第3章 正弦波振荡器3.ppt
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任务:正弦波振荡器。3.1反馈式振荡的基本原理3.2LC正弦波振荡器3.3RC正弦振荡器3.4振荡器的频率稳定度3.5石英晶体振荡器3.6负阻型LC正弦波振荡器3.7振荡器中的几种现象3.1反馈式振荡的基本原理反馈网络的反馈系数3.1.1平衡条件振荡器的平衡条件即为1.振幅平衡条件2.相位平衡条件图3.5LC并联振荡回路负载相角与频率的关系3.1.2稳定条件时,三个平衡点O、B、当F=常数时,振幅稳定条件为为提高振荡器工作的稳定度,晶体管振荡器在θ<90O状态工作,在实际中采用自偏置电路。3.1.3起振条件为了使振荡过程中输出幅度不断增加,应使反馈回来的信号比输入到放大器的信号大,即振荡开始时应为增幅振荡,总结振荡器的振荡条件:(1)振幅平衡条件是反馈电压幅值等于输入电压幅值。根据振幅平衡条件,可以确定振荡幅度的大小并研究振幅的稳定。(2)相位平衡条件是反馈电压与输入电压同相,即正反馈。根据相位平衡条件可以确定振荡器的工作频率和频率的稳定。(3)振荡幅度的稳定是由器件非线性保证的,所以振荡器是非线性电路。(4)振荡频率的稳定是由相频特性斜率为负的网络来保证的。(5)振荡器的组成必须包含有放大器和反馈网络,它们必须能够完成选频、稳频、稳幅的功能。(6)利用自偏置保证振荡器能自行起振,并使放大器由甲类工作状态转换成丙类工作状态。根据振荡条件,振荡器应包括放大器、选频网络、反馈网络。放大器采用有源器件,如晶体三极管、场效应管、差分放大器、运算放大器等。选频网络可用LC并联谐振回路、RC选频网络、晶体滤波器等。反馈网络可以是RC移相网络、电容分压网络、电感分压网络、变压器耦合反馈网络或电阻分压网络等。3.2LC正弦波振荡器互感耦合振荡器主要内容回顾:目标:频率精确度高,幅值稳定输出幅值和频率的大小:平衡条件输出幅值和频率的稳定度:稳定条件:起振条件:AF>1,UF>Ui,起振时,小信号线性状态利用自偏置保证振荡器能自行起振,并使放大器由甲类工作状态转换成丙类工作状态。采用LC谐振回路作为选频网络的反馈式振荡器2.三点式振荡器根据谐振回路的性质,谐振时回路应呈纯电阻性,因而有所以,三点式振荡器能否振荡的原则为:X1和X2的电抗性质相同;X3与X1、X2的电抗性质相反。即“射同基反”,对于场效应管,为“源同栅反”X1、X2、X3三个电抗元件可以不是单一性质的电抗元件,而是不同性质的组合。例3.1在右图所示振荡器交流等效电路中,三个LC并联回路的谐振频率分别是f01,f02,f03,试问f01、f02、f03满足什么条件时该振荡器能正常工作?解:只要满足三点式组成法则,该振荡器就能正常工作。若组成电容三点式,则在振荡频率fg处,L1C1回路与L2C2回路应呈现容性,L3C3回路应呈现感性。所以应满足Max{f01,f02}<fg<f03。若组成电感三点式,则在振荡频率fg处,L1C1回路与L2C2回路应呈现感性,L3C3回路应呈现容性,所以应满足:Min{f01,f02}>fg>f03。3.2.2三点式振荡器电路分析1.电容三点式振荡器电路分析图3.10(a)是一电容反馈振荡器的实际电路,图(b)是其交流等效电路。振荡器性能分析1)画出该振荡器的交流等效电路,判断其电路类型。2)求该振荡器的工作频率。4)起振条件分析在直流电源刚刚接通的瞬间,振荡器应满足起振条件。由于起始振荡振幅很小,所以振荡器处于线性小信号状态下工作,通角θ=180°。随振荡幅度的增加,振荡逐步进入到非线性大信号状态下工作。随着振荡幅度的增加,放大器的增益A逐渐减小,从而由AF>1达到AF=1,达到平衡。可以通过起振条件的研究,找到影响振荡器起振的各种因素,从而指导正确进行振荡器的设计、装配和调试。由于起振时是线性小信号状态工作,所以晶体管可以用微变等效电路去等效,如图3.11所示。图3.11图3.10所示电路起振时交流等效电路(a)晶体管等效电路;(b)振荡器等效电路放大器增益将ri=rbe//Re折算到放大器输出端的等效电阻当晶体管跨导和负载已知时例:3.2三点式振荡器如图,已知L=1.5uH,C1=68pF,C2=750pF,回路无载品质因数Q0=50,RE=RL=1kΩ,晶体管结电容Cb’e=20pF。解:1)因为CC和CB对交流可视为短路,所以等效电路右图所示。2)反馈系数:根据起振条件可得:2.电感三点式振荡器电路分析图3.12是一电感反馈振荡器的实际电路和交流等效电路。放大器的增益例3.3一振荡器电路如图所示,已知C1=510pF,C2=2200pF。(1)画出其交流等效电路,并说明是何种振荡器(2)若振荡频率fo=1MHz,L为何值?(3)计算反馈系数F,若要