三點(diǎn)式振蕩器詳解演示文稿

三點(diǎn)式振蕩器詳解演示文稿當(dāng)前第1頁(yè)\共有29頁(yè)\編于星期一\23點(diǎn)優(yōu)選三點(diǎn)式振蕩器當(dāng)前第2頁(yè)\共有29頁(yè)\編于星期一\23點(diǎn)5.5.1構(gòu)成三點(diǎn)式振蕩器的原則(相位判據(jù))假設(shè):(1)不計(jì)晶體管的電抗效應(yīng)；(2)LC回路由純電抗元件組成，即為滿(mǎn)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？

如圖所示，振蕩器的振蕩頻率十分接近回路的諧振頻率，于是有即當(dāng)前第3頁(yè)\共有29頁(yè)\編于星期一\23點(diǎn)三點(diǎn)式振蕩器的相位判據(jù)∵放大器已經(jīng)倒相,即與差180°，所以要求反饋電壓必須與反相才能滿(mǎn)足相位條件，如圖5.5-1所示。當(dāng)前第4頁(yè)\共有29頁(yè)\編于星期一\23點(diǎn)

因此，Xbe必須與Xce同性質(zhì)，才能保證與反相。

由5.5.3和5.5.4式，歸結(jié)起來(lái)，Xbe和Xce性質(zhì)相同；Xcb和Xce、Xbe性質(zhì)相反,即分別為電感和電容。這就是三點(diǎn)式振蕩器的相位判據(jù)?？梢赃@樣來(lái)記憶：與發(fā)射極相連接的兩個(gè)電抗性質(zhì)相同，另一個(gè)電抗則性質(zhì)相反。（或是CB接的與其他二極接的性質(zhì)相反。）當(dāng)前第5頁(yè)\共有29頁(yè)\編于星期一\23點(diǎn)5.5.2電容三點(diǎn)式振蕩器——考畢茲振蕩器圖所示電路是電容三點(diǎn)式的典型電路。LC回路的三個(gè)端點(diǎn)分別與三個(gè)電極相連，且Xce和Xbe為容抗，Xcb為感抗。故屬電容反饋三點(diǎn)式振蕩器，又稱(chēng)考畢茲振蕩器。電容三點(diǎn)式振蕩器當(dāng)前第6頁(yè)\共有29頁(yè)\編于星期一\23點(diǎn)其中ZL為高頻扼流圈，防止高頻交流接地。Rb1、Rb2、Re為偏置電阻。下面分析該電路的振蕩條件，圖(a)畫(huà)了交流等效電路。(b)為Y參數(shù)等效電路。電容三點(diǎn)式振蕩器的等效電路當(dāng)前第7頁(yè)\共有29頁(yè)\編于星期一\23點(diǎn)容易判斷振蕩器屬并-并聯(lián)接，電壓取樣電流求和的反饋放大器。設(shè)其信號(hào)源電流為，負(fù)載電流為，顯然式中，Yi——網(wǎng)絡(luò)aa′--bb′的大信號(hào)輸入導(dǎo)納；Yr——網(wǎng)絡(luò)aa′--bb′的大信號(hào)反向傳輸導(dǎo)納；Yf——網(wǎng)絡(luò)aa′--bb′的大信號(hào)正向傳輸導(dǎo)納；Yo——網(wǎng)絡(luò)aa′--bb′的大信號(hào)輸出導(dǎo)納。實(shí)際上，這只不過(guò)是虛構(gòu)的。而意味著式5.5.5是線性齊次方程。即當(dāng)前第8頁(yè)\共有29頁(yè)\編于星期一\23點(diǎn)其系數(shù)行列式為0，即因網(wǎng)絡(luò)aa′-bb′是兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)(有源和無(wú)源)并-并聯(lián)接，所以式中，T表示晶體管，n表示無(wú)源網(wǎng)絡(luò)。即當(dāng)前第9頁(yè)\共有29頁(yè)\編于星期一\23點(diǎn)

這就是反映振蕩器滿(mǎn)足平衡條件。使用上述方法時(shí)，應(yīng)使兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)的電壓、電流方向符合電壓取樣、電流求和的條件。5.5.9式中[yT]是晶體管參數(shù)，可以測(cè)得和計(jì)算出,[yn]則可以由具體網(wǎng)絡(luò)根據(jù)y參數(shù)的定義求得。假設(shè)，振蕩器的工作頻率遠(yuǎn)低于fT，且忽略?xún)?nèi)部反饋的影響和不計(jì)晶體管的電抗效應(yīng)，有當(dāng)前第10頁(yè)\共有29頁(yè)\編于星期一\23點(diǎn)由下圖，根據(jù)y參數(shù)的定義，可求得無(wú)源網(wǎng)絡(luò)|yn|為當(dāng)前第11頁(yè)\共有29頁(yè)\編于星期一\23點(diǎn)將式5.5.10和5.5.11代入式5.5.9得整理得無(wú)源網(wǎng)絡(luò)當(dāng)前第12頁(yè)\共有29頁(yè)\編于星期一\23點(diǎn)令其虛部等于0,可求得振蕩頻率為式中：可見(jiàn)，電容三點(diǎn)式振蕩器的振蕩頻率略高于回路的諧振頻率，且與晶體管的參數(shù)有關(guān)。當(dāng)前第13頁(yè)\共有29頁(yè)\編于星期一\23點(diǎn)令其實(shí)部等于0，并近似認(rèn)為，可求得其振蕩平衡條件為用微變參數(shù)代替平均參數(shù)，可求得起振時(shí)所要求的最小跨導(dǎo)(gm)min，其起振條件為因代入上式得當(dāng)前第14頁(yè)\共有29頁(yè)\編于星期一\23點(diǎn)從圖（a）可以看出，反饋電壓不僅取決于電容C2，還與晶體管的輸入導(dǎo)納gie有關(guān)。當(dāng)gie較小時(shí)，gie的分路作用可以忽略，此時(shí)第一項(xiàng)起主要作用當(dāng)，利于起振。當(dāng)gie較大時(shí)，gie的分流作用不能忽略，此時(shí)第二項(xiàng)起主要作用，則，難于起振。

所以不能簡(jiǎn)單地認(rèn)為反饋系數(shù)越大，就越易起振，而應(yīng)當(dāng)前第15頁(yè)\共有29頁(yè)\編于星期一\23點(diǎn)該有一定范圍。另外反饋系數(shù)的大小還會(huì)影響振蕩波形的好壞，反饋系數(shù)過(guò)大會(huì)產(chǎn)生較大的波形失真。通常F≈0.01～1且一般取得較小。以上的討論，沒(méi)有考慮線圈的損耗，如考慮到r的影響,則起振條件應(yīng)該修正，如圖（b）所示。將r經(jīng)過(guò)兩次折算，折算到ce兩端和goe并聯(lián)，所以起振條件應(yīng)修正為:當(dāng)前第16頁(yè)\共有29頁(yè)\編于星期一\23點(diǎn)當(dāng)不考慮gie的影響時(shí)，反饋系數(shù)F的大小為將gie折算到放大器的輸出端，有放大器總的負(fù)載電導(dǎo)為圖4-8電容反饋振蕩器電路∵

∴

可見(jiàn)，反饋系數(shù)并非越大越好。（另一種分析法）當(dāng)前第17頁(yè)\共有29頁(yè)\編于星期一\23點(diǎn)圖（a）影響起振因素圖（b）起振條件修正Pce=c2/(c1+c2)gP當(dāng)前第18頁(yè)\共有29頁(yè)\編于星期一\23點(diǎn)5.5.3電感三點(diǎn)式振蕩器——哈特萊振蕩器電感三點(diǎn)式振蕩器電路如圖所示。是從L2取得的,故稱(chēng)為電感反饋三點(diǎn)式振蕩器。通常L1、L2同繞在一個(gè)骨架上，它們之間存在著互感，且耦合系數(shù)M≈1。電感三點(diǎn)式等效電路當(dāng)前第19頁(yè)\共有29頁(yè)\編于星期一\23點(diǎn)下面利用基爾霍夫定律列出網(wǎng)孔方程來(lái)分析其振蕩條件.由圖(c)列出I電流回路方程：(I回路)（Ib回路）（Ic回路）當(dāng)前第20頁(yè)\共有29頁(yè)\編于星期一\23點(diǎn)令上面方程組系數(shù)行列式D的虛部等于零，整理后得所以，得到可見(jiàn)，ωg略低于回路諧振角頻率ω0，且振蕩頻率與晶體管參數(shù)有關(guān)。通常情況下有故（電容三點(diǎn)式的頻率是略高于回路諧振角頻率。）式中L=L1+L2+2M（同名端在異側(cè)推出-M）當(dāng)前第21頁(yè)\共有29頁(yè)\編于星期一\23點(diǎn)為求起振條件，可令方程組的系數(shù)行列式D的實(shí)部等于0，即可得振蕩平衡條件:因此起振條件是:當(dāng)前第22頁(yè)\共有29頁(yè)\編于星期一\23點(diǎn)故起振條件可寫(xiě)成：至于反饋系數(shù)的選取，為兼顧振蕩的振蕩波形，通常取F=0.1~0.5。（考畢茲電路F=0.01~1）當(dāng)前第23頁(yè)\共有29頁(yè)\編于星期一\23點(diǎn)5.5.4電容三點(diǎn)式與電感三點(diǎn)式振蕩器比較電容三點(diǎn)式:優(yōu)點(diǎn)：1.輸出波形好，接近于正弦波；2.因晶體管的輸入輸出電容與回路電容并聯(lián)，可適當(dāng)增加回路電容提高穩(wěn)定性；3.工作頻率可以做得較高（利用極間電容）缺點(diǎn)：調(diào)整頻率困難，起振困難。電感三點(diǎn)式：優(yōu)點(diǎn)：起振容易，調(diào)整方便；缺點(diǎn)：輸出波形不好，在頻率較高時(shí)，不易起振。電感三點(diǎn)式起振條件振蕩頻率電容三點(diǎn)式起振條件振蕩頻率（實(shí)際會(huì)略高）（實(shí)際會(huì)略低）當(dāng)前第24頁(yè)\共有29頁(yè)\編于星期一\23點(diǎn)5.5.5改進(jìn)型電容三點(diǎn)式振蕩器

前面研究的三種振蕩器，其振蕩頻率ω不僅取決于LC回路參數(shù)，還與晶體管的內(nèi)部參數(shù)(Goe、Gie、Coe、Cie)有關(guān)，而晶體管的參數(shù)又隨環(huán)流溫度、電源電壓的變化而變化，因此其頻率穩(wěn)定度不高。以電容三點(diǎn)式為例，如圖所示,Cie和Coe分別與回路電容并聯(lián)，其振蕩頻率可近似寫(xiě)成

如何減小晶體管電容Coe、Cie對(duì)頻率的影響呢？當(dāng)前第25頁(yè)\共有29頁(yè)\編于星期一\23點(diǎn)1.加大回路電容C1和C2的值，但它限制了振蕩頻率的提高，同時(shí)為確保ω的不變，減小了L的值，隨之帶來(lái)Q值下降，使振蕩幅度下降甚至停振。這種方法只適用于頻率不高的場(chǎng)合。2.同時(shí)減小接入系數(shù)pce和pbe，而又不改變反饋系數(shù)，這就是圖所示的克拉潑(Clapp)振蕩器。這種電路就是在L支路中串接一個(gè)可變的小電容器C3，所以又叫做串聯(lián)型電容三點(diǎn)式反饋振蕩器，它是在電容三點(diǎn)式的基礎(chǔ)上進(jìn)行了改進(jìn)。晶體管電容Coe、Cie對(duì)振蕩頻率的影響當(dāng)前第26頁(yè)\共有29頁(yè)\編于星期一\23點(diǎn)考畢茲克拉潑振蕩器Coe、Cie只影響C1、C2,對(duì)諧振回路影響很小。當(dāng)前第27頁(yè)\共有29頁(yè)\編于星期一\23點(diǎn)所以可采用電容三點(diǎn)式的分析方法。故式中可見(jiàn)，ωg只取決于L、C3，而與C1、C2基本無(wú)關(guān)。于是可以增加C