振蕩電路課件

1、調(diào)諧放大器與正弦波振蕩器主講：倪元兵主講：倪元兵2014電子高考電子高考2班班 調(diào)諧放大器就是利用LC回路的并聯(lián)諧振特性實(shí)現(xiàn)選頻的。 在實(shí)際電路中就是用LC并聯(lián)回路取代集電極電阻。調(diào)諧放大器在LC并聯(lián)回路中，隨著信號頻率的變化，回路阻抗Z將跟著變化，若信號頻率升高，感抗XL=2L增大，但容抗 減小，兩條支路并聯(lián)，使回路對信號電流i的阻抗減小，電路呈容性；當(dāng)信號頻率下降時，雖然容抗增大，但感抗減小，兩條支路并聯(lián)對信號電流i的阻抗仍然小，使電路呈感性。當(dāng)信號頻率f與LC回路固有頻率 相等時，XL=XC，電路發(fā)生并聯(lián)諧振，其諧振頻率為 并聯(lián)揩振時，容抗和感抗相等，在回路內(nèi)部抵消，使電路對信號電流i阻

2、抗最大且呈電阻性。若以回路阻抗為縱軸，頻率為橫軸的直角坐標(biāo)系中，可畫出的阻抗隨頻率變化的曲線，叫阻抗特性曲線，LC回路的阻抗頻率特性LC回路的相位頻率特性LC回路的電壓特性當(dāng)ff0時，XLXC，電路呈感性，相位角為正，且隨著f的降低而增大直至+90，阻抗越來越小。當(dāng)ff0時，XLXC，電路呈容性，相位角為負(fù)，且隨著f的增加在負(fù)方向增大直至-90，阻抗仍越來越小。在f=f0時，產(chǎn)生并聯(lián)諧振；XL=XC，電路呈阻性，相位角=0，阻抗達(dá)最大值。若供給 LC回路的信號源內(nèi)阻較大，可看成恒流源，即由它供給LC回路的總電源I可視為基本不變，鑒于LC回路并聯(lián)諧振時阻抗最大，且諧振電壓為最大。 調(diào)諧放大器LC

3、回路品質(zhì)因數(shù)Q 定義為LC回路諧振時感抗XL或容抗XC與回路等效損耗電阻之比，即 調(diào)諧放大器可見： 當(dāng)f=f0時，LC回路發(fā)生并聯(lián)諧振，出現(xiàn)并聯(lián)回路阻抗最大，回路兩端輸出電壓最大。對頻率偏離f0的信號，LC回路所呈現(xiàn)的阻抗小，輸出電壓小，多被LC回路損耗。所以回路利用并聯(lián)諧振，可以選出頻率為f0的信號而衰減f0以外的其它頻率信號。這就是LC并聯(lián)回路的選頻原理。 單調(diào)諧放大器單調(diào)諧放大器由于LC并聯(lián)回路有良好的選頻特性，即信號頻率f=f0時，其諧振阻抗Z最大且為純電阻。將電壓放大倍數(shù)計(jì)算公式用于調(diào)諧放大器時，而ZRL。所以，對于諧振頻率，電壓放大倍數(shù)很高；對偏離f0的其它信號，LC回路等效阻抗急

4、劇下降且不為純電阻，放大倍數(shù)也急劇減小。即調(diào)諧放大器只對諧振頻率附近的信號有選擇地放大，所以又稱為選頻放大器。 電路結(jié)構(gòu) 單調(diào)諧放大器單調(diào)諧放大器在實(shí)際電路中應(yīng)選用輸出電阻大、輸出電容小、高頻特性好的三極管，防止選頻特性變差，還可采用在LC回路從電感線圈中間抽頭的方式使諧振阻抗可調(diào)，實(shí)現(xiàn)放大電路與負(fù)載間的阻抗匹配，提高傳輸效率。 實(shí)際電路結(jié)構(gòu)在實(shí)際中，調(diào)諧放大器放大的信號往往不是單一頻率，而是一個頻帶，這就需要兼顧其通頻帶和選擇性。放大器的通頻帶應(yīng)大于信號頻帶，才能保證信號不被丟失，這就要求電壓諧振曲線平緩，使通頻帶展寬。但通頻帶過寬又會使選擇性變壞，干擾信號容易混入。對于單調(diào)諧放大器，要兼顧

5、通頻帶和選擇性這矛盾著的兩個方面，其結(jié)果是不夠理想的。所以這種放大器只適用于對通頻帶和選擇性要求不高的場合。雙調(diào)諧放大器互感耦合互感耦合改變改變L1、L2之間的距離或磁芯的位置可之間的距離或磁芯的位置可以改變耦合的松緊程度，從而改善通頻以改變耦合的松緊程度，從而改善通頻帶與選擇性。帶與選擇性。電容耦合電容耦合靠外接電容靠外接電容Cb完成兩個調(diào)諧回路之完成兩個調(diào)諧回路之間的信號耦合，調(diào)整間的信號耦合，調(diào)整Cb的大小，即的大小，即可改變耦合程度，改善通頻帶與選可改變耦合程度，改善通頻帶與選擇性。擇性。 雙調(diào)諧放大器雙調(diào)諧回路諧振曲線的形狀取決于兩個回路的耦合程度。當(dāng)耦合較弱時稱為松耦合，耦合強(qiáng)時，

6、稱為過耦合，耦合越強(qiáng)，雙峰之間距離越大，凹陷程度越大。若耦合程度處于臨界狀態(tài)稱為臨界耦合，諧振曲線雖呈單峰但在中心頻率附近較為平坦，使諧振曲線接近矩形，這種諧振曲線，不僅通頻帶較寬，而且選擇性也好。凡是進(jìn)入通頻帶內(nèi)的信號，放大倍數(shù)接近相同，在通頻帶以外的，將被大幅度衰減?？梢姡m當(dāng)調(diào)節(jié)兩個回路之間的耦合程度，即可使諧振曲線接近矩形，從而較好地兼顧了通頻帶和選擇性。振蕩的基本概念與原理1.概念： 不需要外來信號，直流電變交流電2.振蕩器分類：1）正弦波振蕩器 LC振蕩器（變壓器反饋式、電感反饋式、電容反饋式） RC振蕩器 （RC選頻式、RC移相式） 石英晶體振蕩器2）非正弦波振蕩器LC回路中的自

7、由振蕩電路及波形電路圖阻尼振蕩波形等幅振蕩波形自激振蕩的條件電路結(jié)構(gòu)電路結(jié)構(gòu)1.電路組成一是放大器二是帶選頻特性的正反饋網(wǎng)絡(luò)2.自激振蕩的條件1）相位平衡條件放大器的反饋信號與輸入信號相位相同2）幅度平衡條件 AvF1 LC振蕩器變壓器反饋式LC振蕩器電路結(jié)構(gòu)電路工作原理接通電源，iB、iC從無到有而產(chǎn)生沖擊信號，在LC回路中產(chǎn)生頻率為f0的振蕩，其中一部分信號耦合到L2并經(jīng)L2反饋回放大器基極。相位平衡條件可用瞬時極性法判斷：設(shè)振蕩器某瞬時基極電壓極性為正，集電極電壓因倒相極性為負(fù)，按圖中同名端的符號可以看出，L2上端電壓極性為正，反饋回基極的電壓極性為正，滿足的條件。同時，只要三極管和變壓

8、器L1與L2匝數(shù)比選擇恰當(dāng)，即可滿足幅度平衡條件AF1。LC振蕩器變壓器反饋式振蕩電路3種形式變壓器反饋式振蕩器的特點(diǎn)是電路容易起振。因?qū)θ龢O管要求不高，反饋繞組匝數(shù)也易于調(diào)節(jié)而滿足幅度平衡條件。反饋繞組只要接法正確即能滿足相位平衡條件。但由于變壓器分布參數(shù)的限制，變壓器反饋式振蕩器的振蕩頻率不可能太高，一般只有幾千赫到幾兆赫。LC振蕩器電感反饋式LC振蕩器電路結(jié)構(gòu)只要電感抽頭位置適當(dāng)，幅度平衡條件容易滿足。下面用瞬間極性法分析相位平衡條件：設(shè)基極電壓瞬時極性為“+”，則集電極為“”，LC回路另一端為“+”，反饋回基極為“+”，滿足相位平衡條件，所以電路能夠起振。電路的振蕩頻率為 LC振蕩器電

9、容反正饋式LC振蕩器電路結(jié)構(gòu)適當(dāng)調(diào)節(jié)C1、C2比值，能調(diào)整反饋量的大小，滿足幅度平衡條件。如果基極電位瞬時極性為“+”，則集電極為“-”，LC回路“1”端為“-”，電路C1、C2中間為零，LC回路的另一端“3”為“+”，C2上的電壓反饋到基極為正與原假設(shè)信號相位相同，滿足相位平衡條件，電路能夠起振，其振蕩頻率為：LC振蕩器改進(jìn)型電容三點(diǎn)式改進(jìn)的措施是在LC回路的電感支路串入小容量電容C，如圖3-35所示。這樣可使該回路的總電容為C1、C2和C的串聯(lián)等效電容。由于CC1、CC2，使三個電容串聯(lián)的等效電容近似等于C。使該LC回路的諧振頻率。RC振蕩器振蕩器原因：當(dāng)LC振蕩器用于低頻振蕩時，所需L和

10、C的數(shù)值均應(yīng)加大。這種損耗小的大電感和大容量電容制作困難，使用RC振蕩器卻顯得方便而經(jīng)濟(jì)，RC振蕩器的工作原理與LC振蕩器相同，都是利用了放大器的正反饋，并要求滿足相位平衡和幅度平衡兩個條件，兩者的不同點(diǎn)是RC振蕩器用RC選頻電路代替了LC振蕩器的LC選頻回路。常用的RC振蕩器有RC選頻式和RC移相式兩種。RC振蕩器振蕩器RC選頻電路RC振蕩器 1、RC串、并聯(lián)回路的選頻特性（1）輸出電壓2的幅頻特性在RC串、并聯(lián)回路中，當(dāng)輸入信號頻率較低時，C1、C2的容抗均很大。在R1、C1串聯(lián)部分，因此C1上分壓大得多，R1分壓可忽略。在R2C2并聯(lián)部分，因此R2支路的分流量比C2支路大得多，C2上的分

11、流量可忽略。這時的串、并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)等效。頻率越低，C1容抗越大，R2分壓越少，2幅度越小。當(dāng)輸出信號頻率較高時，C1、C2容抗均很小。在R1、C1串聯(lián)部分，的串聯(lián)分壓作用可以忽略；在R2C2并聯(lián)部分，R2分流作用可以忽略，此時的RC串、并聯(lián)等效電路越高，C2容抗越小，分壓越少，輸出電壓2幅度越低。只有在諧振頻率0上，輸出電壓幅度最大。偏離這個頻率，輸出電壓幅度迅速減小，這就是RC串、并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的選頻特性。RC振蕩器振蕩器RC振蕩器振蕩器2）2和1的相頻特性在上面的分析中，當(dāng)信號頻率低到接近于零時，C1、C2容抗很大，C2對R2而言，相當(dāng)于開路，使輸入信號流經(jīng)R1、R2、C1所組成的等效串聯(lián)電路。當(dāng)信

12、號頻率等于RC回路的選頻頻率0時，輸出電壓2幅度最大，且與輸入信號1同相，這就是RC串、并聯(lián)回路的選頻原理。RC振蕩器振蕩器當(dāng)R1=R2=R，C1=C2=C時，RC串并聯(lián)選頻回路的選頻頻率為：將輸出電壓與輸入電壓之比稱為傳輸系數(shù)，用F表示，即理論計(jì)算證明，當(dāng)信號頻率= 0=1/（2RC）時，使幅頻特性達(dá)最高點(diǎn)1/3，相頻特性通過零點(diǎn)，即 RC振蕩器振蕩器頻率特性 橋式選頻電路RC振蕩器振蕩器將RC串、并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò)改接成如圖所示結(jié)構(gòu)，可獲得振蕩頻率范圍寬且連續(xù)可調(diào)的效果。從圖中可以看出，用雙聯(lián)開關(guān)S切換不同阻值的電阻，可以實(shí)現(xiàn)粗調(diào)；直接旋動雙連可變電容器C的旋鈕，用改變其容量可以實(shí)現(xiàn)細(xì)調(diào)。實(shí)際上這種振蕩器主要用于低頻，振蕩頻率從幾赫茲到幾千赫茲。RCRC振蕩器2、 RC移相式振蕩電路它由三節(jié)RC移相選頻電路和基本放大電路兩部分組成。其中三節(jié)RC移相電路由R1C1、R2C2及放大器輸入電阻ri和C3組成。由于共射放大電路將輸入信號電壓倒相180，只