波形發(fā)生與變換電_十講上課內(nèi)容

1、整理課件考題講解整理課件整理課件整理課件5.畫出一高頻功率放大器的實(shí)際電路圖。要求1）采用NPN型晶體管，發(fā)射極直接接地；2）集電極用并聯(lián)饋電；3）基極用串聯(lián)饋電，自偏壓，與前級(jí)互感耦合。整理課件+VCCCC2RFCCCC1L1C3L2L3C4L56.要求第一級(jí)基極零偏，第二級(jí)基極負(fù)偏。請(qǐng)改正電路圖中的錯(cuò)誤。 整理課件電路圖中錯(cuò)誤，修改后如下圖。整理課件整理課件整理課件整理課件作業(yè)：作業(yè)：3-5、3-6、3-7、3-8整理課件3.1 LC 反饋正弦波振蕩器的工作原理n(1)具有放大能力的有源器件。它的作用是不斷具有放大能力的有源器件。它的作用是不斷地向振蕩系統(tǒng)補(bǔ)充能量，以維持等幅振蕩并輸?shù)叵蛘?/p>

2、蕩系統(tǒng)補(bǔ)充能量，以維持等幅振蕩并輸出給負(fù)載。出給負(fù)載。n(2)由儲(chǔ)能元件組成的選頻網(wǎng)絡(luò)。選頻網(wǎng)絡(luò)決定由儲(chǔ)能元件組成的選頻網(wǎng)絡(luò)。選頻網(wǎng)絡(luò)決定著振蕩器的振蕩頻率。著振蕩器的振蕩頻率。n(3)控制能量補(bǔ)充的正反饋網(wǎng)絡(luò)。該網(wǎng)絡(luò)控制能控制能量補(bǔ)充的正反饋網(wǎng)絡(luò)。該網(wǎng)絡(luò)控制能量適時(shí)、適度地補(bǔ)充給振蕩系統(tǒng)。量適時(shí)、適度地補(bǔ)充給振蕩系統(tǒng)。n振蕩器的工作原理與振蕩器的工作原理與LC諧振回路的自由諧振回路的自由振蕩類似，它至少應(yīng)由以下三部分組成。振蕩類似，它至少應(yīng)由以下三部分組成。整理課件3.1.1 自激振蕩的建立過(guò)程及起振條件放大器放大器 振蕩器振蕩器1、決定振蕩頻率的儲(chǔ)能回路、決定振蕩頻率的儲(chǔ)能回路2、控制合適

3、補(bǔ)充能量的系統(tǒng)、控制合適補(bǔ)充能量的系統(tǒng)3、能源的提供與合適的偏置電路、能源的提供與合適的偏置電路2220214RLCL+-+-+正反饋（由同名端保證的）正反饋（由同名端保證的）也稱為相位條件也稱為相位條件放大器（放大器（ ）也稱為振幅條件也稱為振幅條件| |ifVV整理課件3.1 LC 反饋正弦波振蕩器的工作原理在電路中引入正反饋就相當(dāng)于引入了負(fù)電阻。在電路中引入正反饋就相當(dāng)于引入了負(fù)電阻。負(fù)電阻提供能量，能量的提供需要合適的時(shí)間！負(fù)電阻提供能量，能量的提供需要合適的時(shí)間！A點(diǎn)補(bǔ)充，相位超前，點(diǎn)補(bǔ)充，相位超前，T ,f 。B點(diǎn)補(bǔ)充，相位滯后，點(diǎn)補(bǔ)充，相位滯后，T ,f 。整理課件3.1.1 自

4、激振蕩的建立過(guò)程及起振條件放大器放大器 振蕩器振蕩器限幅放大器的放大倍數(shù)（開環(huán)增益） iVVA0反饋網(wǎng)絡(luò)的反饋系數(shù) 0VVBfsifVVV正反饋：0000111iFifffiiVVVAAAVVVVA BVVVV閉環(huán)增益：閉環(huán)增益：整理課件3.1.1 自激振蕩的建立過(guò)程及起振條件放大器放大器 振蕩器振蕩器0000111iFifffiiVVVAAAVVVVA BVVVV閉環(huán)增益：閉環(huán)增益：BAVVififVV| 112(0,1,)ABABABnn建立等幅振蕩器的條件建立等幅振蕩器的條件 （振蕩平衡條件振蕩平衡條件）| |ifififVVVV由變壓器變比保證由同名端保證整理課件3.1.1 自激振蕩的

5、建立過(guò)程及起振條件放大器放大器 振蕩器振蕩器| |fiVV使振蕩器輸出的幅度越來(lái)越大 fiVV起振條件起振條件2(0,1,)1| 1ABnnABAB1| 1fiffiiVVVV能否輸出變得越來(lái)越大無(wú)限增長(zhǎng)？能否輸出變得越來(lái)越大無(wú)限增長(zhǎng)？希望最終可以輸出等幅振蕩。希望最終可以輸出等幅振蕩。整理課件3.1.2振蕩器的平衡條件n如何讓振蕩器輸出由起振時(shí)的振幅逐漸加大到如何讓振蕩器輸出由起振時(shí)的振幅逐漸加大到最終輸出的穩(wěn)幅振蕩？最終輸出的穩(wěn)幅振蕩？1BA()ifVV1BA限幅放大器的放大倍數(shù)（開環(huán)增益） iVVA0反饋網(wǎng)絡(luò)的反饋系數(shù) 0VVBf一般不變一般不變?nèi)绾巫屓绾巫孉由增長(zhǎng)變?yōu)楹愣?？由增長(zhǎng)變?yōu)楹?/p>

6、定？整理課件3.1.2振蕩器的平衡條件)() (tVVVVbebEB振蕩器的偏置電路振蕩器的偏置電路VBVEV b (t)VQeQBQRIVV.工作狀態(tài)發(fā)生改變，工作狀態(tài)發(fā)生改變，由甲類到丙類！由甲類到丙類！讓讓A由增長(zhǎng)變?yōu)楹愣?。由增長(zhǎng)變?yōu)楹愣?。整理課件3.1.2振蕩器的平衡條件工作狀態(tài)發(fā)生改變，工作狀態(tài)發(fā)生改變，由甲類到丙類！由甲類到丙類！)()cos1 (11ccbccVgI11()|(1cos)()cPcbicPbbcPccI Rg VARVVg R 整理課件3.1.2振蕩器的平衡條件振幅平衡振幅平衡振幅平衡振幅平衡整理課件3.1.3 振蕩器的振幅平衡的穩(wěn)定條件N點(diǎn)點(diǎn) 穩(wěn)定平衡點(diǎn)穩(wěn)定平衡

7、點(diǎn)整理課件 在實(shí)際設(shè)計(jì)中，如果靜態(tài)工在實(shí)際設(shè)計(jì)中，如果靜態(tài)工作點(diǎn)設(shè)計(jì)不當(dāng)，振蕩特性可能不作點(diǎn)設(shè)計(jì)不當(dāng)，振蕩特性可能不是單調(diào)下降的。是單調(diào)下降的。 這種振蕩器電路一般這種振蕩器電路一般不能自行起振，而必須給以不能自行起振，而必須給以一個(gè)較大幅度的初始激勵(lì)，一個(gè)較大幅度的初始激勵(lì)，使動(dòng)態(tài)點(diǎn)越過(guò)不穩(wěn)定平衡點(diǎn)使動(dòng)態(tài)點(diǎn)越過(guò)不穩(wěn)定平衡點(diǎn)M才能起振，這叫硬激勵(lì)起振，才能起振，這叫硬激勵(lì)起振，設(shè)計(jì)電路要力加避免。設(shè)計(jì)電路要力加避免。3.1.3 振蕩器的振幅平衡的穩(wěn)定條件振蕩器的振幅平衡的穩(wěn)定條件0平衡點(diǎn)iVA振幅平衡的穩(wěn)定條件是平衡點(diǎn)的位置必須滿足：整理課件3.1.4 振蕩器的相位平衡的穩(wěn)定條件振蕩器平衡的相

8、位條件實(shí)際上是正反饋條件2(0,1,2,)ABnn2(0,1,2,)YZBnnAY放大器的相移 放大器本身的相移 (可認(rèn)為是 引起的相移) feyZ諧振回路的相移 if或相位平衡若遭到破壞，產(chǎn)生一個(gè)正的相位增量fViV反饋電壓 超前原來(lái)輸入電壓 (前一次反饋電壓)一個(gè)相角整理課件3.1.4 振蕩器的相位平衡的穩(wěn)定條件相位平衡若遭到破壞，產(chǎn)生一個(gè)正的相位增量fViV反饋電壓 超前原來(lái)輸入電壓 (前一次反饋電壓)一個(gè)相角相位超前導(dǎo)致頻率升高，相位滯后導(dǎo)致頻率降低，相位超前導(dǎo)致頻率升高，相位滯后導(dǎo)致頻率降低，振蕩器本身的某一機(jī)構(gòu)應(yīng)有恢復(fù)相位平衡的能力振蕩器本身的某一機(jī)構(gòu)應(yīng)有恢復(fù)相位平衡的能力什么電路

9、結(jié)構(gòu)具有此種相位特性？什么電路結(jié)構(gòu)具有此種相位特性？整理課件3.1.4 振蕩器的相位平衡的穩(wěn)定條件諧振回路的相頻特性曲線在工作頻率附近具有負(fù)的斜率，諧振回路的相頻特性曲線在工作頻率附近具有負(fù)的斜率，能保證相位平衡的穩(wěn)定性。能保證相位平衡的穩(wěn)定性。整理課件1.電路組成電路組成如下圖所示為一變壓器反饋式LC振蕩電路。圖中，LC并聯(lián)回路作為三極管的集電極負(fù)載，是振蕩電路的選頻網(wǎng)絡(luò)。變壓器反饋式振蕩電路由放大電路、反饋網(wǎng)絡(luò)和選頻網(wǎng)絡(luò)三部分組成。電路中三個(gè)線圈作變壓器耦合。線圈L與電容C組成選頻電路，L2是反饋線圈，與負(fù)載相接的L3為輸出線圈。2.振蕩條件及振蕩頻率振蕩條件及振蕩頻率LCfo213.電路

10、特點(diǎn)電路特點(diǎn)電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，容易起振，改變電容大小可方便地調(diào)節(jié)振蕩頻率。整理課件“切環(huán)注入法切環(huán)注入法”判斷電路是否滿足相位條件判斷電路是否滿足相位條件(1)在電路中某一個(gè)合適的位置在電路中某一個(gè)合適的位置(往往是往往是放大器的輸入端放大器的輸入端)把電路斷開，把電路斷開，(用用X號(hào)號(hào)表示表示)；(2)在斷開處的一側(cè)在斷開處的一側(cè)(往往是放大器的輸入往往是放大器的輸入端端)對(duì)地引入一個(gè)外加電壓源對(duì)地引入一個(gè)外加電壓源 ,該電壓該電壓源頻率從低到高覆蓋回路的諧振頻率；源頻率從低到高覆蓋回路的諧振頻率；iU(3)看經(jīng)過(guò)放大器反饋網(wǎng)絡(luò)之看經(jīng)過(guò)放大器反饋網(wǎng)絡(luò)之后轉(zhuǎn)回到斷開處另一側(cè)對(duì)地后轉(zhuǎn)回到斷開處另一側(cè)

11、對(duì)地的電壓的電壓 是否與是否與 同相，同相，為同相則其中必有某一個(gè)頻為同相則其中必有某一個(gè)頻率滿足自激振蕩的相位條件率滿足自激振蕩的相位條件(注意這里是實(shí)際方向注意這里是實(shí)際方向)，電路，電路有振蕩的可能。有振蕩的可能。fUiU如果電路又同時(shí)滿足振幅條件如果電路又同時(shí)滿足振幅條件就可以產(chǎn)生正弦振蕩了就可以產(chǎn)生正弦振蕩了,下面用下面用巴克好森準(zhǔn)則分析集電極調(diào)諧巴克好森準(zhǔn)則分析集電極調(diào)諧型反饋振蕩器的振蕩條件。型反饋振蕩器的振蕩條件。整理課件21miooeieG UUGj CGrjL 1omiUGAUGjCrjL 故故式中式中ieoeGGG2其中等效接入系數(shù)為其中等效接入系數(shù)為互感耦合振蕩器大信號(hào)

12、等效電路互感耦合振蕩器大信號(hào)等效電路設(shè)工作頻率遠(yuǎn)小于振蕩設(shè)工作頻率遠(yuǎn)小于振蕩器晶體管的特征頻率，器晶體管的特征頻率，忽略其內(nèi)部反饋的影響，忽略其內(nèi)部反饋的影響，用平均參數(shù)畫出了圖用平均參數(shù)畫出了圖(a)的大信號(hào)等效電路，如的大信號(hào)等效電路，如圖所示。它與變壓器耦圖所示。它與變壓器耦合放大器區(qū)別在于次級(jí)合放大器區(qū)別在于次級(jí)負(fù)載就是放大器輸入端負(fù)載就是放大器輸入端的的Gie。其。其 為為oU整理課件而而fLoLUjMIjMBUrjL IrjL 根據(jù)巴克好森準(zhǔn)則，根據(jù)巴克好森準(zhǔn)則，1AB 即即11mGj MABrj LGj Crj L 可得可得210mrGLCjLGrCMG 210mLGrCMGjL

13、CrG 即即2100mrGLCLGCrMG 整理課件解上述方程組得解上述方程組得11mrGLCLGCrGM 起振時(shí)，應(yīng)用微變參數(shù)代替平均參數(shù)，因此互感耦合振起振時(shí)，應(yīng)用微變參數(shù)代替平均參數(shù)，因此互感耦合振蕩器的起振條件是：蕩器的起振條件是：min()mmCrG LggM 上式說(shuō)明，上式說(shuō)明，r越大，越大，M越小，電路起振所需要的跨導(dǎo)越小，電路起振所需要的跨導(dǎo)gm就越大。當(dāng)就越大。當(dāng)M=0時(shí)，起振需要的跨導(dǎo)時(shí)，起振需要的跨導(dǎo)gm為無(wú)窮大。這表明為無(wú)窮大。這表明電路已不再是振蕩器了。電路已不再是振蕩器了。 還可以看出，振蕩器的頻率和晶體管的參數(shù)有關(guān)。（還可以看出，振蕩器的頻率和晶體管的參數(shù)有關(guān)。（

14、G=Goe +2Gie）實(shí)際上，管子的極間電容對(duì)高頻振蕩頻率影響較大，這一）實(shí)際上，管子的極間電容對(duì)高頻振蕩頻率影響較大，這一點(diǎn)是不希望的。因?yàn)檫@些參數(shù)與溫度有關(guān)。點(diǎn)是不希望的。因?yàn)檫@些參數(shù)與溫度有關(guān)。整理課件( (1 1) ) 電電路路結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu) 其其交交流流等等效效電電路路及及起起振振時(shí)時(shí)的的小小信信號(hào)號(hào)高高頻頻電電路路如如右右下下圖圖所所示示注注意意其其中中高高頻頻小小信信號(hào)號(hào)等等效效電電路路忽忽略略了了rey和和ieC及及oeC對(duì)對(duì)電電路路的的影影響響, ,另另外外, ,mfegy （2 2） 起起振振條條件件分分析析: :忽忽略略ieg對(duì)對(duì)回回路路的的影影響響時(shí)時(shí), ,反反饋饋系系數(shù)數(shù)

15、為為: : 21()()beBceui LMBkui LM RguuAmbeceuoL2L1CgLgoegmubek2gie+ube- -+uce- -+uce- -+ ube - -ii整理課件( (3 3) ) 振振蕩蕩頻頻率率即即 可可 求求 出出 振振 蕩蕩 頻頻 率率 : :LC1)MLL(g)gg(LC1221ieLoe 而而其其中中: :MLLL221 一一般般LC10 而而當(dāng)當(dāng)1LLMK21 時(shí)時(shí). .有有0 21oeLBieRggk g整理課件C1C2LLECRb1Rb2ReCeCbC2C1Lc(Colpitts Oscillators)(Colpitts Oscillato

16、rs)1 1. . 電電路路結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)（2 2）交交流流等等效效電電路路+uce- -+ube - -LECRb1Rb2ReCeCbC2C1Lc整理課件C1C2L（3 3） 起起振振條條件件分分析析分分析析起起振振條條件件時(shí)時(shí)可可以以利利用用高高頻頻小小信信號(hào)號(hào)放放大大器器的的分分析析法法. . 如如右右圖圖為為小小信信號(hào)號(hào)微微變變等等效效電電路路, ,如如果果忽忽略略rey 且由于且由于mfeoeiegyCCCC ,12 ( (即忽略即忽略ci與與beu的相移的相移) )而回路線圈的損而回路線圈的損 耗及負(fù)載用耗及負(fù)載用Lg 等效等效 2 2, ,放放大大器器的的放放大大倍倍數(shù)數(shù)| |uoA|

17、 | 因因?yàn)闉閨 |uoA| |= =beceuu 而而 gugubemce 2oeLBiegggk gC2C1LgiegLgoegmube+uce- -+ube- -iC1LgiegLgmubegoe+ube- -i+uce- -C2整理課件22212bebeieceBieBceuCuguk gkBuC2mmuooeLBieggAgggk g212211()mBoeLBiemieoeLgkggkgCCggggCC有+uce- -C2LC1gLgoegmubek2Bgie+ube- -iC1LgiegLgmubegoe+ube- -i+uce- -C2整理課件C1LgiegLgmubegoe+

18、ube- -i+uce- -C2( (4 4) ) 振振蕩蕩頻頻率率2be1221111mbeieoeLieieg ugj Cuggj Cj Lgj Cj Lgj C 21221111bemiebeoeLieieuggjCuggjCjLgjCjLgjC令令上上式式虛虛部部為為零零, ,可可得得: :0)()(21321 CLCggLgCCLoeie 整理課件cbcbbebececejXZjXZjXZcbbececbbeceXXXXXX0即即為滿足相位條件，回路引出的三個(gè)端點(diǎn)應(yīng)如何與晶體管的三個(gè)電極相連為滿足相位條件，回路引出的三個(gè)端點(diǎn)應(yīng)如何與晶體管的三個(gè)電極相連接？接？ 如圖所示，振蕩器的振蕩

19、頻率十分接近回路的諧振頻率，于是有如圖所示，振蕩器的振蕩頻率十分接近回路的諧振頻率，于是有假設(shè)假設(shè): (1)不計(jì)晶體管的電抗效應(yīng)；不計(jì)晶體管的電抗效應(yīng)；(2)LC回路由純電抗元件組成，回路由純電抗元件組成，即即3.2.5 LC三端式振蕩器相位平衡條件的判別準(zhǔn)則三端式振蕩器相位平衡條件的判別準(zhǔn)則整理課件三端式振蕩器的相位判據(jù)三端式振蕩器的相位判據(jù) 因?yàn)榉糯笃饕呀?jīng)倒相因?yàn)榉糯笃饕呀?jīng)倒相, ,即即 與與 差差180180，所以要求反饋電所以要求反饋電壓壓 必須與必須與 反相才能滿足相位條件反相才能滿足相位條件，如上圖所示。，如上圖所示。oUiUfUoUfbebeoceceUI jXXBUI jXX

20、因此，因此，Xbe必須與必須與Xce同性質(zhì)同性質(zhì)，才能保證才能保證 與與 反相反相。 歸結(jié)起來(lái)，歸結(jié)起來(lái)，Xbe和和Xce性質(zhì)相同性質(zhì)相同；Xcb和和Xce、Xbe性質(zhì)相反性質(zhì)相反。就是。就是三點(diǎn)式振蕩器的相位判據(jù)三點(diǎn)式振蕩器的相位判據(jù)。fUoU整理課件 12120100200166.67100200117.12C CCpFCCfM HzLC例例3.1 如圖如圖3-13(c) 所示電容三點(diǎn)式振蕩電路中，所示電容三點(diǎn)式振蕩電路中，C1=100pF，C2=200pF,L=1.3H忽略三極管的輸入及輸出電容。忽略三極管的輸入及輸出電容。1)計(jì)算振蕩器的振蕩頻率計(jì)算振蕩器的振蕩頻率2)求反饋系數(shù)求反饋

21、系數(shù)B解：解： 112100121002003CBCC答：振蕩頻率為答：振蕩頻率為17.1MHz，反饋系數(shù)為三分之一，反饋系數(shù)為三分之一整理課件LC1C2C3RLBA3.3.2 3.3.2 改進(jìn)型電容三端式振蕩電路改進(jìn)型電容三端式振蕩電路1 1 Clapp Oscilltor 3211111CCCC 由于一般由于一般 C1,C2取值較大取值較大, 即即 C1,C2C3 所以有所以有: :3CC 振蕩頻率：振蕩頻率：311LCLC RLECRLLC2C3C1Rb1Rb2CbReRcAB整理課件LC1C2C3RLBARL整理課件LC1C2C3C4ABC4LC2C3C1Rb1Rb2CbReRcAB2

22、.2.S Seiloreilor O Oscillascillatortor 與與 Clapp 電路不同點(diǎn)僅在于電路不同點(diǎn)僅在于 回路電感回路電感 L 兩端并聯(lián)一個(gè)可變電兩端并聯(lián)一個(gè)可變電 容容 C4 ,而而 C3 為固定值電容為固定值電容 ,且且 有有 C3C1,C2 其其振振蕩蕩頻頻率率為為: :)(1)(1434CCLCCL 其其中中33211111CCCCC 而而電電壓壓反反饋饋系系數(shù)數(shù): :12beceuCBuC保保持持不不變變, ,又又因因 RL的的接接入入系系數(shù)數(shù)為為: 321111111CCCCCCp 13CC EC整理課件由由于于 C3為為固固定定值值,所所以以p值值 不不變

23、變（即即與與調(diào)調(diào)諧諧電電容容 C4無(wú)無(wú) 關(guān)關(guān)）,所所以以在在波波段段內(nèi)內(nèi)振振幅幅比比 較較穩(wěn)穩(wěn)定定,且且調(diào)調(diào)諧諧范范圍圍比比較較寬寬, 實(shí)實(shí)際際中中常常用用于于寬寬波波段段工工作作系系 統(tǒng)統(tǒng)中中. LC1C2C3C4AB整理課件頻頻率率穩(wěn)穩(wěn)定定: :在在各各種種外外界界條條件件發(fā)發(fā)生生變變化化的的情情況況下下, ,要要求求實(shí)實(shí)際際工工作作頻頻率率與與指指定定頻頻率率的的偏偏差差最最小小. .頻頻率率穩(wěn)穩(wěn)定定在在數(shù)數(shù)量量上上常常用用頻頻率率偏偏差差來(lái)來(lái)表表示示: :即即在在一一定定時(shí)時(shí)間間間間隔隔t 內(nèi)內(nèi), ,頻頻率率的的相相對(duì)對(duì)偏偏差差. .一一般般按按時(shí)時(shí)間間的的長(zhǎng)長(zhǎng)短短不不同同, ,通通常常可可分分為為三三種種頻頻率率穩(wěn)穩(wěn)定定度度: : 長(zhǎng)長(zhǎng)期期穩(wěn)穩(wěn)定定度度: :一一般般指指幾幾天天或或幾幾個(gè)個(gè)月月 短短期期穩(wěn)穩(wěn)定定度度: : 指指一