高頻電子線路：第5章 正弦波振蕩器1

1、調(diào)制編碼解調(diào)譯碼現(xiàn)代通信系統(tǒng)1 .定義：用LC并聯(lián)諧振回路作為選頻和移相網(wǎng)絡(luò)的振蕩器LC回路有三個抽頭，分別與晶體管三個電極相連2 . 構(gòu)成原則：與射極相連的是同性質(zhì)電抗，不與射極相連的是異性質(zhì)電抗（可以證明滿足相位平衡條件）3 .工作原理：若電路設(shè)計正確（即處于軟激勵狀態(tài)），假設(shè)能起振，即可到達(dá)平衡并滿足穩(wěn)定條件 。對三點式振蕩器工作原理的討論，歸結(jié)為求振蕩器是否滿足振幅起振的問題 。電路組成法則射同基（集）反 在三點式電路中, 回路中與發(fā)射極相連接的兩個電抗元件必須為同性質(zhì), 另外一個電抗元件必須為異性質(zhì)。這就是三點式電路組成的相位判據(jù), 或稱為三點式電路的組成法則。 與發(fā)射極相連接的兩個

2、電抗元件同為電容時的三點式電路, 稱為電容三點式電路, 也稱為考畢茲(Colpitts)電路。 與發(fā)射極相連接的兩個電抗元件同為電感時的三點式電路, 稱為電感三點式電路, 也稱為哈特萊(Hartley)電路。三端式振蕩器電路 VBBVCCRb2/（Rb1Rb2）， RbRb1 / Rb2由圖5-2-7(a)可見：起振時，加在發(fā)射結(jié)上的偏置電壓VBE0即為靜態(tài)偏置電壓VBEQVBQVEQ ，其中，VBQVBBIBQRb，VEQIEQRe當(dāng)i增大到振蕩管具有非線性放大特性時，i的一部分進(jìn)入截止區(qū)，如圖5-2-7（b）所示可見：振蕩管的集電極電流（和相應(yīng)的基極電流）已不再是正弦波，而是失真的脈沖波，

3、因而，它們的平均值將大于靜態(tài)值，且隨i增大而增大，結(jié)果是VBo減小，相應(yīng)的VBEo=VBoVEo(VBo減小，VEo增加)減小。振蕩振幅增大時，加在發(fā)射結(jié)上的偏置電壓將自靜態(tài)值向截止方向移動，導(dǎo)致放大器增益即環(huán)路增益進(jìn)一步下降，從而進(jìn)一步提高了振蕩振幅穩(wěn)定性，如圖5-2-8中虛線所示。圖中，各條實線為偏置恒定時的環(huán)路增益特性。 電容三端式振蕩電路的起振條件 見圖5-2-10(C)根據(jù) 0（即B0）和 （即gmA）分別求得電容三端式振蕩器的相位起振條件為振幅起振條件為:在實際電路中，一般滿足:工程估算時，可近似認(rèn)為: （1） 振蕩角頻率（2） 振蕩起振條件的簡化時:由圖5-2-10(c)可見，p

4、2gi便是gi經(jīng)電容分壓器折算到集電極上的電導(dǎo)值。因而回路諧振時集電極上的總電導(dǎo)為 ，gm除以這個總電導(dǎo)值就是回路諧振時放大器的電壓增益 ,而p則是反饋網(wǎng)絡(luò)（由C1和組成）的反饋系數(shù) ，這樣，式（5-2-15b）又可表示為工程設(shè)計的分析如下:要保證起振條件，必須增大Av和Bfv。但增大Bfv ，p2gi也會增 大必然使Av減?。环粗嗳?；所以要增大T,p必須選的適中。提高三級管的ICQ可以增大gm,從而提高Av ；但不能過大否則 會過大，造成回路有載品質(zhì)因數(shù)過低，影響振蕩頻率的穩(wěn)定 性。一般ICQ取之（1-5）mA。 一般情況下：若選擇振蕩管fT大于振蕩頻率的5倍，RL又不太 ?。ù笥?k）,

5、且p取值適中，都可以滿足振幅起振的條件。將圖5-2-6（b）所示閉合環(huán)路在基極處開斷，如圖5-2-12（a）所示，則可看到，三極管接成共發(fā)組態(tài)，相應(yīng)的開環(huán)等效電路如圖5-2-12（b）所示，圖中：放大器在回路諧振時的增益 反饋系數(shù) 振幅起振條件為 當(dāng)1時，上式簡化為 結(jié)論：正如本小節(jié)開始部分提到的：閉合環(huán)路不論何處斷開，它們的振幅起振條件都是一樣的。不過，斷開點不同，放大器的組態(tài)和反饋網(wǎng)絡(luò)的組成就不同，相應(yīng)的放大器增益和反饋系數(shù)也就不同。 電容反饋式三端振蕩器(+)(-)(+)(+) 如果正反饋網(wǎng)絡(luò)由LC諧振回路中的電容分壓電路將輸出信號送回輸入回路，所形成的是電容反饋式三端振蕩器。C1C2L

6、C1C2L電路的特點:End變電容影響F，變電感不便。調(diào)整頻率不太方便輸出波形較好高次諧波反饋較弱，波形接近正弦波。頻率穩(wěn)定度較好分布電容和極間電容并聯(lián)于C1與C2兩端，被較大C1與C2 吸收。適用于較高的工作頻率甚至可只利用器件的輸入電容和輸出電容做回路電容。 如果正反饋網(wǎng)絡(luò)由LC 諧振回路中的電感分壓電路將輸出信號送回輸入回路，所形成的是電感反饋式三端振蕩器。電感反饋式三端振蕩器(+)(-)(+)(+)L1L2C電路的特點:容易起振變電容而不影響F。調(diào)整頻率方便振蕩波形不夠好高次諧波反饋較強，波形失真較大。不適于很高頻率工作分布電容和極間電容并聯(lián)于L1與L2兩端，F(xiàn)隨頻率變化而改變。L1L

7、2CEnd電容三點式與電感三點式振蕩器比較電容三點式振蕩器輸出波形好，工作頻率比較高 缺點是調(diào)整困難，起振困難電感三點式振蕩器起振容易，調(diào)整方便 缺點是輸出波形不好End舉例: 振蕩器的振蕩頻率應(yīng)低于L1和C1支路的串聯(lián)諧振頻率，此時，該支路呈容性，整個回路滿足電容三端的相位條件。振蕩器的振蕩頻率 評價振蕩器頻率的主要指標(biāo)有兩個，即：準(zhǔn)確度與穩(wěn)定度。振蕩器實際工作頻率f與標(biāo)稱頻率 f 0之間的偏差，稱為振蕩頻率準(zhǔn)確度。 通常分為絕對頻率準(zhǔn)確度與相對頻率準(zhǔn)確度兩種，其表達(dá)式為 振蕩器的頻率穩(wěn)定度是指在一定時間間隔內(nèi)，頻率準(zhǔn)確度的變化。根據(jù)所指定的時間間隔不同，頻率穩(wěn)定度可分為長期頻率穩(wěn)定度、短期

8、頻率穩(wěn)定度和瞬間頻率穩(wěn)定度三種。 影響振蕩頻率的有如下三種因素：）振蕩回路參數(shù)與;）回路電阻；（）有源器件的參數(shù)。1 、頻率穩(wěn)定度基本概念絕對頻差的平均值，稱為絕對頻率準(zhǔn)確度 振蕩頻率是根據(jù)相位平衡條件 主網(wǎng)絡(luò)相移 反饋網(wǎng)絡(luò)相移 并聯(lián)諧振網(wǎng)絡(luò)的相移確定 角頻率是 曲線與高度為 水平線相交點所對應(yīng)的角頻率放大管內(nèi)部相移 與 、 、 有關(guān)i ， 不變， 變a) 不變， 變2 、 頻率穩(wěn)定度的分析b) 不變， 變化ii ， 不變， 變a) 不變， 變b) 不變 ， 變化iii ， 不變， 變 結(jié)論：3 .提高頻率穩(wěn)定度的措施：減少外界因素的影響提高回路標(biāo)準(zhǔn)性1 . 頻率穩(wěn)定度與什么因素有關(guān)？因電感L值固定，要減少極間電容對回路的影響，所以應(yīng)提高回路電容值，又不影響振蕩性能。改進(jìn)型三點式振蕩器為了提高回路標(biāo)準(zhǔn)性，必須減小L和C的相對變化量。 在 L 和 C中，除了外加的集總電感和電容以外，還包括元件 和引線的分布電容和分布電感以及管子的極間電容等寄生參 量。減小L和C的相對變化量的措施是：采用高穩(wěn)定的集總電感和電容器，減小不穩(wěn)定的寄生參量及其在L和C中的比重以及采用溫度補償?shù)取?克拉潑振蕩器 a)電路 L不變，提高C1、C2的值，減小極間