通信電路07(2)

1、1.信號的放大：信號的放大： 高頻小信號放大，高頻功率放大高頻小信號放大，高頻功率放大2.信號的產生：信號的產生： 振蕩器振蕩器3.信號的變換：信號的變換：倍頻器，變頻器倍頻器，變頻器調制器：調制器：調幅、調頻、調相調幅、調頻、調相解調器：解調器：檢波、鑒頻、鑒相檢波、鑒頻、鑒相通信電子電路的主要內容通信電子電路的主要內容第4章 正弦波振蕩器. 概述概述. 反饋振蕩原理反饋振蕩原理. LC振蕩器振蕩器. 晶體振蕩器晶體振蕩器. 壓控振蕩器壓控振蕩器. 集成電路振蕩器集成電路振蕩器第第4章章 正弦波振蕩器正弦波振蕩器第4章 正弦波振蕩器 反反饋饋振振蕩蕩器器 按按振振蕩蕩原原理理分分類類 負負阻

2、阻振振蕩蕩器器 低低頻頻振振蕩蕩器器 按按振振蕩蕩頻頻率率分分類類 高高頻頻振振蕩蕩器器4.1 概概 述述 振蕩器是一種能自動地將直流電源能量轉換為振蕩器是一種能自動地將直流電源能量轉換為一定波形的交變振蕩信號能量的轉換電路。一定波形的交變振蕩信號能量的轉換電路。它與放它與放大器的區(qū)別大器的區(qū)別在于在于:無需外加激勵信號無需外加激勵信號, 就能產生具有就能產生具有一定頻率、一定波形和一定振幅的交流信號。一定頻率、一定波形和一定振幅的交流信號。 正正弦弦波波振振蕩蕩器器 按按振振蕩蕩波波形形分分類類 非非正正弦弦波波振振蕩蕩器器（多多諧諧振振蕩蕩器器等等）第4章 正弦波振蕩器 LC 振振蕩蕩器器

3、 按按選選頻頻回回路路元元件件性性能能分分類類 RC 振振蕩蕩器器 晶晶體體振振蕩蕩器器等等頻率的穩(wěn)定性越來越高頻率的穩(wěn)定性越來越高第4章 正弦波振蕩器4.2 反饋振蕩原理反饋振蕩原理4.2.1并聯(lián)諧振回路中的自由振蕩現(xiàn)象并聯(lián)諧振回路中的自由振蕩現(xiàn)象Us12SucuLiLiRuRRe0ic t0，S接接1；t0，S接接2。CRLCteUtueatsc00021,1cos)(dtdiLudtductiiiiLLccRLc,)(0是角頻率為是角頻率為0，振幅按振幅按指數(shù)規(guī)律衰減的振蕩電指數(shù)規(guī)律衰減的振蕩電壓。壓。第4章 正弦波振蕩器uc(t)0tetCRLCteUtueatsc00021,1cos

4、)(要得到等幅振蕩，應使要得到等幅振蕩，應使=01、并上一負阻、并上一負阻用器件構成負阻，如用隧用器件構成負阻，如用隧道二極管等。道二極管等。Us12SucuLiLiRuRRe0ic2、利用正反、利用正反饋補充能量饋補充能量第4章 正弦波振蕩器4.2.2振蕩過程與振蕩條件振蕩過程與振蕩條件振蕩條件是指振蕩器產生穩(wěn)定的正弦波振蕩所振蕩條件是指振蕩器產生穩(wěn)定的正弦波振蕩所必須滿足的基本條件。必須滿足的基本條件。 1、電路滿足什么條件才能起振？、電路滿足什么條件才能起振？2、電路起振后，滿足什么條件才能進入平衡、電路起振后，滿足什么條件才能進入平衡狀態(tài)，維持等幅正弦振蕩？狀態(tài)，維持等幅正弦振蕩？3、

5、電路滿足什么條件才能使平衡狀態(tài)是穩(wěn)定、電路滿足什么條件才能使平衡狀態(tài)是穩(wěn)定的的？第4章 正弦波振蕩器 在剛接通電源時在剛接通電源時, 電路中存在電路中存在各種電擾動各種電擾動, 如接通電源瞬間引起如接通電源瞬間引起的電流突變的電流突變, 電路中的熱噪聲等等電路中的熱噪聲等等, 這些擾動均具有很寬的頻譜。這些擾動均具有很寬的頻譜。 如果選頻網絡是由如果選頻網絡是由并聯(lián)諧振回路組成并聯(lián)諧振回路組成, 則其則其中只有角頻率為諧振角頻率中只有角頻率為諧振角頻率0的分量才能通過反饋的分量才能通過反饋產生較大的反饋電壓。產生較大的反饋電壓。. 起振過程與起振條件起振過程與起振條件第4章 正弦波振蕩器. 起

6、振過程與起振條件起振過程與起振條件ofiouuFuuA,1FA即1)(0 AFTT(0)= A(0) +F(0) =2n (n=, , , )振幅起振條件振幅起振條件相位起振條件相位起振條件iifuuAFu起振時第4章 正弦波振蕩器 平衡過程與平衡條件平衡過程與平衡條件 隨著振幅的增大，隨著振幅的增大， 放大器逐漸由放大區(qū)進入飽和放大器逐漸由放大區(qū)進入飽和區(qū)或截止區(qū)，電流波形出現(xiàn)切頂現(xiàn)象，但由于諧振回區(qū)或截止區(qū)，電流波形出現(xiàn)切頂現(xiàn)象，但由于諧振回路的選頻特性，電壓仍為余弦波形，但基本不再增加。路的選頻特性，電壓仍為余弦波形，但基本不再增加。振蕩建立過程結束，波形穩(wěn)定下來。振蕩建立過程結束，波形

7、穩(wěn)定下來。1)(0T平衡條件平衡條件1)(0T振幅平衡條件振幅平衡條件T(0)=2n n=, , , 相位平衡條件相位平衡條件第4章 正弦波振蕩器（1 1）振幅平衡的穩(wěn)定條件振幅平衡的穩(wěn)定條件 平衡狀態(tài)的穩(wěn)定性和穩(wěn)定條件平衡狀態(tài)的穩(wěn)定性和穩(wěn)定條件|T(o)|BAUiUiAUiB1A點是穩(wěn)定的，而點是穩(wěn)定的，而B是不穩(wěn)定點。是不穩(wěn)定點。0)(:iAiUuioujT振幅穩(wěn)定條件UiO|T(o)| A1UiA一般放大器的增一般放大器的增益特性均如圖所益特性均如圖所示，因此這一條示，因此這一條很容易滿足。很容易滿足。為了維持振蕩器穩(wěn)定的工作，只滿為了維持振蕩器穩(wěn)定的工作，只滿足平衡條件和起振條件是不夠

8、的，足平衡條件和起振條件是不夠的，因為平衡條件只能說明振蕩可能平因為平衡條件只能說明振蕩可能平衡在某一狀態(tài)，而不能說明振蕩的衡在某一狀態(tài)，而不能說明振蕩的平衡狀態(tài)是否穩(wěn)定。平衡狀態(tài)是否穩(wěn)定。 第4章 正弦波振蕩器（2）相位平衡的穩(wěn)定條件）相位平衡的穩(wěn)定條件 相位穩(wěn)定條件的意義相位穩(wěn)定條件的意義: :指指當相位平衡條件遭到破當相位平衡條件遭到破壞時，電路本身能自動地重新建立起相位平衡點的壞時，電路本身能自動地重新建立起相位平衡點的條件。條件。 第4章 正弦波振蕩器 如如果果設設某某種種原原因因, ,相相位位平平衡衡破破壞壞, ,產產生生一一個個很很小小的的相相位位增增益益量量。 即即設設: :i

9、fuuAF 0T 反反饋饋信信號號fu超超前前原原輸輸入入信信號號 iu一一個個相相角角信信號號周周期期縮縮短短 信信號號頻頻率率0 。 tui 0000 即即：0 提出問題提出問題: :要保證振蕩的相位平衡點的穩(wěn)定要保證振蕩的相位平衡點的穩(wěn)定, ,必須當必須當振蕩器頻率發(fā)生變化的同時振蕩器頻率發(fā)生變化的同時, ,要求振蕩電路內部能要求振蕩電路內部能夠產生一個新的相位變化夠產生一個新的相位變化, ,而這個相位變化與外因而這個相位變化與外因引起的相位變化的符號應相反引起的相位變化的符號應相反, ,以消弱或抵消由外以消弱或抵消由外因引起的變化。因引起的變化。 第4章 正弦波振蕩器又因為在又因為在T

10、中，只有諧振回路的相中，只有諧振回路的相位對頻率變化敏感：位對頻率變化敏感：0T。ZT即為相位平衡條件有, 0 即要求選頻網絡的相頻即要求選頻網絡的相頻特性曲線在工作頻率附近特性曲線在工作頻率附近應具有負斜率應具有負斜率,才能滿足頻才能滿足頻率穩(wěn)定條件。率穩(wěn)定條件。 實際中的并聯(lián)實際中的并聯(lián)LC諧振回路正好具有這種相頻特性諧振回路正好具有這種相頻特性,故可自然滿足。故可自然滿足。第4章 正弦波振蕩器 環(huán)路增益相位在振蕩頻率點應為環(huán)路增益相位在振蕩頻率點應為2的整數(shù)倍的整數(shù)倍, 即即環(huán)路應是正反饋。環(huán)路應是正反饋。 4.2.3反饋振蕩電路判斷反饋振蕩電路判斷判斷一個反饋振蕩電路能否正常工作判斷一

11、個反饋振蕩電路能否正常工作, 需考慮以下幾點：需考慮以下幾點： 可變增益放大器件可變增益放大器件(晶體管晶體管, 場效應管或集成電路場效應管或集成電路)應有正確的直流偏置應有正確的直流偏置, 開始時應工作在甲類狀態(tài)開始時應工作在甲類狀態(tài), 便便于起振。于起振。 開始起振時開始起振時, 環(huán)路增益幅值環(huán)路增益幅值AF(0)應大于應大于1。一般。一般反饋系數(shù)反饋系數(shù)F小于小于1, 故故A(0)必須大于必須大于1。共射、共基。共射、共基電路都可以滿足這一點。電路都可以滿足這一點。 為了增大為了增大A(0),負載電負載電阻不能太小。阻不能太小。第4章 正弦波振蕩器用瞬時極性法判斷電路是否滿用瞬時極性法判

12、斷電路是否滿足正弦波振蕩的相位條件：足正弦波振蕩的相位條件：1.斷開反饋，在斷開處加輸入電壓斷開反饋，在斷開處加輸入電壓Ui，規(guī)定其極性；，規(guī)定其極性；2.以此為依據(jù)，判斷輸出電壓以此為依據(jù)，判斷輸出電壓Uo的極性；的極性； 3.根據(jù)輸出電壓根據(jù)輸出電壓Uo的極性判斷反饋電壓的極性判斷反饋電壓Uf的極性；的極性；4.Ui和和Uf極性相同，說明滿足相位條件，電路有可能極性相同，說明滿足相位條件，電路有可能 振蕩。振蕩。圖4.3.1圖4.3.5第4章 正弦波振蕩器1.斷開反饋，在斷開處加輸入電壓斷開反饋，在斷開處加輸入電壓Ui，規(guī)定其極性；，規(guī)定其極性；2.以此為依據(jù)，判斷輸出電壓以此為依據(jù)，判斷

13、輸出電壓Uo的極性；的極性； 3.根據(jù)輸出電壓根據(jù)輸出電壓Uo的極性判斷反饋電壓的極性判斷反饋電壓Uf的極性；的極性；4.Ui和和Uf極性相同，說明滿足相位條件，電路有可能極性相同，說明滿足相位條件，電路有可能 振蕩。振蕩。題圖4.2(c)題圖4.2(a)第4章 正弦波振蕩器1.斷開反饋，在斷開處加輸入電壓斷開反饋，在斷開處加輸入電壓Ui，規(guī)定其極性；，規(guī)定其極性；2.以此為依據(jù)，判斷輸出電壓以此為依據(jù)，判斷輸出電壓Uo的極性；的極性； 3.根據(jù)輸出電壓根據(jù)輸出電壓Uo的極性判斷反饋電壓的極性判斷反饋電壓Uf的極性；的極性；4.Ui和和Uf極性相同，說明滿足相位條件，電路有可能極性相同，說明滿

14、足相位條件，電路有可能 振蕩。振蕩。圖例4.1(a)題圖4.2(e)題圖4.2(b)第4章 正弦波振蕩器 例例 4.1 判斷圖例判斷圖例4.1所示各反饋振蕩電路能否正常工作。所示各反饋振蕩電路能否正常工作。 其中（其中（）、（）、（）是交流等效電路）是交流等效電路, （）是實用電路。）是實用電路。圖例4.1 Re2V2CLRe1(a)Re1V1Rc1LCRe2V2Rc2(b)Re2Re1Rb2CbCe1V1LCRe3Ce2R1Re4V2Rb1Rc1Rc2UCC(c)V1由兩級共射反饋電路組成。由共基共集兩級反饋組成。第4章 正弦波振蕩器 【例4.2】 判斷圖例4.2所示兩級互感耦合振蕩電路能否

15、正常工作。 共基共集反饋電路 C1L1L2V1ReC2L3RLV2第4章 正弦波振蕩器 衡量實際振蕩衡量實際振蕩頻率頻率相對于標稱振蕩頻率相對于標稱振蕩頻率0變化變化的程度的程度, 提出了頻率穩(wěn)定度這一性能指標。提出了頻率穩(wěn)定度這一性能指標。 4.2.4 振蕩器的頻率穩(wěn)定度振蕩器的頻率穩(wěn)定度1. 頻率穩(wěn)定度定義頻率穩(wěn)定度定義 根據(jù)測試時間的長短根據(jù)測試時間的長短, 將頻率穩(wěn)定度分成長期頻穩(wěn)將頻率穩(wěn)定度分成長期頻穩(wěn)度、度、 短期頻穩(wěn)度和瞬時頻穩(wěn)度三種短期頻穩(wěn)度和瞬時頻穩(wěn)度三種, 測試時間分別為測試時間分別為一天以上、一天以上、 一天以內和一秒以內。一天以內和一秒以內。 長期頻穩(wěn)度主要取決于元器件

16、的老化特性長期頻穩(wěn)度主要取決于元器件的老化特性, 短期頻短期頻穩(wěn)度主要取決于電源電壓和環(huán)境溫度的變化以及電路穩(wěn)度主要取決于電源電壓和環(huán)境溫度的變化以及電路參數(shù)的變化等等參數(shù)的變化等等, 而瞬時頻穩(wěn)度則與元器件的內部噪而瞬時頻穩(wěn)度則與元器件的內部噪聲聲有關。有關。第4章 正弦波振蕩器 （1） 減小外界因素變化的影響。減小外界因素變化的影響。2. 提高提高LC振蕩器頻率穩(wěn)定度的措施振蕩器頻率穩(wěn)定度的措施 （2）提高回路的標準性（外界因素變化時）提高回路的標準性（外界因素變化時, 振蕩回路振蕩回路保持其諧振頻率不變的能力）保持其諧振頻率不變的能力）, 選取合理的電路形式。選取合理的電路形式。 A. 采用溫度系數(shù)小或溫度系數(shù)相反的電抗元件組成采用溫度系數(shù)小或溫度系數(shù)相反的電抗元件組成回路?；芈贰?B. 注意選擇回路與器件、負載之間的接入系數(shù)。注意選擇回路與器件、負載之間的接入系數(shù)。4.2.4 振蕩器的頻率穩(wěn)定度振蕩器的頻率穩(wěn)定度第4章 正弦波振蕩器4.3 LC 振振 蕩蕩 器器 4.3.1 互感耦合振蕩器互感耦合振蕩器采用采用LC諧振回路作為選頻網絡諧振回路作為選頻網絡的反饋振蕩器統(tǒng)稱為的反饋振蕩器統(tǒng)稱為LC振蕩器。振蕩器。 LC振蕩器按其反饋網絡的振蕩器按其反饋網絡的不同，可分為互感耦合、電容不同，可分為互感耦合、電容耦合和自耦變壓器耦合三種類耦合