會(huì)不斷增大，才得電壓振幅就會(huì)不斷增大，才得到振蕩電壓輸出。到振蕩電壓輸出。 iouuAu ofuuFu 放大器放大器Au反饋網(wǎng)絡(luò)反饋網(wǎng)絡(luò)FuUoUfUi 1/FuAu = 1/FuOuiuoAuuoAu Fu 1Au Fu 1和振幅平衡條件和振幅平衡條件AF =1： 晶體管是非線性器件，其增益晶體管是非線性器件，其增益A隨輸出電隨輸出電壓壓Vo增大而減小增大而減小,直到達(dá)到平衡。直到達(dá)到平衡。 晶體管晶體管 反饋網(wǎng)絡(luò)反饋網(wǎng)絡(luò) LC選頻網(wǎng)絡(luò)選頻網(wǎng)絡(luò)Y Z F uiuc1uf)2, 1, 0(2nnFA角諧

15、振回路基波諧振阻抗為LC:Z其中其中相位平衡條件相位平衡條件相位差與為C1FU:fU的相位差與基極輸入電壓為集電極基波電流i1c:ui 振蕩器的穩(wěn)定條件是說在某種擾動(dòng)下，使振蕩器的原平衡條振蕩器的穩(wěn)定條件是說在某種擾動(dòng)下，使振蕩器的原平衡條件遭到破壞時(shí)，能在原平衡點(diǎn)附近重新建立新的平衡狀態(tài)，當(dāng)件遭到破壞時(shí)，能在原平衡點(diǎn)附近重新建立新的平衡狀態(tài)，當(dāng)擾動(dòng)消失后，能自動(dòng)恢復(fù)原來的平衡狀態(tài)時(shí)電路所要滿足的條擾動(dòng)消失后，能自動(dòng)恢復(fù)原來的平衡狀態(tài)時(shí)電路所要滿足的條件。件。 穩(wěn)定條件分為振幅和相位條件穩(wěn)定條件分為振幅和相位條件 為為 了了 維維 持持 振振 蕩蕩 器器 穩(wěn)穩(wěn) 定定 的的 工工 作作 , ,

16、只只 滿滿 足足 平平 衡衡條條 件件 和和 起起 振振 條條 件件 是是 不不 夠夠 的的 , , 因因 為為 平平 衡衡 條條 件件 只只 能能說說 明明 振振 蕩蕩 可可 能能 平平 衡衡 在在 某某 一一 狀狀 態(tài)態(tài) , , 而而 不不 能能 說說 明明 振振蕩蕩 的的 平平 衡衡 狀狀 態(tài)態(tài) 是是 否否 穩(wěn)穩(wěn) 定定 . .三三 、振蕩平衡狀態(tài)的穩(wěn)定條件、振蕩平衡狀態(tài)的穩(wěn)定條件 放大器增益放大器增益A與輸出電壓幅度與輸出電壓幅度Uo之間之間的關(guān)系叫振蕩特性，的關(guān)系叫振蕩特性，F(xiàn)與與Uo之間的關(guān)系叫之間的關(guān)系叫反饋特性。由于放大器的非線性，反饋特性。由于放大器的非線性，放大倍放大倍數(shù)是信

17、號(hào)振幅的函數(shù)，數(shù)是信號(hào)振幅的函數(shù)，即即A=A(Uo)，而反，而反饋系數(shù)饋系數(shù)F僅取決于反饋網(wǎng)絡(luò)的元件參數(shù)，僅取決于反饋網(wǎng)絡(luò)的元件參數(shù)，一般與信號(hào)振幅大小無關(guān)。起振的幅度條一般與信號(hào)振幅大小無關(guān)。起振的幅度條件可用右上圖表示。件可用右上圖表示。 A0 Q UomQ 反饋特性 振蕩特性 Uom F 1 起振條件與平衡條件起振條件與平衡條件 圖解圖解( (軟激勵(lì)起振軟激勵(lì)起振) ) 在實(shí)際設(shè)計(jì)中，如果設(shè)計(jì)不當(dāng)，振在實(shí)際設(shè)計(jì)中，如果設(shè)計(jì)不當(dāng)，振蕩特性可能不是單調(diào)下降的，而如右下蕩特性可能不是單調(diào)下降的，而如右下圖所示。其靜態(tài)工作點(diǎn)太低，圖所示。其靜態(tài)工作點(diǎn)太低，ICQ太小，太小，因而因而A0太小，以至

18、不滿足太小，以至不滿足 。 這種振蕩器電路一般不能自行起振，這種振蕩器電路一般不能自行起振，而必須給以一個(gè)較大幅度的初始激勵(lì)，使而必須給以一個(gè)較大幅度的初始激勵(lì)，使動(dòng)態(tài)點(diǎn)越過不穩(wěn)定平衡點(diǎn)動(dòng)態(tài)點(diǎn)越過不穩(wěn)定平衡點(diǎn)B才能起振，這叫才能起振，這叫硬激勵(lì)起振，設(shè)計(jì)電路要力加避免。硬激勵(lì)起振，設(shè)計(jì)電路要力加避免。 Uom A0 F 1 F 1 A B Q 硬激勵(lì)起振特性硬激勵(lì)起振特性F1A01.振幅平衡穩(wěn)定條件振幅平衡穩(wěn)定條件平衡點(diǎn)點(diǎn)：, 1,1AFFAB分析圖分析圖-3中點(diǎn)和點(diǎn)是否是穩(wěn)定平衡點(diǎn)中點(diǎn)和點(diǎn)是否是穩(wěn)定平衡點(diǎn)平衡點(diǎn)點(diǎn)：, 1,1AFFAQ點(diǎn)；回到點(diǎn)；回到QUAFUQUAFUcccc,1,1點(diǎn)是穩(wěn)

19、定平衡點(diǎn)Q0QccUUcUA振幅穩(wěn)定條件：點(diǎn)；遠(yuǎn)離點(diǎn)；遠(yuǎn)離BUAFUBUAFUcccc,1,1點(diǎn)是不穩(wěn)定平衡點(diǎn)BAF1增幅振蕩增幅振蕩AF1衰減振蕩衰減振蕩AF=1等幅振蕩等幅振蕩UiO|T(o)| Q1UiQ 在平衡點(diǎn)在平衡點(diǎn)Uc=UcQ附近，當(dāng)不穩(wěn)定因素使附近，當(dāng)不穩(wěn)定因素使uc的振幅的振幅Uc增大增大時(shí)，環(huán)路增益減小，使反饋電壓振幅時(shí)，環(huán)路增益減小，使反饋電壓振幅Uf減小，從而阻止減小，從而阻止Uc增增大；反之，當(dāng)不穩(wěn)定因素使大；反之，當(dāng)不穩(wěn)定因素使uc的振幅的振幅Uc減小時(shí)，減小時(shí)，環(huán)路增益環(huán)路增益增增大，使反饋電壓振幅大，使反饋電壓振幅Uf增大，從而阻止增大，從而阻止Uc減小。減小。

20、 即即 表表 明明 : :在在 平平 衡衡 點(diǎn)點(diǎn) 附附 近近 , ,放放 大大 器器 增增 益益 隨隨 信信號(hào)號(hào) 振振 幅幅 的的 變變 化化 特特 性性 具具 有有 負(fù)負(fù) 斜斜 率率 . . 實(shí)實(shí)際際中中, ,由由于于工工作作于于大大信信號(hào)號(hào)狀狀態(tài)態(tài)下下的的非非線線性性有有源源器器件件正正好好具具有有這這種種特特性性, ,自自然然具具有有穩(wěn)穩(wěn)定定幅幅度度的的功功能能。 如果振蕩特性存在著兩個(gè)平衡點(diǎn)如果振蕩特性存在著兩個(gè)平衡點(diǎn)Q和和B，其中，其中，Q點(diǎn)是穩(wěn)點(diǎn)是穩(wěn)定的，而定的，而B是不穩(wěn)定點(diǎn)，如右圖所示。是不穩(wěn)定點(diǎn)，如右圖所示。 若某種原因使若某種原因使Uc大于大于UcB，則電，則電壓增益壓增益

21、A隨之增大，勢必使隨之增大，勢必使Uc進(jìn)一進(jìn)一步增大，從而更偏離平衡點(diǎn)步增大，從而更偏離平衡點(diǎn)B，最，最后到達(dá)平衡點(diǎn)后到達(dá)平衡點(diǎn)Q; 反之，若某種原因使反之，若某種原因使Uc小于小于UcB，則則A隨之減小，從而進(jìn)一步加速隨之減小，從而進(jìn)一步加速Uc減小，直到停止振蕩。減小，直到停止振蕩。 通過上述討論可見，要使平衡點(diǎn)穩(wěn)定，通過上述討論可見，要使平衡點(diǎn)穩(wěn)定，A必須在必須在UcQ附附近具有負(fù)斜率變化近具有負(fù)斜率變化 0QccUUcUA2 2 相相位位平平衡衡的的穩(wěn)穩(wěn)定定條條件件相相位位穩(wěn)穩(wěn)定定條條件件的的意意義義: :指指當(dāng)當(dāng)相相位位平平衡衡條條件件遭遭到到破破壞壞時(shí)時(shí)，電電路路本本身身能能自自動(dòng)

22、動(dòng)地地重重新新建建立立起起相相位位平平衡衡點(diǎn)點(diǎn)的的條條件件。 由由于于dtd , ,即即相相位位變變化化時(shí)時(shí), ,頻頻率率也也變變化化, ,故故相相位位穩(wěn)穩(wěn)定定條條件件也也就就是是頻頻率率穩(wěn)穩(wěn)定定的的條條件件. . 如如果果設(shè)設(shè)某某種種原原因因, ,相相位位平平衡衡破破壞壞, ,產(chǎn)產(chǎn)生生一一個(gè)個(gè)很很小小的的相相位位增增益益量量。 即即設(shè)設(shè): :ifuuAF 0T 反反饋饋信信號(hào)號(hào)fu超超前前原原輸輸入入信信號(hào)號(hào) iu一一個(gè)個(gè)相相角角信信號(hào)號(hào)周周期期縮縮短短 信信號(hào)號(hào)頻頻率率0 。 tui同理：同理：fu 0 落后落后iu 信號(hào)周期信號(hào)周期信號(hào)頻率信號(hào)頻率0 顯顯然然可可以以看看出出由由于于外外

23、因因引引起起的的相相位位變變化化與與頻頻率率之之間間的的關(guān)關(guān)系系為為: : 0000 即即可可得得：0 提提出出問問題題: :要要保保證證振振蕩蕩的的相相位位平平衡衡點(diǎn)點(diǎn)的的穩(wěn)穩(wěn)定定, ,必必須須當(dāng)當(dāng)振振蕩蕩器器頻頻率率發(fā)發(fā)生生變變化化的的同同時(shí)時(shí), ,要要求求振振蕩蕩電電路路內(nèi)內(nèi)部部能能夠夠產(chǎn)產(chǎn)生生一一個(gè)個(gè)新新的的相相位位變變化化, ,而而這這個(gè)個(gè)相相位位變變化化與與外外因因引引起起的的相相位位變變化化T 的的符符號(hào)號(hào)應(yīng)應(yīng)相相反反, ,以以消消弱弱或或抵抵消消由由外外因因引引起起的的變變化化, , 即即要要求求: :0)(0)( FAFA或或ZYA 其其中中 Y 為為放放大大器器正正向向傳傳

24、輸輸導(dǎo)導(dǎo)納納的的相相移移 Z 為為選選頻頻網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)絡(luò)負(fù)負(fù)載載阻阻抗抗的的相相移移又又因因?yàn)闉橐灰话惆鉟 和和F 對(duì)對(duì)頻頻率率變變化化的的靈靈敏敏性性遠(yuǎn)遠(yuǎn)小小于于Z , ,即即有有 Y 1是表示振蕩是增幅振蕩，是表示振蕩是增幅振蕩，振幅由小增大，振蕩能夠建立起來。振幅平衡振幅由小增大，振蕩能夠建立起來。振幅平衡條件條件AF=1是表示振蕩是等幅振蕩，振幅保持不是表示振蕩是等幅振蕩，振幅保持不變，處于平衡狀態(tài)。變，處于平衡狀態(tài)。 相位起振條件和相位平衡條件：相位起振條件和相位平衡條件：nFA2表明反饋是正反饋，是構(gòu)成反饋型振蕩器的必要表明反饋是正反饋，是構(gòu)成反饋型振蕩器的必要條件。條件。 振幅平衡的穩(wěn)

25、定條件表示放大器的電壓增振幅平衡的穩(wěn)定條件表示放大器的電壓增益隨振幅增大而減小，它能保證電路參數(shù)發(fā)生益隨振幅增大而減小，它能保證電路參數(shù)發(fā)生變化引起的變化引起的A、F變化時(shí)，電路能在新的條件下變化時(shí)，電路能在新的條件下建立新的平衡，即振幅產(chǎn)生變化來保證建立新的平衡，即振幅產(chǎn)生變化來保證AF=1。 相位平衡的穩(wěn)定條件表示振蕩回路的相移相位平衡的穩(wěn)定條件表示振蕩回路的相移隨頻率增大而減小。它能保證振蕩電路的參數(shù)隨頻率增大而減小。它能保證振蕩電路的參數(shù)發(fā)生變化時(shí)，能自動(dòng)通過頻率的變化來調(diào)整發(fā)生變化時(shí)，能自動(dòng)通過頻率的變化來調(diào)整 ，保證振蕩電路處于正反饋。，保證振蕩電路處于正反饋。 顯然，上述三個(gè)條件

26、均與電路參數(shù)有關(guān)，顯然，上述三個(gè)條件均與電路參數(shù)有關(guān)，A由放大器的參數(shù)決定，除與由放大器的參數(shù)決定，除與工作點(diǎn)工作點(diǎn)有關(guān)外，有關(guān)外，還與還與晶體管的參數(shù)晶體管的參數(shù)有關(guān)，而反饋系數(shù)有關(guān)，而反饋系數(shù)F是與是與反饋反饋元件的參數(shù)值元件的參數(shù)值有關(guān)。有關(guān)。 nFA2n以以LC諧振（振蕩）回路作為選頻網(wǎng)絡(luò)的反饋振蕩器諧振（振蕩）回路作為選頻網(wǎng)絡(luò)的反饋振蕩器統(tǒng)稱統(tǒng)稱LC振蕩器振蕩器nLC振蕩器，可采用振蕩器，可采用晶體管、場效應(yīng)管、差分對(duì)管和晶體管、場效應(yīng)管、差分對(duì)管和線性集成電路線性集成電路作為放大器件作為放大器件第三節(jié)第三節(jié) 反饋型反饋型 LC振蕩器振蕩器RL+UCCRbRbCbCc2CLCc1C1

27、C2Luiu0uf-UBBI0VT1VT21234567891011121314+5V+9VLC0.1 0.1 輸出輸出CE1468提醒注意：提醒注意：以晶體管為例，由于其以晶體管為例，由于其交流地交流地不同，可分為不同，可分為共基共基和和共發(fā)共發(fā)兩種兩種組態(tài)。振蕩平衡時(shí)，振蕩頻率近似為回路諧振頻率，而諧振組態(tài)。振蕩平衡時(shí)，振蕩頻率近似為回路諧振頻率，而諧振阻抗為純阻。共發(fā)電路輸出電壓與輸入電壓反相，而共基同阻抗為純阻。共發(fā)電路輸出電壓與輸入電壓反相，而共基同相。相。共基電路共基電路，從集電極，從集電極引回到發(fā)射極的反饋本身就是正反饋引回到發(fā)射極的反饋本身就是正反饋；共發(fā)電路共發(fā)電路，直接從集

28、電極，直接從集電極引回到基極的反饋是負(fù)反饋引回到基極的反饋是負(fù)反饋，為了，為了滿足正反饋，滿足正反饋，反饋電壓的極性要改變反饋電壓的極性要改變。 共基電路共基電路 從集電極從集電極引回到發(fā)射極的反饋本身就是正引回到發(fā)射極的反饋本身就是正反饋反饋；共發(fā)電路共發(fā)電路 直接從集電極直接從集電極引回到基極的反饋是負(fù)反饋引回到基極的反饋是負(fù)反饋，為了滿足正反饋，為了滿足正反饋，反饋電壓的極性要改變反饋電壓的極性要改變 晶體管輸入電阻晶體管輸入電阻對(duì)回路對(duì)回路Q值的影響值的影響nLC諧振回路兩端一般接在集電極輸出端，無論是共基還是共發(fā)諧振回路兩端一般接在集電極輸出端，無論是共基還是共發(fā)放大器，晶體管的輸入

29、阻抗都很低，如果直接從集電極輸出端放大器，晶體管的輸入阻抗都很低，如果直接從集電極輸出端（LC回路兩端）取電壓反饋回輸入端，小的晶體管輸入電阻并回路兩端）取電壓反饋回輸入端，小的晶體管輸入電阻并聯(lián)在聯(lián)在LC諧振回路兩端，會(huì)大大降低回路的諧振阻抗和諧振回路兩端，會(huì)大大降低回路的諧振阻抗和Q值值n降低降低Q值的直接后果是降低了放大器的增益，可能使得環(huán)路增益小于值的直接后果是降低了放大器的增益，可能使得環(huán)路增益小于1而無法起振；而無法起振；Q值降低的第二個(gè)后果是降低了振蕩器的頻率穩(wěn)定度值降低的第二個(gè)后果是降低了振蕩器的頻率穩(wěn)定度n為此，必須為此，必須提高放大器輸入端對(duì)提高放大器輸入端對(duì)LC并聯(lián)諧振回

30、路的接入阻抗并聯(lián)諧振回路的接入阻抗，在反饋支路上進(jìn)行阻抗變換在反饋支路上進(jìn)行阻抗變換n阻抗變換的方法一般分兩種，一是采用變壓器互感耦合，二是采用部分接入阻抗變換的方法一般分兩種，一是采用變壓器互感耦合，二是采用部分接入n類型：互感耦合振蕩電路、電容反饋式振蕩電路、電感反饋式振蕩電路類型：互感耦合振蕩電路、電容反饋式振蕩電路、電感反饋式振蕩電路n或或互感耦合振蕩器、電容三點(diǎn)式振蕩器、電感三點(diǎn)式振蕩器互感耦合振蕩器、電容三點(diǎn)式振蕩器、電感三點(diǎn)式振蕩器兩種兩種 阻抗變換阻抗變換阻抗變換阻抗變換+-iU-+ceU-+fU+-iU-+ceU-+fU電感反饋式振蕩電路電感反饋式振蕩電路電容反饋式振蕩電路電

31、容反饋式振蕩電路一、互感耦合一、互感耦合LC振蕩電路振蕩電路集電極調(diào)諧型集電極調(diào)諧型電路的三種形式電路的三種形式發(fā)射極調(diào)諧型發(fā)射極調(diào)諧型基極調(diào)諧型基極調(diào)諧型 互感耦合振蕩器中，決定頻率的互感耦合振蕩器中，決定頻率的諧振回路諧振回路的連接方式不同，的連接方式不同，可以區(qū)分為可以區(qū)分為集電極調(diào)諧型集電極調(diào)諧型、發(fā)射極調(diào)諧型發(fā)射極調(diào)諧型和和基極調(diào)諧型基極調(diào)諧型三種互感三種互感耦合振蕩器。它們的諧振回路分別接在集電極、發(fā)射極和基極。耦合振蕩器。它們的諧振回路分別接在集電極、發(fā)射極和基極。集電極調(diào)諧型集電極調(diào)諧型發(fā)射極調(diào)諧型發(fā)射極調(diào)諧型基極調(diào)諧型基極調(diào)諧型 由于基極和發(fā)射極之間的輸入阻抗比較低，為了避由

32、于基極和發(fā)射極之間的輸入阻抗比較低，為了避免過多地影響回路的免過多地影響回路的Q值，故在調(diào)基和調(diào)發(fā)這兩個(gè)電路值，故在調(diào)基和調(diào)發(fā)這兩個(gè)電路中，晶體管與振蕩回路作部分耦合。中，晶體管與振蕩回路作部分耦合。 調(diào)基電路振蕩頻率在調(diào)基電路振蕩頻率在較寬的范圍改變時(shí)，較寬的范圍改變時(shí)，振幅比較平衡。振幅比較平衡。調(diào)集電路在高頻輸出方面比調(diào)集電路在高頻輸出方面比其它兩種電路穩(wěn)定，而且幅其它兩種電路穩(wěn)定，而且幅度較大，諧波成分較小。度較大，諧波成分較小?；ジ旭詈匣ジ旭詈螸C振蕩器振蕩器n為了保證正反饋，互感耦合線圈的同名端必須正確n共基同極性n共發(fā)反極性n例：例：n畫出下頁圖畫出下頁圖(a)(a)和圖和圖(b

33、)(b)互感反饋振蕩器的高頻等互感反饋振蕩器的高頻等效電路。要使電路能夠產(chǎn)生振蕩，請(qǐng)注明互感線效電路。要使電路能夠產(chǎn)生振蕩，請(qǐng)注明互感線圈同名端的位置。圈同名端的位置。 旁路電容短路 eR1R2RCCV0CoCbCeCovTLC CLn共發(fā)放大器是反向放大器，因此從輸出端（VCE）取 反饋到輸入端（VBE）時(shí)，要反極性 a 圖耦合電容短路 0CeC1R2ReRCCVbC321CL b 圖 eR321CLn共基放大器是同向放大器，因此從輸出端（VCB）取 反饋到輸入端（VEB）時(shí)，本身就是正反饋互感耦合振蕩電路互感耦合振蕩電路振蕩條件：用振蕩條件：用瞬時(shí)極瞬時(shí)極性法性法判斷是否為正反判斷是否為正

34、反饋。饋。1 方法：先判斷放大器的種類，找到輸入信號(hào)方法：先判斷放大器的種類，找到輸入信號(hào)(反饋信號(hào)反饋信號(hào))和輸出信號(hào)和輸出信號(hào)(LC回路兩端回路兩端)的位置；假設(shè)輸入信號(hào)為正的位置；假設(shè)輸入信號(hào)為正（即假設(shè)（即假設(shè)輸入端對(duì)參考點(diǎn)的電位為輸入端對(duì)參考點(diǎn)的電位為+），按信號(hào)傳輸方向），按信號(hào)傳輸方向依次判斷極性，直到判斷出反饋信號(hào)的極性。若反饋信依次判斷極性，直到判斷出反饋信號(hào)的極性。若反饋信號(hào)和輸入極性相同為正反饋，極性相反為負(fù)反饋；號(hào)和輸入極性相同為正反饋，極性相反為負(fù)反饋；CL101振蕩頻率：2 3 4 5 用用瞬時(shí)極性法瞬時(shí)極性法判斷圖判斷圖4-6能否振蕩能否振蕩(是否為正反饋是否為正

35、反饋)1 23 4 5 都是正反饋都是正反饋總結(jié)：互感耦合反饋振蕩器通過互感（變總結(jié)：互感耦合反饋振蕩器通過互感（變壓器）進(jìn)行反饋，用同名端來保證正反饋。壓器）進(jìn)行反饋，用同名端來保證正反饋。1 2 3 456 互感耦合振蕩器的優(yōu)缺點(diǎn)互感耦合振蕩器的優(yōu)缺點(diǎn)電路結(jié)構(gòu)比較簡單、易起振、易調(diào)節(jié)振蕩頻電路結(jié)構(gòu)比較簡單、易起振、易調(diào)節(jié)振蕩頻 率、輸出電壓較大。率、輸出電壓較大。由于分布電容的存在以及變壓器的存在，振蕩由于分布電容的存在以及變壓器的存在，振蕩 頻率不高，頻率的穩(wěn)定度也不是很高。頻率不高，頻率的穩(wěn)定度也不是很高。 在高頻段較少使用。在高頻段較少使用。一般應(yīng)用于中、短波波段。一般應(yīng)用于中、短波

36、波段。 課堂練習(xí)課堂練習(xí)n作業(yè)題作業(yè)題4-3分析：分析：1)三極管為共基接法三極管為共基接法,并考慮到并考慮到LC兩端為輸出信號(hào)，兩端為輸出信號(hào)，故虛擬的輸入信號(hào)在射極故虛擬的輸入信號(hào)在射極,輸出信號(hào)在集電極輸出信號(hào)在集電極.2)振蕩器的反饋信號(hào)與輸入信號(hào)在同一點(diǎn)振蕩器的反饋信號(hào)與輸入信號(hào)在同一點(diǎn).依據(jù)以依據(jù)以上上2點(diǎn)可找到三個(gè)信號(hào)的位置點(diǎn)可找到三個(gè)信號(hào)的位置ivFvov3)從輸入信號(hào)出發(fā)從輸入信號(hào)出發(fā),按信號(hào)傳輸方向依次判斷瞬時(shí)按信號(hào)傳輸方向依次判斷瞬時(shí)極性極性, 電路要振蕩電路要振蕩,輸入信號(hào)與反饋信號(hào)必須同相。輸入信號(hào)與反饋信號(hào)必須同相。根據(jù)變壓器兩端的極性判斷同名端根據(jù)變壓器兩端的極性

37、判斷同名端1 2 3 4 . .1)三極管為共基接法三極管為共基接法,并考慮到并考慮到LC兩端為輸出信號(hào)，兩端為輸出信號(hào)，故虛擬的輸入信號(hào)在集電極故虛擬的輸入信號(hào)在集電極,輸出信號(hào)在射極輸出信號(hào)在射極.2)振蕩器的反饋信號(hào)與輸入信號(hào)在同一點(diǎn)振蕩器的反饋信號(hào)與輸入信號(hào)在同一點(diǎn).依據(jù)以依據(jù)以上上2點(diǎn)可找到三個(gè)信號(hào)的位置點(diǎn)可找到三個(gè)信號(hào)的位置ivFvov3)從輸入信號(hào)出發(fā)從輸入信號(hào)出發(fā),按信號(hào)傳輸方向依次判斷瞬時(shí)按信號(hào)傳輸方向依次判斷瞬時(shí)極性極性, 電路要振蕩電路要振蕩,輸入信號(hào)與反饋信號(hào)必須同相。輸入信號(hào)與反饋信號(hào)必須同相。根據(jù)變壓器兩端的極性判斷同名端根據(jù)變壓器兩端的極性判斷同名端1 2 4 5

38、 .3 1)三極管為共基接法三極管為共基接法,并考慮到并考慮到LC兩端為輸出信號(hào)，兩端為輸出信號(hào)，故虛擬的輸入信號(hào)在射極故虛擬的輸入信號(hào)在射極,輸出信號(hào)在集電極輸出信號(hào)在集電極.2)振蕩器的反饋信號(hào)與輸入信號(hào)在同一點(diǎn)振蕩器的反饋信號(hào)與輸入信號(hào)在同一點(diǎn).依據(jù)以依據(jù)以上上2點(diǎn)可找到三個(gè)信號(hào)的位置點(diǎn)可找到三個(gè)信號(hào)的位置ivFvov1 2 3 4 . .3)從輸入信號(hào)出發(fā)從輸入信號(hào)出發(fā),按信號(hào)傳輸方向依次判斷瞬時(shí)按信號(hào)傳輸方向依次判斷瞬時(shí)極性極性, 電路要振蕩電路要振蕩,輸入信號(hào)與反饋信號(hào)必須同相。輸入信號(hào)與反饋信號(hào)必須同相。根據(jù)變壓器兩端的極性判斷同名端根據(jù)變壓器兩端的極性判斷同名端1)三極管為共射

39、接法三極管為共射接法,并考慮到并考慮到LC兩端為輸出信號(hào)，兩端為輸出信號(hào)，故虛擬的輸入信號(hào)在集電極故虛擬的輸入信號(hào)在集電極,輸出信號(hào)在基極輸出信號(hào)在基極.2)振蕩器的反饋信號(hào)與輸入信號(hào)在同一點(diǎn)振蕩器的反饋信號(hào)與輸入信號(hào)在同一點(diǎn).依據(jù)以依據(jù)以上上2點(diǎn)可找到三個(gè)信號(hào)的位置點(diǎn)可找到三個(gè)信號(hào)的位置3)從輸入信號(hào)出發(fā)從輸入信號(hào)出發(fā),按信號(hào)傳輸方向依次判斷瞬時(shí)按信號(hào)傳輸方向依次判斷瞬時(shí)極性極性, 電路要振蕩電路要振蕩,輸入信號(hào)與反饋信號(hào)必須同相。輸入信號(hào)與反饋信號(hào)必須同相。根據(jù)變壓器兩端的極性判斷同名端根據(jù)變壓器兩端的極性判斷同名端ivFvov1 4 .23說明：假設(shè)某一說明：假設(shè)某一瞬間輸入端瞬間輸入端

40、1對(duì)參對(duì)參考點(diǎn)為考點(diǎn)為+，則可，則可知基極知基極2對(duì)參考點(diǎn)對(duì)參考點(diǎn)為為-。答案答案. . .(a)共基調(diào)集型共基調(diào)集型(b)共基調(diào)射型共基調(diào)射型(c)共基調(diào)集型共基調(diào)集型(d)共射調(diào)基型共射調(diào)基型1、電容反饋振蕩電路、電容反饋振蕩電路原理圖原理圖交流通路交流通路三點(diǎn)式（三端式）三點(diǎn)式（三端式） 振振 蕩蕩 器器晶體管三個(gè)極分別連接于回路電容的三端晶體管三個(gè)極分別連接于回路電容的三端+-iU-+ceUI-+fUiUfUceU0190的相位的相位ceceUICjUII0229011的相位的相位IUCjICjIUff能振蕩同相ifUU 用瞬時(shí)極性法分析用瞬時(shí)極性法分析其交流通路是否滿足其交流通路是否

41、滿足相位平衡條件，即分相位平衡條件，即分析電路是否為正反饋。析電路是否為正反饋。2、電感反饋振蕩電路、電感反饋振蕩電路原理圖原理圖交流通路交流通路注意：交流通路中沒有畫出注意：交流通路中沒有畫出Rb1 、 Rb2 、 RL 晶體管三個(gè)極分別連接于回路電感的三端晶體管三個(gè)極分別連接于回路電感的三端ceb+-iU-+ceUI-+fUiUfUceU0190/的相位的相位ceceUILjUII0290的相位的相位IULjIUff能振蕩同相ifUU 用瞬時(shí)極性法分析用瞬時(shí)極性法分析其交流通路是否滿足其交流通路是否滿足相位平衡條件，即分相位平衡條件，即分析電路是否為正反饋。析電路是否為正反饋。LC三點(diǎn)式振

42、蕩器相位平衡條件的判斷準(zhǔn)則三點(diǎn)式振蕩器相位平衡條件的判斷準(zhǔn)則組成原則（組成原則（相位判劇相位判?。?由由LCLC回路引出回路引出三個(gè)端點(diǎn)三個(gè)端點(diǎn)分別與晶體管的分別與晶體管的三個(gè)電極三個(gè)電極相連構(gòu)成相連構(gòu)成, , 稱為三端式稱為三端式( (又稱三點(diǎn)式又稱三點(diǎn)式) ) 振蕩器振蕩器 圖中由電抗元件圖中由電抗元件 、 、 構(gòu)成了決定振蕩頻率構(gòu)成了決定振蕩頻率的的并聯(lián)諧振回路并聯(lián)諧振回路，同時(shí)也充當(dāng)了正反饋網(wǎng)絡(luò)，同時(shí)也充當(dāng)了正反饋網(wǎng)絡(luò)圖中可見，圖中可見，除晶體管除晶體管外還有三外還有三個(gè)電抗元個(gè)電抗元件件+-Uc-+UbX1X2X3?首先，回路要諧振，即在諧振頻率處回路應(yīng)呈純電阻性首先，回路要諧振，即

43、在諧振頻率處回路應(yīng)呈純電阻性, , 因而有：因而有：Ic.VUb.Uc.X2X1X3I.0321XXX1212XXIjXIjXUUFCb ?；蚍Q為或稱為“射同余異射同余異” nFA2321XXX Xbe 必須與必須與 Xce 同性質(zhì)同性質(zhì)，才能保證才能保證 與與 反相反相。 歸結(jié)起來，歸結(jié)起來，Xbe和和Xce性質(zhì)相同性質(zhì)相同；Xcb 和和Xce、Xbe性質(zhì)相反性質(zhì)相反。這這就是三點(diǎn)式振蕩器的相位判據(jù)就是三點(diǎn)式振蕩器的相位判據(jù)。也可以這樣來記憶，。也可以這樣來記憶，與發(fā)射極與發(fā)射極相連接的兩個(gè)電抗性質(zhì)相同，另一個(gè)電抗則性質(zhì)相反相連接的兩個(gè)電抗性質(zhì)相同，另一個(gè)電抗則性質(zhì)相反?；蚍Q為或稱為“射同余

44、異射同余異” fUoU三點(diǎn)式振蕩器相位平衡條件的判斷準(zhǔn)則：三點(diǎn)式振蕩器相位平衡條件的判斷準(zhǔn)則：+-iU-+ceUI-+fU按照三端式振蕩器的組成原則，三端式振蕩器有兩種基本按照三端式振蕩器的組成原則，三端式振蕩器有兩種基本電路電路, , 如圖所示。如圖所示。LC2C1V(a)CL2L1V(b)X2X1X3X3X1X2(a) 電容反饋振蕩器電容反饋振蕩器; (b) 電感反饋振蕩器電感反饋振蕩器 圖圖 (a) 稱為電容反饋（電容三端式）振蕩器稱為電容反饋（電容三端式）振蕩器, 也稱為也稱為考必茲考必茲(Colpitts)振蕩器振蕩器 圖圖 (b) 稱為電感反饋（電感三端式）振蕩器，又稱為稱為電感反

45、饋（電感三端式）振蕩器，又稱為哈特萊哈特萊(Hartley)振蕩器振蕩器二、二、 電容三端式振蕩器電容三端式振蕩器R1、R2、Re 為為直流偏置電阻；振蕩產(chǎn)直流偏置電阻；振蕩產(chǎn)生后作為自偏壓電阻，穩(wěn)幅作用。生后作為自偏壓電阻，穩(wěn)幅作用。Lc高頻扼流圈，防止電源旁路高頻扼流圈，防止電源旁路Ce旁路電容旁路電容、Cb 隔直流電容隔直流電容L 、C1、C2 構(gòu)成諧振回路，決定振構(gòu)成諧振回路，決定振蕩頻率：蕩頻率：1210)11(1CCCLCcCbR2R1R2ReCeC1C2LLCUCC 起振條件起振條件 分析是否滿足起振條分析是否滿足起振條件件10FA分析起振條件時(shí)可以利用分析起振條件時(shí)可以利用高頻

46、小信號(hào)放大器的分析高頻小信號(hào)放大器的分析法。法。首先由交流通路畫高首先由交流通路畫高頻小信號(hào)等效電路，然后頻小信號(hào)等效電路，然后再計(jì)算：再計(jì)算：,2211ieoeCCCCCCYyUYUyUUfeiifeic/)/(YgyAfe/0反饋系數(shù)：反饋系數(shù)：211211CCCjICjIUUFcf一般有：反饋系數(shù)越大，越容易起振。一般有：反饋系數(shù)越大，越容易起振。gFgCCyFAfe11120電壓增益：電壓增益：起振條件：起振條件：振幅起振條件：振幅起振條件：)(11120120iefegpgggFgFgCCyFALoeieFggggFLoe)(10第一項(xiàng)表示第一項(xiàng)表示F越大，越容易起振，第二項(xiàng)表示越大

47、，越容易起振，第二項(xiàng)表示gie和和F越大，越越大，越不容易起振不容易起振振蕩頻率振蕩頻率LC102121CCCCC2121CCCCCLC10也可以由交流通路近似計(jì)算：也可以由交流通路近似計(jì)算：電容反饋三端電路的優(yōu)點(diǎn)：電容反饋三端電路的優(yōu)點(diǎn)：1）振蕩波形好）振蕩波形好2）工作頻率可以做得較高）工作頻率可以做得較高 可直接利用振蕩管的輸出、輸入電容作為回路的振蕩電容可直接利用振蕩管的輸出、輸入電容作為回路的振蕩電容; 它的工作頻率可做到幾十它的工作頻率可做到幾十MHz到幾百到幾百M(fèi)Hz的甚高頻波段。的甚高頻波段。 主要是由于其反饋支路采用了電容元件，高頻時(shí)電抗小，主要是由于其反饋支路采用了電容元件

48、，高頻時(shí)電抗小，能較好的濾除高次諧波。若直接采用極間電容代替回路電容，能較好的濾除高次諧波。若直接采用極間電容代替回路電容，工作頻率可以提高很多。工作頻率可以提高很多。電路的缺點(diǎn)：頻率可調(diào)范圍有限電路的缺點(diǎn)：頻率可調(diào)范圍有限. 因?yàn)檎{(diào)因?yàn)檎{(diào)C1或或C2來改變振蕩頻率時(shí)，反饋系數(shù)也將改變，來改變振蕩頻率時(shí)，反饋系數(shù)也將改變，影響起振條件。影響起振條件。 三三 電感反饋振蕩器電感反饋振蕩器 下圖是一電感反饋振蕩器的實(shí)際電路，交流等效電路和高頻等效電路下圖是一電感反饋振蕩器的實(shí)際電路，交流等效電路和高頻等效電路 。原理圖原理圖交流通路交流通路+-iU-+ceU-+fU緊耦合時(shí)，反饋系數(shù)為線圈匝數(shù)比緊

49、耦合時(shí)，反饋系數(shù)為線圈匝數(shù)比MLMLUUFFgFggyFZyTLCfieLoefecefe12022112MLLL,1其中閉環(huán)增益其中L1L2Cu0uiCL2L1giegoegLgieUiUfU0gmUiZce拆環(huán)等效電路拆環(huán)等效電路通過改變回路電容調(diào)通過改變回路電容調(diào)整頻率時(shí)，基本不影整頻率時(shí)，基本不影響響F；但產(chǎn)生信號(hào)的頻；但產(chǎn)生信號(hào)的頻率較低；由于反饋電率較低；由于反饋電壓取自壓取自L2，使輸出含，使輸出含有較大的諧波電壓。有較大的諧波電壓。 yfe=gm12NNF 振蕩器的振蕩頻率振蕩器的振蕩頻率LC101 式中的式中的L為回路的總電感：為回路的總電感：MLLL221)(1|1|22L

50、oeiefeieLoefegggpFyFgpggy有ieLoefeFgggFy)(1|+-iU-+ceU-+fU哈特萊電路的優(yōu)點(diǎn)：哈特萊電路的優(yōu)點(diǎn)： 1、容易起振容易起振；電路的缺點(diǎn)：電路的缺點(diǎn)：1、振蕩波形不好振蕩波形不好; ;2、振蕩頻率不能過高振蕩頻率不能過高. .2、振蕩頻率調(diào)節(jié)方便振蕩頻率調(diào)節(jié)方便. 只要調(diào)整電容只要調(diào)整電容C的大小即可的大小即可, 而且而且C的改變基本上的改變基本上 不影響電路的反饋系數(shù)不影響電路的反饋系數(shù)。 電感三點(diǎn)式與電容三點(diǎn)式的比較電感三點(diǎn)式與電容三點(diǎn)式的比較1.振蕩頻率：振蕩頻率： 相對(duì)而言，電感三點(diǎn)式的相對(duì)而言，電感三點(diǎn)式的振蕩頻率更低振蕩頻率更低。因?yàn)殡?/p>

51、感三。因?yàn)殡姼腥c(diǎn)式中極間電容點(diǎn)式中極間電容Cie、Coe與與L1、L2 并聯(lián)并聯(lián)， Cie、Coe大小與頻大小與頻率有關(guān)，若頻率太高可能導(dǎo)率有關(guān)，若頻率太高可能導(dǎo)致支路的電抗特性發(fā)生變化致支路的電抗特性發(fā)生變化從而不能振蕩。從而不能振蕩。 而電容三點(diǎn)式中極間電容而電容三點(diǎn)式中極間電容Cie、Coe與與C1、C2 并聯(lián)并聯(lián)，支路，支路的電抗特性不會(huì)變化。的電抗特性不會(huì)變化。電感三點(diǎn)式與電容三點(diǎn)式的比較電感三點(diǎn)式與電容三點(diǎn)式的比較2.振蕩電壓波形：振蕩電壓波形： 相對(duì)而言，電感三點(diǎn)式的輸相對(duì)而言，電感三點(diǎn)式的輸出出波形較差波形較差，失真較大。因?yàn)?，失真較大。因?yàn)樗抢盟抢秒姼蟹答侂姼蟹答仯?/p>

52、而電感對(duì)，而電感對(duì)高次諧波呈高阻抗，所以反饋高次諧波呈高阻抗，所以反饋電壓中高次分量多，波形差。電壓中高次分量多，波形差。 而電容三點(diǎn)式是利用而電容三點(diǎn)式是利用電容反電容反饋饋，因?yàn)殡娙輰?duì)高次諧波呈，因?yàn)殡娙輰?duì)高次諧波呈低阻抗，所以反饋電壓中高低阻抗，所以反饋電壓中高次分量少，波形更好。次分量少，波形更好。電容反饋三點(diǎn)式電容反饋三點(diǎn)式 （考畢茲）（考畢茲）電感反饋三點(diǎn)式電感反饋三點(diǎn)式（哈特萊）（哈特萊）反饋電壓取自反饋電壓取自反饋元件對(duì)高反饋元件對(duì)高次諧波呈現(xiàn)的次諧波呈現(xiàn)的阻抗特性阻抗特性輸出波形輸出波形振蕩頻率振蕩頻率優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)例：判斷下圖電路能否振蕩，若能振蕩，說明例：判斷下圖電路能否振蕩，

53、若能振蕩，說明振蕩的條件和振蕩器的類型。振蕩的條件和振蕩器的類型。分析：分析：,)(321串聯(lián)CLXLXLXabcbece,)(321串聯(lián)LCXCXCXbbcbece呈容性時(shí)能振蕩當(dāng)CL3呈感性時(shí)能振蕩當(dāng)LC3為電感三點(diǎn)式振蕩器為電容三點(diǎn)式振蕩器,)(312并聯(lián)LCXCXCXcbcbece呈感性時(shí)能振蕩當(dāng)3LCcbCcbbcbeceCXCLXCLXd,)(1122并聯(lián)并聯(lián)感性時(shí)能振蕩呈、當(dāng)2211CLCL為電感三點(diǎn)式振蕩器為電容三點(diǎn)式振蕩器(e)經(jīng)判斷滿足相位平衡經(jīng)判斷滿足相位平衡條件，故能振蕩，為共條件，故能振蕩，為共基調(diào)射型互感耦合振蕩基調(diào)射型互感耦合振蕩器。器。1 41 2345 (f)

54、經(jīng)判斷滿足相位平衡經(jīng)判斷滿足相位平衡條件，故能振蕩，為共條件，故能振蕩，為共射調(diào)基型互感耦合振蕩射調(diào)基型互感耦合振蕩器。器。2 3 5 6 例例1：min0213)2( ,1:,50,300,100AFfuHLpFCpFC所需的最小放大倍數(shù)）為維持振蕩，放大器（求反饋系數(shù)）振蕩頻率（求考畢茲電路見圖，已知MHzCCCCLf2161030010100103001010010502121) 1 (12121212621210333. 011)2(2112CCCjCjUUUUFcebeof因?yàn)槭枪采浞糯螅?1) 3(minFA解：解：例例2：系？與回路諧振頻率有何關(guān)振蕩頻率種情況是否都能振蕩，試分析

55、上述），（）（種情況：設(shè)有以下蕩器的等效電路，圖示是一個(gè)三回路的振03322113322112212fCLCLCLCLCLCL性見上圖串聯(lián)諧振回路的阻抗特）（射同余異則三端式振蕩器的組成原知識(shí)點(diǎn)：LC2:) 1 (333222111222，解：設(shè)fff為電容三端式振蕩器。呈感性呈容性，、此時(shí)時(shí)能振蕩滿足）（,23322113021321332211CLCLCLfffffffCLCLCL時(shí)能振蕩，滿足）（30213213322111fffffffCLCLCL為電感三端式振蕩器呈容性呈感性、此時(shí),332211CLCLCLRL+UCCRbRbCbCc2CLCc1C1C2Luiu0uf-UBBI0VT

56、1VT2四、四、 其它其它LC振蕩器簡介振蕩器簡介1、差分對(duì)振蕩器、差分對(duì)振蕩器212111CCCCLg 2、集成、集成LC振蕩器振蕩器VT14VT1VT2VT3VT4VT5VT6VT7VT8VT9VT10VT11VT12VT13VD2VD1LCCbUCC輸輸出圖是下圖是CE1648單片集成振蕩器的內(nèi)部電路。單片集成振蕩器的內(nèi)部電路。 由由VT10VT14組組成直流饋電電路；成直流饋電電路；VT7、VT8、VT9及外接的及外接的LC并聯(lián)并聯(lián)回路構(gòu)成差分振回路構(gòu)成差分振蕩器；蕩器；VT4、VT5組成共射組成共射共基共基放大器，對(duì)放大器，對(duì)VT8的的集電極輸出電壓集電極輸

57、出電壓進(jìn)行放大，進(jìn)行放大，VT2、VT3組成第二級(jí)差組成第二級(jí)差分放大，最后經(jīng)分放大，最后經(jīng)射隨器射隨器VT1輸出。輸出。 VT6組成直流負(fù)反饋電路，當(dāng)組成直流負(fù)反饋電路，當(dāng)VT8輸出電壓增大時(shí)，輸出電壓增大時(shí)，VT6集電極直流電壓減小，使差分振蕩器恒流源集電極直流電壓減小，使差分振蕩器恒流源I0減小，跨導(dǎo)減小，跨導(dǎo)gm減小，限制輸出電壓的增大，提高輸出振幅的穩(wěn)定性。減小，限制輸出電壓的增大，提高輸出振幅的穩(wěn)定性。振蕩器的工作頻率：振蕩器的工作頻率：)(11igCCL Ci是是CE1648第第10、12腳間的輸入電容，典型值為腳間的輸入電容，典型值為6pF。當(dāng)。當(dāng)fg=100MHz時(shí)，時(shí)，C1

58、取值為取值為17pF，L1取值約取值約0.22 H；當(dāng)；當(dāng)fg=10MHz時(shí)，時(shí)，C1取值為取值為15150pF，L1取值約取值約2.72 H。 外部連接電路。如圖所示外部連接電路。如圖所示 1234567891011121314+5V+9VLC0.1 0.1 輸出輸出CE1468設(shè)實(shí)際工作頻率為設(shè)實(shí)際工作頻率為f，標(biāo)稱頻率為標(biāo)稱頻率為fc絕對(duì)頻率偏差：絕對(duì)頻率偏差：相對(duì)頻率偏差：相對(duì)頻率偏差：第四節(jié)第四節(jié) LC振蕩器的頻率穩(wěn)定度振蕩器的頻率穩(wěn)定度ccccffffffff頻率穩(wěn)定度頻率穩(wěn)定度(單位時(shí)間內(nèi)的頻率變化單位時(shí)間內(nèi)的頻率變化)：在一定時(shí)間間隔內(nèi)振蕩在一定時(shí)間間隔內(nèi)振蕩頻率的相對(duì)變化量，

59、即頻率的相對(duì)變化量，即時(shí)間間隔）(ccfff 頻率穩(wěn)定度是振蕩器最重要的性能指標(biāo)之一。頻率穩(wěn)定是指頻率穩(wěn)定度是振蕩器最重要的性能指標(biāo)之一。頻率穩(wěn)定是指當(dāng)外界條件發(fā)生變化時(shí)，振蕩器的實(shí)際工作頻率與標(biāo)稱頻率間當(dāng)外界條件發(fā)生變化時(shí)，振蕩器的實(shí)際工作頻率與標(biāo)稱頻率間的偏差盡可能小。的偏差盡可能小。一、頻率穩(wěn)定度的概念一、頻率穩(wěn)定度的概念 對(duì)頻率穩(wěn)定度的要求視用途而異，一般的短波、超對(duì)頻率穩(wěn)定度的要求視用途而異，一般的短波、超短波發(fā)射機(jī)的相對(duì)頻穩(wěn)度為短波發(fā)射機(jī)的相對(duì)頻穩(wěn)度為10-410-5數(shù)量級(jí)；電視發(fā)射數(shù)量級(jí)；電視發(fā)射機(jī)為機(jī)為10-7數(shù)量級(jí)；衛(wèi)星通信發(fā)射機(jī)為數(shù)量級(jí)；衛(wèi)星通信發(fā)射機(jī)為10-910-11數(shù)

60、量級(jí)。數(shù)量級(jí)。普通信號(hào)發(fā)生器為普通信號(hào)發(fā)生器為10-410-5數(shù)量級(jí)，高精度信號(hào)發(fā)生器數(shù)量級(jí)，高精度信號(hào)發(fā)生器為為10-710-9數(shù)量級(jí)。用于國家時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)的頻率源，要求數(shù)量級(jí)。用于國家時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)的頻率源，要求在在10-12數(shù)量級(jí)。數(shù)量級(jí)。一一般般按按時(shí)時(shí)間間的的長長短短不不同同, ,通通常?？煽煞址譃闉槿N種頻頻率率穩(wěn)穩(wěn)定定度度: :時(shí)間間隔cffmax 據(jù)時(shí)間間隔的不同分為長期據(jù)時(shí)間間隔的不同分為長期(天天)、短期短期(小時(shí)小時(shí))和瞬時(shí)和瞬時(shí)(秒秒)頻率穩(wěn)定度。頻率穩(wěn)定度。二、二、 LC振蕩器的頻率穩(wěn)定度的表達(dá)式振蕩器的頻率穩(wěn)定度的表達(dá)式其中，其中， Y是晶體管正向傳輸導(dǎo)納是晶體管正向傳輸導(dǎo)