射頻通信電路第七章振蕩器72

7.2LC

振蕩器7.2.1構(gòu)成LC振蕩器的兩個(gè)注意點(diǎn)——LC諧振回路（1）反饋電壓的提取——必須保證正反饋晶體管放大器構(gòu)成反饋型振蕩器的三個(gè)部分反饋網(wǎng)絡(luò)選頻網(wǎng)絡(luò)共基放大器共基——同相放大器ebc實(shí)數(shù)LC回路諧振純電阻正反饋第一頁，共三十一頁。共射放大器bec+_共射——反相放大器實(shí)數(shù)LC回路諧振純電阻負(fù)反饋必須注意反饋電壓提取，以保證正反饋思考題：該閉合環(huán)路是正反饋還是負(fù)反饋？第二頁，共三十一頁。（2）對LC回路Q值的影響保證選頻回路Q值高的必要性——提高頻率穩(wěn)定度反饋支路將晶體管放大器的輸入阻抗直接并聯(lián)在回路兩端問題：降低了回路Q解決方法：阻抗變換后接入回路阻抗變換方法①變壓器——

互感耦合LC振蕩器②

部分接入——

三點(diǎn)式LC振蕩器第三頁，共三十一頁。7.2.2互感LC

振蕩器電路構(gòu)成特點(diǎn)：①用變壓器進(jìn)行阻抗變換，以保證高Q

②注意變壓器同名端，以保證正反饋

共基組態(tài)變壓器同名端振蕩頻率共射組態(tài)變壓器同名端阻抗變換第四頁，共三十一頁。添加直流偏置①

NPN管，為保證工作于放大區(qū)，集電極直流電位最高，基極次之，發(fā)射極最低。③

線圈直流短路，電容直流開路，電源是交流地。②

采用基極電阻、分壓偏置，直流負(fù)反饋。④

大電容實(shí)現(xiàn)交流短路和隔直流思路：第五頁，共三十一頁。7.2.3三點(diǎn)式振蕩器電路構(gòu)成特點(diǎn)：①

用電抗部分接入進(jìn)行阻抗變換，以保證高Q

②注意電抗元件的放置，以保證正反饋電抗元件部分接入進(jìn)行阻抗變換形式：電容部分接入電感部分接入第六頁，共三十一頁。＋－＋－＋－共基組態(tài)——同相放大器＋－＋－回路諧振——純電阻振蕩頻率振蕩頻率共基組態(tài)三點(diǎn)式特征：①

反饋電壓取自相同電抗元件②阻抗變換：電容相同性質(zhì)電抗反饋電壓與輸入同相＋－第七頁，共三十一頁。共射組態(tài)三點(diǎn)式分析從相同電抗元件抽頭反饋從不同電抗元件抽頭反饋問題：應(yīng)如何放置電抗元件？反相——負(fù)反饋同相——正反饋L1L2第八頁，共三十一頁。1.推導(dǎo)構(gòu)成三點(diǎn)式振蕩器的一般規(guī)則晶體管和三個(gè)純電抗元件構(gòu)成振蕩器推導(dǎo)：滿足正反饋條件時(shí)，三個(gè)電抗元件

如何放置？解：代入晶體管等效電路，在X斷開，忽略晶體管極間電容、跨導(dǎo)的相移以及晶體管輸入阻抗對回路的影響由于振蕩頻率為回路中心頻率，所以是回路諧振阻抗，且結(jié)論：為保證與同相，電抗與必須同性質(zhì)

則：第九頁，共三十一頁。構(gòu)成三點(diǎn)式振蕩器的一般規(guī)則與發(fā)射極相聯(lián)的兩個(gè)電抗元件必須同性質(zhì)，而另一個(gè)電抗元件為異性。共射組態(tài)共基組態(tài)電容三點(diǎn)式

LC振蕩器電感三點(diǎn)式LC振蕩器第十頁，共三十一頁。2.三點(diǎn)式振蕩器性能分析計(jì)算環(huán)路增益、分析為滿足起振條件對電路參數(shù)的要求（1）分析直流偏置（2）畫交流通路圖原則：直流電源交流地大電容交流短路NPN管，電源為正，偏置電阻、、，交流旁路、隔直流。負(fù)載第十一頁，共三十一頁。（3）代入晶體管交流小信號等效電路（5）計(jì)算振蕩頻率振蕩頻率根據(jù)相位平衡

條件得出（略）②

振蕩頻率近似等于

回路中心頻率其中RP是回路空載Q0引入的等效電阻（4）將環(huán)路在X斷開并考慮輸入阻抗的影響第十二頁，共三十一頁。（6）分析振幅起振條件——T＝AF>1①

計(jì)算放大器負(fù)載輸入電導(dǎo)回路接入系數(shù)等效輸入電導(dǎo)（設(shè)部分接入支路為高Q）放大器負(fù)載電導(dǎo)其中②計(jì)算放大器增益③計(jì)算反饋系數(shù)第十三頁，共三十一頁。④

計(jì)算環(huán)路增益T滿足起振條件矛盾：①

由于，不能太大②

反饋系數(shù)F太大由于使增益減小增大接入系數(shù)，使回路Q降低——合理選擇工作點(diǎn)合理選擇反饋系數(shù)起振條件對電路參數(shù)的要求:提高增益A增大減小增大反饋系數(shù)第十四頁，共三十一頁。3.實(shí)際考慮考慮晶體管各參數(shù)及回路損耗的影響并按照相位平衡條件計(jì)算振蕩頻率（證明見課本）回路總電容回路中心頻率振蕩頻率由于振蕩頻率近似等于回路中心頻率第十五頁，共三十一頁。例7.2.1：設(shè)計(jì)圖示的考畢茲振蕩器。取回路電容，回路的固有諧振頻率：，k，已知：晶體管在共射狀態(tài)時(shí)的參數(shù)為線圈電感L=0.1H，空載品質(zhì)因數(shù)

求：（1）振蕩器的振蕩頻率。

（2）為保證順利起振?；芈返牟荒艿陀诙嗌?？由S共基輸入電阻因?yàn)?，所以放大器輸入電?dǎo)解：（1）用公式求振蕩頻率。首先計(jì)算共基等效電路參數(shù):第十六頁，共三十一頁。LC回路的諧振阻抗為振蕩頻率為代入數(shù)據(jù)由于負(fù)載電導(dǎo)為由已知條件求得回路總電容

由于，所以(因?yàn)椋┑谑唔摚踩豁?。?）由振幅起振條件分析回路振蕩器起振的振幅條件應(yīng)滿足：由于，對應(yīng)并聯(lián)諧振回路的最低諧振阻抗為

因此，為保證振幅起振條件，LC回路的最小空載Q為：已知，所以代入數(shù)據(jù)和，可求得：滿足振幅起振條件的最大的

S第十八頁，共三十一頁。4.改進(jìn)型電容三點(diǎn)式振蕩器考慮極間電容后振蕩頻率為:為提高振蕩頻率，必須減小問題：減小，必然擴(kuò)大了極間電容對振蕩頻率的影響——使頻率穩(wěn)定性變差第十九頁，共三十一頁。改進(jìn)型電容三點(diǎn)式典型電路——克拉潑振蕩器電路分析：③高頻扼流圈RFCNPN管，電源為正，①直流偏置、、，負(fù)載②旁路電容

④選頻回路⑤改進(jìn)點(diǎn)——回路中串一小電容,（<<、<<）交流通路圖回路總電容振蕩頻率第二十頁，共三十一頁。改進(jìn)型電容三點(diǎn)式振蕩器的優(yōu)點(diǎn)回路總電容為三電容串聯(lián)，振蕩頻率取決于小電容

①提高振蕩頻率②減小極間電容影響，提高頻率穩(wěn)定性用增大電容、來減小極間電容的影響，但并不降低振蕩頻率第二十一頁，共三十一頁。為提高頻率而一味減小，會出現(xiàn)什么問題？最后——停振回路的總的諧振阻抗（在電感兩端）共基放大器cb端的負(fù)載為：晶體管cb對回路的接入系數(shù)是（其中）

減小——接入系數(shù)減小——負(fù)載減小放大器的增益減小——環(huán)路增益T減小第二十二頁，共三十一頁?？死瓭婋娐犯倪M(jìn)——西勒電路目的:有效的調(diào)整頻率，而不影響環(huán)路增益，防止停振電路特點(diǎn)：在電感L的兩端并聯(lián)一個(gè)電容

回路的總電容為振蕩頻率：調(diào)整頻率方法：調(diào)整優(yōu)點(diǎn)：調(diào)整時(shí)，不改變共基放大器輸出端的接入系數(shù)

第二十三頁，共三十一頁。7.2.4負(fù)阻

LC

振蕩器

思路：采用有源阻抗變換電路構(gòu)成振蕩器（1）交流通路圖Q1

共基放大器，Q2射極跟隨器阻抗變換正反饋（2）添加直流電源第二十四頁，共三十一頁。電路變形負(fù)阻LC振蕩器結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：LC并聯(lián)回路（品質(zhì)因數(shù)Q0）交叉耦合的晶體管Q1Q2

構(gòu)成正反饋2C2CAB第二十五頁，共三十一頁。電路分析1.分析單端口電路Q1Q2的輸入阻抗

①對稱——點(diǎn)M是交流地②

代入晶體管交流小信號等效電路A、B兩點(diǎn)的電壓幅度對稱相等

、AM間電導(dǎo)電流源增大時(shí)，是減少的

第二十六頁，共三十一頁。同理，BM間電導(dǎo)端口AB的輸入電導(dǎo)：串連負(fù)電導(dǎo)——提供能量2C2CAB振蕩條件：振蕩頻率——回路諧振頻率原因：負(fù)阻提供的能量補(bǔ)充了并聯(lián)諧振回路的損耗負(fù)阻

回路諧振電阻相等第二十七頁，共三十一頁。為振蕩管，鏡象電流源、提供直流偏置

、集成場效應(yīng)管負(fù)阻型LC振蕩器電路

回路電容（漏極極間電容等）回路電感：諧振頻率LC回路的串聯(lián)損耗電阻并聯(lián)回路的諧振電導(dǎo)

因此，

需提供的總負(fù)電導(dǎo)應(yīng)為:

每只管子的跨導(dǎo)起振第二十八頁，共三十一頁。電路優(yōu)點(diǎn)：電源電壓低

功耗極小參數(shù)測量數(shù)值振蕩頻率1.8GHz調(diào)諧范圍14%電源電壓1.5V功耗6mW相位噪聲@600KHz-116dBc/Hz振蕩頻率可調(diào)——改變VC改變了二極管D1、D2的等效電容第二十九頁，共三十一頁。LC振蕩器小結(jié)：1.常用的三種形式：互感耦合

LC振蕩器三點(diǎn)式LC振蕩器負(fù)阻

LC振蕩器型2.構(gòu)成三點(diǎn)式振蕩器的基本原則是：與發(fā)射極（源極）相聯(lián)的兩個(gè)電抗性質(zhì)相同，第三個(gè)電抗為相反性質(zhì)。3．LC振蕩器起振時(shí)環(huán)路增益的計(jì)算與小信號放大器的分析完全相同。

4．若晶體管和反饋網(wǎng)絡(luò)引起的相移可以忽略，則振蕩器的

振蕩頻率近似等于LC回路的中心頻率。

第三十頁，共三十一頁。內(nèi)容總結(jié)7.2LC振蕩器。——LC諧振回路。共基——同相放大器。保證選頻回路Q值高的必要性——提高頻率穩(wěn)定度。②部