高頻第4章正弦波振蕩器1反饋振蕩器的原理課件

第4章正弦波振蕩器

(1)反饋振蕩器原理及平衡狀態(tài)的穩(wěn)定條件4.1反饋振蕩器的原理4.1.1原理分析4.1.2平衡條件4.1.3起振條件和穩(wěn)定條件作業(yè)：4-1、4-21.集電極饋電電路根據(jù)直流電源連接方式的不同，集電極饋電電路又分為串聯(lián)饋電和并聯(lián)饋電兩種。3.4.1直流饋電電路LCC1LC+VCCALCCC1+VCCLC2(a)

串饋(b)

并饋3.4高頻功率放大器的實(shí)際電路

管外電路由二部分組成：直流饋電電路和濾波匹配網(wǎng)絡(luò)串饋電路指直流電源VCC、負(fù)載回路(匹配網(wǎng)絡(luò))、功率管三者首尾相接的一種直流饋電電路。C’、L’為低通濾波電路，A點(diǎn)為高頻地電位，既阻止電源VCC中的高頻成分影響放大器的工作，又避免高頻信號(hào)在LC負(fù)載回路以外不必要的損耗。C’、L’的選取原則為

1/C’＜回路阻抗R’1/(50~100)

ωL’＞1/C’(50~100)(2)

并饋電路指直流電源VCC、負(fù)載回路(匹配網(wǎng)絡(luò))、功率管三者為并聯(lián)連接的一種饋電電路。如圖L’為高頻扼流圈，C1為高頻旁路電容，C2為隔直流通高頻電容，LC、C1、C2的選取原則與串饋電路基本相同。2.基極饋電電路基極饋電電路也分串饋和并饋兩種?；鶚O偏置電壓Eb可以單獨(dú)由穩(wěn)壓電源供給，也可以由集電極電源EC分壓供給。在功放級(jí)輸出功率大于1W時(shí)，基極偏置常采用自給偏置、固定偏置或零偏置電路。(a)電路基極零偏，集電極串饋。輸出匹配電路為π型電路。輸入、輸出阻抗為50Ω。（b）電路采用VMOS場(chǎng)效應(yīng)管，柵極為并饋，電阻偏置；漏極為串饋。輸出匹配電路π型電路。輸入、輸出阻抗為50Ω。振蕩器——就是自動(dòng)地將直流能量轉(zhuǎn)換為具有一定波形參數(shù)的交流振蕩信號(hào)的裝置。和放大器一樣也是能量轉(zhuǎn)換器。它與放大器的區(qū)別在于，不需要外加信號(hào)的激勵(lì)，其輸出信號(hào)的頻率，幅度和波形僅僅由電路本身的參數(shù)決定。振蕩器分類正弦振蕩低頻正弦振蕩器高頻正弦振蕩器微波振蕩器非正弦波振蕩器矩形波振蕩器三角波振蕩器鋸齒波振蕩器5.1概述

討論內(nèi)容:從振蕩原理入手研究振蕩器判據(jù)、尋求振蕩條件的分析方法，討論各種振蕩電路，基本線索是振蕩器的頻率穩(wěn)定度。由圖得到閉環(huán)電壓放大倍數(shù)為反饋網(wǎng)絡(luò)的電壓反饋系數(shù)為所以有4.1反饋振蕩器的原理反饋型振蕩器原理方框圖4.1.1反饋振蕩器的原理分析放大器開(kāi)環(huán)電壓放大倍數(shù)為稱為反饋系統(tǒng)的環(huán)路增益。相位條件：振幅（起振）條件為：相位（起振）條件為：

要使振蕩器能夠起振，在剛接通電源后，當(dāng)達(dá)到平衡時(shí)，

。這就是振蕩器振幅平衡條件。振幅(平衡)條件：4.1.2平衡條件

在平衡狀態(tài)下，電源供給的能量正好抵消整個(gè)環(huán)路損耗的能量，平衡時(shí)輸出幅度不再變化。因此，振幅平衡條件決定了振蕩器輸出幅度的大小。又因?yàn)榄h(huán)路只有在某一頻率上才能滿足相位平衡條件，因此，相位平衡條件決定了振蕩器的頻率。4.1.3起振條件

由圖可見(jiàn)，A的變化趨勢(shì)必須同振幅變化的趨勢(shì)相反即如果晶體管的工作點(diǎn)選的太低，反饋系數(shù)又太小，這時(shí)可能出現(xiàn)二個(gè)交點(diǎn)Q’和Q，Q’是不穩(wěn)定的平衡點(diǎn)。Q是穩(wěn)定的平衡點(diǎn)，符合。相位平衡的穩(wěn)定條件

電壓的波動(dòng)或工作點(diǎn)的變化會(huì)使晶體管正向傳輸導(dǎo)納的相角發(fā)生變化，導(dǎo)致頻率的變化。設(shè)△φT＞0，即反饋電壓相位超前輸入電壓，相當(dāng)于提前給回路補(bǔ)充能量，振蕩頻率就增加了。反之，振蕩頻率就下降了。即為了使振蕩器的相位平衡條件穩(wěn)定，必須使得頻率變化時(shí)產(chǎn)生相反方向的相位變化，以補(bǔ)償外因引起的相位變化。因此，相位平衡的穩(wěn)定條件是：當(dāng)<<，<<時(shí)，因此，相位平衡的穩(wěn)定條件為：并聯(lián)諧振回路的相頻特性（并聯(lián)諧振回路的相位特性正好保證了相位平衡的穩(wěn)定條件，且回路Q值越高，穩(wěn)頻能力越強(qiáng)。）反饋式振蕩器的振蕩條件：1、正反饋條件：2、振蕩器的幅度起振條件：3、振蕩器的幅度平衡條件：4、幅度平衡的穩(wěn)定條件：5、相位平衡的穩(wěn)定條件：分為共射和共基兩種類型，均得到廣泛應(yīng)用。兩者相比，共基電路的功率增益較小，輸入阻抗較低，所以難于起振，但截止頻率較高。此外，共基電路內(nèi)部反饋比較小，工作比較穩(wěn)定。三種互感耦合振蕩器以上三種電路，變壓器的同名端如圖所示。它必須滿足振蕩的相位條件，在此基礎(chǔ)上適當(dāng)調(diào)節(jié)反饋量M以滿足振蕩的振幅條件。下面利用“切環(huán)注入法”判斷電路是否滿足相位條件。(1)在電路中某一個(gè)合適的位置(往往是放大器的輸入端)把電路斷開(kāi)，(用X號(hào)表示)；(2)在斷開(kāi)出的一側(cè)(往往是放大器的輸入端)對(duì)地引入一個(gè)外加電壓源,該電壓源的頻率從低到高覆蓋回路的諧振頻率；(3)看經(jīng)過(guò)放大器反饋網(wǎng)絡(luò)之后轉(zhuǎn)回到斷開(kāi)處另一側(cè)對(duì)地的電壓是否與同相，為同相則其中必有某一個(gè)頻率滿足自激振蕩的相位條件(注意這里是實(shí)際方向)，電路有振蕩的可能。4.2LC振蕩器什么叫三點(diǎn)式振蕩器?所謂三點(diǎn)式振蕩器就是對(duì)于交流等效電路而言，由LC回路引出三個(gè)端點(diǎn)分別與晶體管三個(gè)電極相連的振蕩器。依靠電容產(chǎn)生反饋電壓構(gòu)成的振蕩器則稱為電容三點(diǎn)式振蕩器，又稱考畢茲振蕩器。依靠電感產(chǎn)生反饋電壓構(gòu)成的振蕩器則稱為電感三點(diǎn)式振蕩器，又稱哈特萊振蕩器。構(gòu)成三點(diǎn)式的基點(diǎn)是如何取出滿足相位條件的正反饋電壓。5.5.1構(gòu)成三點(diǎn)式振蕩器的原則(相位判據(jù))假設(shè):(1)不計(jì)晶體管的電抗效應(yīng)；(2)LC回路由純電抗元件組成，即為滿足相位條件，回路引出的三個(gè)端點(diǎn)應(yīng)如何與晶體管的三個(gè)電極相連接？

如圖所示，振蕩器的振蕩頻率十分接近回路的諧振頻率，于是有即5.5.25.5.35.5.1三點(diǎn)式振蕩器的相位判據(jù)∵放大器已經(jīng)倒相,即與差180°，所以要求反饋電壓必須與反相才能滿足相位條件，如圖5.5-1所示。5.5.45.5.2電容反饋振蕩器——考畢茲振蕩器圖所示電路是電容三點(diǎn)式的典型電路。LC回路的三個(gè)端點(diǎn)分別