模擬電子技術(shù)第九章

1、模擬電子技術(shù)徐麗香編著2021/9/121第9章 正弦波振蕩器學(xué)習(xí)目標：（）了解正弦波振蕩器常用的電路類型；（）理解正弦波振蕩電路的設(shè)計。（）能夠設(shè)計振蕩電路，輸出額定頻率的正弦波。2021/9/1229.1 正弦波振蕩器的基本知識正弦波振蕩器：一種不需外加信號作用，能夠輸出正弦信號的自激振蕩電路根據(jù)選頻網(wǎng)絡(luò)所采用的元件不同，正弦波振蕩器又分為LC振蕩電路、RC振蕩電路、石英晶體振蕩器。2021/9/123正弦波振蕩器 實例2021/9/1249.1.1 自激振蕩的工作原理1LC并聯(lián)諧振回路 2021/9/1252自激振蕩電路的結(jié)構(gòu)(1)放大電路：具有信號放大作用，通過電源供給振蕩電路所需的能

2、量。(2)反饋網(wǎng)絡(luò)：作用是形成正反饋。(3)選頻網(wǎng)絡(luò)：選擇滿足振蕩條件的某一個頻率，形成單一頻率的正弦波振蕩。(4)穩(wěn)幅電路：使振幅穩(wěn)定，改善波形。2021/9/126自激振蕩器能夠振蕩的條件自激振蕩器能夠振蕩的相位條件是： = A+F =2n （n=0，1，2，3）其中A為放大器的增益，F(xiàn)反饋電路和起振和平衡的幅度條件其中 A是放大器的電壓增益，F(xiàn)是反饋電路的反饋系數(shù)。2021/9/1273正弦波振蕩電路的判斷判斷能否產(chǎn)生正弦波振蕩的步驟如下：(1)檢查電路的基本組成，一般應(yīng)包含放大電路、反饋網(wǎng)絡(luò)、選頻網(wǎng)絡(luò)和穩(wěn)幅環(huán)節(jié)等。(2)檢查放大電路是否工作在放大狀態(tài)。(3)檢查電路是否滿足振蕩產(chǎn)生的條

3、件。 2021/9/1283正弦波振蕩電路的判斷判斷電路是否滿足相位條件采用瞬時極性法。要為正反饋。具體判斷步驟如下。斷開反饋支路與放大電路輸入端的連接點。在斷點處的放大電路輸入端加信號ui，并設(shè)其極性為正(對地)，然后，按照先放大支路，后反饋支路的順序，逐次推斷電路有關(guān)各點的電位極性，從而確定ui和uf的相位關(guān)系。如果ui和uf在某一頻率下同相，電路滿足相位平衡條件。否則，不滿足相位平衡條件。2021/9/129例9.1： 判斷圖9.4(a)所示電路能否產(chǎn)生自激振蕩。2021/9/1210解： 在圖9.4(a)中，VT基極偏置電阻RB2被反饋線圈Lf短路接地，使VT處于截止?fàn)顟B(tài)，不能進行放大

4、，所以電路不能產(chǎn)生自激振蕩。 相位條件： 采用瞬時極性法，設(shè)VT基極電位為“正”，根據(jù)共射電路的倒相作用，可知集電極電位為“負”，于是L同名端為“正”，根據(jù)同名端的定義得知，Lf同名端也為“正”，則反饋電壓極性為“負”。 電路不能自激振蕩。如果把圖9.4(a)改成圖(b)即可2021/9/12119.2 LC振蕩器9.2.1 變壓器耦合式LC振蕩器電路特點：用變壓器耦合方式把反饋信號送到輸入端。 2021/9/12121 電路結(jié)構(gòu) 2021/9/12132 工作原理滿足相位條件 2021/9/1214例9.2：調(diào)試圖9.4(b)所示電路時，如果出現(xiàn)下列現(xiàn)象，請予以解釋。（1）對調(diào)反饋線圈的兩個

5、接頭后就能起振；（2）調(diào)R1、R2或R3阻值后就能起振；（3）改用較大的晶體管后就能起振；（4）適當(dāng)增加反饋線圈的匝數(shù)后就能起振；（5）適當(dāng)增大L值或減小C值后就能起振；（6）調(diào)整R1、R2或R3的阻值后可使波形變好；（7）減小負載電阻時，輸出波形產(chǎn)生失真，有時甚至不能起振。2021/9/1215解： （1）對調(diào)反饋線圈的兩個接頭后就能起振，說明原電路中反饋線圈極性接反了，形成了負反饋而不能起振。（2）調(diào)節(jié)R1、R2或R3阻值可改變電路的靜態(tài)工作點。調(diào)R1、R2或R3阻值后就能起振，說明原電路的工作點偏低，電壓放大倍數(shù)偏?。欢{(diào)整工作點后電壓放大倍數(shù)提高，故能起振。（3）原電路中的太小，使電壓

6、放大倍數(shù)不滿足自激振蕩的幅度條件。改用較大的晶體管可使電壓放大倍數(shù)提高，易于振蕩。（4）原電路中的反饋強度不夠（反饋系數(shù)F太?。荒芷鹫?。增加反饋線圈的匝數(shù)可增大反饋值，使電路易于起振。（5）適當(dāng)增大L值或減小C值，可使諧振阻抗增大，從而增大電路的電壓放大倍數(shù)，使電路易于起振。（6）調(diào)整R1、R2或R3的阻值可使靜態(tài)工作點合適，放大器工作在靠近線性區(qū)時穩(wěn)定振蕩，所以波形變好。（9）負載RL過小，折算到變壓器原邊的等值阻抗下降，晶體管的交流負載線變陡，容易產(chǎn)生截止失真，故波形不好；同時使輸出電壓下降，電壓放大倍數(shù)減小，故有時不能起振。2021/9/12169.2.2 三點式LC振蕩電路三點式L

7、C振蕩電路的特點：LC振蕩回路三個端點與晶體管三個電極相連。連接滿足“射同基反”的原則當(dāng)發(fā)射極所接元件同為容性時，稱為電容三點式振蕩器，當(dāng)發(fā)射極所接元件同為感性時，稱為電感三點式振蕩器。2021/9/12171電感三點式振蕩器2021/9/12182.電感三點式振蕩器的電路特點(1) 易起振(2)調(diào)節(jié)頻率方便。 (3) 波形較差，且頻率穩(wěn)定度也不高。 2021/9/12193電容三點式振蕩器2021/9/12204.電容三點式振蕩電路的特點 (1) 輸出波形較好。(2振蕩頻率較高，一般可以達到100MHz以上。(3)調(diào)節(jié)C1或C2可以改變振蕩頻率，但同時會影響起振條件，適用于產(chǎn)生固定頻率的振蕩

8、。如果要改變頻率，可在L兩端并聯(lián)一個可變電容。2021/9/1221例9.3：試判斷圖9.8(a)所示電路是否有可能產(chǎn)生振蕩。若不可能產(chǎn)生振蕩，請指出電路中的錯誤。 2021/9/1222解：(1)圖（a）電路存在的問題是：晶體管V是放大元件，但直流偏置不合適；電容C1兩端電壓可作為反饋信號，但放大電路的輸出信號（晶體管集電極信號）沒有傳遞到選頻網(wǎng)絡(luò)。所以，該電路不可能產(chǎn)生振蕩。(2)修改后的電路見圖（b）， 2021/9/1223調(diào)頻發(fā)射機電路分析IN-PUT端輸入音頻信號，電路直接發(fā)射出調(diào)頻信號，該信號可由調(diào)頻收音機接收 2021/9/12249.3 石英晶體振蕩器9.3.1石英晶體的基本

9、特性及其等效電路1符號和等效電路2021/9/12252有源晶體振蕩器 有源晶體振蕩器習(xí)稱有源晶振，它是一個完整的振蕩器。 2021/9/12269.3.2石英晶體振蕩電路1并聯(lián)型晶體振蕩電路石英晶體振蕩器起電感L的作用 2021/9/12272串聯(lián)型晶體振蕩電路振蕩頻率等于晶體的固有頻率fs時，晶體阻抗最小，且為純電阻 2021/9/12289.4 RC正弦波振蕩電路當(dāng)振蕩電路要求振蕩頻率較低時，采用RC正弦波振蕩器。典型電路如圖。2021/9/12299.4.1 RC網(wǎng)絡(luò)的頻率響應(yīng) 諧振頻率f0 輸出電壓與輸入電壓之間的比值 2021/9/12309.4.2 RC橋式正弦波振蕩電路2021

10、/9/1231例9.4： 圖9.19(a)所示電路是沒有畫完整的正弦波振蕩器。（1）完成各節(jié)點的連接；（2）選擇電阻R2的阻值；（3）計算電路的振蕩頻率； 2021/9/1232解： （1）結(jié)點K應(yīng)與M相連接。（2）反饋系數(shù)等于1/3（f=f0時），所以電路放大倍數(shù)應(yīng)大于等于3，即R22R14k。故R2應(yīng)選則大于4k的電阻。（3）電路的振蕩頻率2021/9/1233本章回顧（1）正弦波振蕩電路按選頻網(wǎng)絡(luò)不同，可分為LC振蕩電路、晶體振蕩電路和RC振蕩電路。它們由放大電路、正反饋電路、選頻電路和穩(wěn)幅電路組成。（2）電路產(chǎn)生自激振蕩必需同時滿足相位條件和振幅條件。具體判別的關(guān)鍵為：電路必需是一個具有正反饋的正常放大電路。相位條件必須滿足： = A+F =2n （n=0，1，2，3）；起振和平衡幅度條件為：2021/9/1