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高频电子线路第六章(new)PPT课件
高频与射频线路 第六章 正弦波振荡器
高频与射频线路
第六章 正弦波振荡器
高频与射频线路 第六章 正弦波振荡器
学习内容
➢ 掌握反馈型振荡器的工作原理; ➢ 掌握振荡器的平衡与稳定条件; ➢ 掌握LC振荡器三端电路的组成法则; ➢ 掌握石英振荡器电路,了解其优点; ➢ 了解其他类型振荡器工作原理。
定义:
高频与射频线路 第六章 正弦波振荡器
6.5.2 振荡器平衡状态的稳定条件 分析保证振荡器的平衡状态不因外界因素变化而
受到破坏的稳定条件,分为振幅稳定与相位稳定两 种条件。
首先要明确稳定平衡的概念:即指在外因作用下, 平衡条件被破坏后,振荡器能在平衡点附近建立新 的平衡状态,一旦外因消失,又能自动恢复原来的 平衡状态。
LC振荡器 选频回路元件 RC振荡器
晶体振荡器
高频与射频线路 第六章 正弦波振荡器
6.2 LCR回路中的瞬变现象
问题??? 从振荡器定义上看,振荡器在工作时
是无需外接输入信号的,它是如何在没有输入信号的 情况下产生输出信号的,其原理可用LC谐振回路的自 由振荡现象解释。
第一步:先将开关打向1, 使电容充满电;第二步:将 开关打向2,电容就会经电 感L和电阻R放电,则电容中 存储的电能和电感中存储的 磁能就会自由交替转换而形 成振荡。
பைடு நூலகம்
高频与射频线路 第六章 正弦波振荡器
6.4 由正反馈的观点来决定振荡的条件
反馈振荡器方框图
则有:
或
(6.4.1)
高频与射频线路 第六章 正弦波振荡器
6.5 振荡器的平衡与稳定条件
6.5.1 振荡器的平衡条件 ➢ 从无到有:振荡器接通电源瞬间引起瞬变电流产
生,这种瞬变电流所包含的频带很宽。由于谐振 回路的选择性,选出本身谐振频率的信号形成振 荡信号,其他频率信号则被滤除;
LCR自由振荡电路
由基尔霍夫定律得:
微分
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(6.2.1)
解: 讨论:
(6.2.2) (6.2.7)
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结论:LCR振荡回路中振荡 频率主要由电容C和电感L决 定。由于电阻R的存在,振荡 的幅度会逐渐减小,如果我们 能及时地为电路补充能量, 在这里是将开关及时地打向1 则可以维持等幅振荡。
并联谐振回路的相频特性
高频与射频线路 第六章 正弦波振荡器
从上面的讨论可知,要使反馈振荡器能够产生持续 的等幅振荡,必须满足振荡的起振条件、平衡条件和 稳定条件,它们是缺一不可的。因此,反馈型正弦波 振荡器应该包括:
➢ 放大电路 (一般晶体管工作在甲类,便于起振)
➢ 正反馈网络(环路增益相位在振荡频率点应为2π的整数倍)
➢ 选频网络:选择满足相位平衡条件的一个频率,常 与反馈网络合二为一 (选频网络具有负斜率的相频特性)
幅度稳定 ➢ 稳定环节
相位稳定
(随着振幅的增大, 进入饱和区或截止区, 工作于甲乙类状态, 其增益逐渐 下降到1, 达到平衡, 进入等幅 振荡状态)
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6.6 反馈型LC振荡器线路
➢ 控制设备:使能量在正确的时间适当的补充到电 路中,以维持等幅恒频的振荡。由有源器件和正 反馈电路来完成。
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控制设备
振荡条件:
能量来源
振荡回路
(6.3.7)
振荡角频率:
(6.3.8)
互感耦合调集振荡器
概略说,振荡器的振荡回路主要取决于储能回 路参数;振荡幅度则主要取决于电路中的非线性器 件(如晶体管、电子管等)。
要求反馈电压幅度要一次比一次大 即
要求环路保持正反馈
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平均电压 放大倍数
平衡条件的复数形式表示:
振幅平衡条件:
(6.5.7)
相位平衡条件:
(6.5.8)
物理意义:振幅平衡条件说明在平衡状态下反馈信 号与原输入信号振幅相等;相位平衡条件说明在平衡 状态下反馈信号与原输入信号相位相同。
对振荡器而言,为获得等 幅振荡,引入负阻或正反馈 以抵消回路本身的正电阻。
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6.3 LC振荡器的基本工作原理
振荡器的电路三个工作条件: ➢ 振荡回路:包含两个(或两个以上)储能元件。
释放和接收能量在元件间往返进行,其频率决定 了振荡器输出信号的频率;
➢ 能量来源:用来补充由振荡回路电阻损耗的能量。 此来源为直流电源;
根据振荡回路是在集电极电路、基极电路和发射极 电路分为:调集电路、调基电路和调射电路。
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调集电路
调基电路
调射电路
调集电路在高频输出方面比其它两种电路稳定, 而且幅度较大,谐波成分较小。
互感耦合振荡器在调整反馈(改变M)时,基本上 不影响振荡频率(但M越大越容易起振)。但由于分 布电容的存在,在频率较高时,难于做出稳定性高 的变压器。因此,它们的工作频率不宜过高,一般 应用于中、短波波段(300K~30MHz)。
软自激的振荡特性
硬自激的振荡特性
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2) 相位平衡的稳定条件
相位变化必然 引起频率变化
指相位平衡条件遭到破坏时,线路本身能重新建立
起相位平衡点的条件,仍能保持其稳定的振荡。
相位稳定条件:
(6.5.18)
并联谐振回路正好具有 负斜率的相频特性。故谐 振回路不但决定了振荡频 率,还是稳定频率的机构; 并且 Q值越大,曲线越陡 峭,振荡器稳定性越好。
系统 “心脏”
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6.1概述
振荡器:不 需外加激励, 自身将直流 电能转换为 交流电能的 装置。
接收、发射系统框图
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振荡器的分类 反馈型振荡器
振荡原理 负阻型振荡器
振荡频率
低频振荡器 高频振荡器
正弦波振荡器 振荡波形
非正弦波振荡器:三角形波、锯齿波
B
(a) 不稳定平衡
Q
(b) 稳定平衡
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1)振幅平衡的稳定条件 形成稳定平衡点的关键在于在平衡点附近,放大倍
数随振幅的变化特性具有负的斜率,即:
振幅稳定条件:
(6.5.16)
工作于非线性状态的晶体管正好具有这一性能,因
此具有稳定振幅的功能。
外加激励 使增益冲 过最高点
以单个晶体管作为放大电路,以LC分立元件作为
选频网络的反馈型振荡器,可以用来产生几十K到几
百M的正弦信号。
互感耦合振荡器
按照反馈网络的不同分为:
三端式振荡器
6.6.1 互感耦合振荡器
互感耦合振荡器是依靠线圈之间的互感耦合实现 正反馈的,耦合线圈同名端的正确位置的放置,选 择合适的耦合量M,使之满足振幅起振条件很重要。