第4章正弦波振荡器一、反馈振荡器的原理单调谐振荡器的平衡条件：2.起振条件振荡器刚开始工作时，由电冲击及各种热噪声形成的激励信号(初始激励)非常弱，因此电路要建立起振荡必须满足Ui’>Ui，即，使输出电压的振幅不断增大。从起振到平衡状态的过渡过程：刚起振时放大器处于小信号放大区，开环增益K较大，因此环路增益|T(jω)|=KF>1；但随着输出电压幅度的增大，放大器进入非线性放大区(比如晶体管的饱和区)，K逐步降低，直到环路增益满足|T(jω)|=KF=1，振荡器到达平衡状态(A点)，形成稳幅振荡。3.稳定条件稳定平衡的含义：处于平衡状态的振荡器，由于外界因素(如环境温度变化、电源波动等)变化可能会离开平衡状态，这时如果振荡器还能够自动返回到平衡状态，这样的平衡点称为稳定平衡。稳定条件分为振幅稳定条件和相位稳定条件。说明：由放大器中的非线性器件实现的。比如：晶体管、场效应管满足上述的稳定条件。相位稳定条件：当相位平衡条件由于外界因素的变化遭到破坏，振荡器能够重新建立起相位平衡点的条件，称为相位稳定条件。外界环境变化综合为频率变化，因此Cb说明:(1)振幅起振条件由互感耦合程度决定；(2)只要电路设计合理，振荡器工作时满足平衡条件Ub’=Ub。即环路增益T=1，振荡器有稳定幅度的正弦电压输出。二、LC三端式振荡器1、三端式振荡器的组成原则根据谐振回路的性质和相位平衡条件可以导出三端式振荡器组成原则。并联回路谐振条件：X1+X2+X3=0。因此X1、X2、X3必须由两种不同性质的电抗组成。三端式振荡器应遵循两个原则：(1)X1、X2的电抗性质应相同；(2)X3与X1、X2的电抗性质应相反。简单记为：“射同余异(晶体管)”、“源同余异(场效应管)”。举例：例1.下图是一些常见振荡器的高频电路,请判断它们是由哪种基本线路演变而来的。例2：下图是一三回路振荡器的等效电路，设有下列四种情况：（1）L1C1>L2C2>L3C3;（2）L1C1<L2C2<L3C3;（3）L1C1=L2C2>L3C3;（4）L1C1<L2C2=L3C3。试分析上述四种情况是否都能振荡，振荡频率f1与回路谐振频率有何关系？解：设三个谐振回路的谐振角频率分别为(2)已知条件可改写为2.电容反馈振荡器分析(1)实际电路：(1)R1、R2、Re为直流偏置电阻，Ce为发射极旁路电容，Cb为基极隔直电容，Lc为扼流圈；(2)交流等效电路：去掉各种直流偏置电阻、旁路电容、隔直电容和高频扼流圈。C1、C2、L构成电容反馈振荡器的三个电抗元件。从交流等效电路可以看出，这是一个电容反馈振荡器，即考比兹振荡器。(3)高频等效电路:对振荡器的高频等效电路作如下简化:(a)忽略晶体管的内部反馈：Yre=0；(b)忽略晶体管的Cie和Coe；(c)Yfe=gm；(d)gL’：除晶体管以外的电导在ce两端的等效结果。相位平衡条件和振荡频率：振荡器的相位平衡条件意味着环路增益的虚部为零，由此可得到振荡频率：说明：（1）电容反馈振荡器的相位起振条件已经有三端式电路结构决定；(2)在实际调整振幅起振条件时时，电路的调整主要通过改变F和gL’来保证振荡器起振。通常选择：3电感反馈三端式振荡器(1)实际电路：(1)R1、R2、Re为直流偏置电阻，Ce为发射极旁路电容，Cb为基极隔直电容；(2)交流等效电路：去掉各种直流偏置电阻、旁路电容、隔直电容。L1、L2、C构成电感反馈振荡器的三个电抗元件。从交流等效电路可以看出，这是一个电感反馈振荡器，即哈特莱振荡器振荡器。(3)高频等效电路：电感反馈振荡器高频等效方法和分析方法与电容反馈振荡器基本相同。两种基本的三端式振荡器的性能比较：(1)两种线路都简单，容易起振。(2)电容反馈振荡器的输出波形比电感反馈振荡器的好。原因是电容反馈振荡器的反馈电压中高次谐波分量小；而电感反馈振荡器的反馈电压中高次谐波分量大。(3)电容反馈振荡器的最高工作频率要高于电感反馈振荡器。原因是电感反馈振荡器中晶体管的极间电容与回路电感并联，频率高时可能改变电抗的性质；在电容反馈振荡器中，极间电容与回路电容并联，不存在改变电抗性质的问题。因此电容反馈振荡器在许多场合得到应用。4两种改进型电容反馈振荡器改进的目的：减弱晶体管与谐振回路间的耦合，提高振荡器的频率稳定性。因为晶体管极间电容是不稳定的。常见的两种改进振荡器为克拉拨(Clapp)振荡器和西勒(Siler)振荡器。(1).克拉泼振荡器电路组成：用电感L和可变电容C3的串联电路来代替原来的电感，只要L和C3在振荡频率上等效为一电感，而且C3<<C1、C3<<C2，该电路就满足电容反馈三端式振荡器的组成原则。回路总电容：Clapp振荡器的缺点:只能用于固定频率或波