高頻電子線路4-1

第四章正弦波振蕩器第一節(jié)概述三、技術(shù)指標(biāo)：一，振蕩電路的功能

無外加輸入交流信號，電路能自動將直流提供的能量轉(zhuǎn)換為一定頻率的交流振蕩信號輸出。二，分類：按振蕩原理可分為反響型和負(fù)阻型。反響型振蕩器由選頻網(wǎng)絡(luò)和正反響網(wǎng)絡(luò)組成；負(fù)阻型振蕩器由負(fù)阻元件和振蕩回路組成。振蕩頻率、頻率穩(wěn)定度、振蕩幅度、振蕩波形早期振蕩器：火花發(fā)射機(jī)、電弧發(fā)生器LCR元件區(qū)別于早期振蕩器的優(yōu)點(diǎn)〔1〕將直流電轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣麟?，本身靜止不動，不需要做機(jī)械移動或者轉(zhuǎn)動，旋轉(zhuǎn)速度很高的交流發(fā)電機(jī)，可以產(chǎn)生的最高頻率為50KHz〔2〕產(chǎn)生等幅震蕩，火花發(fā)射機(jī)等產(chǎn)生阻尼振蕩〔3〕使用方便，靈活性大，功率自毫瓦量級至幾百千瓦；工作頻率自極低頻率至微波波段輸出波形可以是非正弦波，也可以是正弦波用途廣泛無線電發(fā)送設(shè)備的心臟局部，也是超外差接收機(jī)的主要局部，各種電子測試儀器，例如信號發(fā)生器、數(shù)字頻率計等等。LCR回路分析假設(shè)開關(guān)先在1位置，電容充電至V，然后開關(guān)S轉(zhuǎn)至2位置、C上電荷通過L、R放電。由基爾霍夫定律將上式兩邊微分解此微分方程討論：R對振蕩的影響與機(jī)械振動的單擺類比LC振蕩器必需具備的三個條件一套振蕩回路，包含兩個或者兩個以上儲能元件。在這兩個元件中，當(dāng)一個釋放能量時，另一個就接收能量。釋放與接收交替進(jìn)行，頻率取決于元件的數(shù)值一個能量來源，可以補(bǔ)充振蕩回路中電阻所產(chǎn)生的能量損失一個控制設(shè)備，可以使電源功率在正確的時間補(bǔ)充電路的能量損失，以維持等幅震蕩，這是有源器件〔電子管、晶體管或者集成電路〕和正反響電路完成的任務(wù)第二節(jié)反響型LC振蕩原理一、振蕩的建立與起振條件開關(guān)按至１，Ui放大得到Uc

;開關(guān)按至２，當(dāng)Uf

＝Ui

，振蕩建立.振蕩條件:振蕩器維持振蕩的條件：（平衡條件）起振條件的物理意義：

是構(gòu)成反饋型振蕩器的必要條件。表明反饋是正反饋，表示振蕩是增幅振蕩，振幅由小增大，振蕩能夠建立起來。理解：起振條件：起振至穩(wěn)定振蕩的變化過程隨著反響至輸入端信號的不斷增大，晶體管進(jìn)入非線性區(qū)，不再線性放大，ic、ie將成為脈沖狀進(jìn)入非線性區(qū)域后

θc<180。，放大倍數(shù)A將下降，至?xí)r進(jìn)入平衡狀態(tài)當(dāng)確定A0及F的值時，可確定平衡后振蕩器的狀態(tài)平衡條件的另一表達(dá)式下面推導(dǎo)另一形式的表達(dá)式二、振蕩的平衡與平衡條件物理意義：振蕩器的必要條件。表示正反饋，為反饋AF=1表示等幅振蕩，處于平衡狀態(tài)；

平衡條件：理解起振條件和平衡條件：晶體管是非線性器件，其增益A隨輸出電壓Vo增大而減小,直到達(dá)到平衡。第二節(jié)反響型LC振蕩原理三、振蕩平衡狀態(tài)的穩(wěn)定條件什么是平衡狀態(tài)的穩(wěn)定條件：

指振蕩器由于外界原因失去平衡后，振蕩器能自動回到平衡狀態(tài)的條件。（1）振幅的穩(wěn)定條件：

(4─14)例：分析圖４-3中Ｑ點(diǎn)和Ｂ點(diǎn)是否是穩(wěn)定平衡點(diǎn)（2）相位穩(wěn)定條件為：(4─16)分析外因的影響：故電路應(yīng)該有：并聯(lián)回路的相頻特性滿足相位穩(wěn)定條件物理意義:幅增大而減小,它能保證電路參數(shù)發(fā)生變化引起的A、F變化時,電路能在新的條件下建立新的平衡,即振幅產(chǎn)生變化來保證AF=1。

表示放大器的電壓增益隨振增大而減小,它能保證振蕩電路的參數(shù)發(fā)生變化時,能自動通過頻率的變化來調(diào)整，保證振蕩器處于正反響。表示振蕩回路的相移隨頻率例：什么是振蕩器的起振條件、平衡條件和穩(wěn)定條件？各有什么物理意義？它們與振蕩器電路參數(shù)有何關(guān)系？(2)平衡條件：答：(1)起振條件：(3)穩(wěn)定條件:振幅穩(wěn)定條件為：

相位穩(wěn)定條件為：

振幅起振條件A0F>1是表示振蕩是增幅振蕩，振幅由小增大，振蕩能夠建立起來。振幅平衡條件AF=1是表示振蕩是等幅振蕩，振幅保持不變，處于平衡狀態(tài)。

相位起振條件和相位平衡條件：說明反響是正反響，是構(gòu)成反響型振蕩器的必要條件。振幅平衡的穩(wěn)定條件表示放大器的電壓增益隨振幅增大而減小，它能保證電路參數(shù)發(fā)生變化引起的A、F變化時，電路能在新的條件下建立新的平衡，即振幅產(chǎn)生變化來保證AF=1。相位平衡的穩(wěn)定條件表示振蕩回路的相移隨頻率增大而減小。它能保證振蕩電路的參數(shù)發(fā)生變化時，能自動通過頻率的變化來調(diào)整，保證振蕩電路處于正反響。顯然，上述三個條件均與電路參數(shù)有關(guān)，A由放大器的參數(shù)決定，除與工作點(diǎn)有關(guān)外，還與晶體管的參數(shù)有關(guān)，而反響系數(shù)F是與反響元件的參數(shù)值有關(guān)。

第三節(jié)反響型LC振蕩器一、互感耦合振蕩電路振蕩條件：用瞬時極性法判斷是否為正反響。2⊕方法：先判斷放大器的種類，找到輸入信號(反響信號)和輸出信號(LC回路兩端)的位置；假設(shè)輸入信號為正，按信號傳輸方向依次判斷極性，直到判斷出反響信號的極性。假設(shè)反響信號和輸入極性相同為正反響，極性相反為負(fù)反響；1⊕5⊕4⊕3⊕用瞬時極性法判斷圖4-6能否振蕩(是否為正反響)1⊕○23⊕4⊕○56⊕答案：都是正反響總結(jié)：互感耦合反響振蕩器通過互感〔變壓器〕進(jìn)行反響，用同名端來保證正反響。1⊕2⊕3⊕○4○56⊕第三節(jié)反響型LC振蕩器二、電容反響振蕩電路(一)相位平衡+--+-+用瞬時極性法分析其交流通路是否滿足相位平衡條件，即分析電路是否為正反響。(二)起振條件

分析是否滿足起振條件首先由交流通路畫高頻小信號等效電路，然后再計算：反響系數(shù)：一般有：反響系數(shù)越大，越容易起振。電壓增益：起振條件：(三)振蕩頻率也可以由交流通路近似計算：第三節(jié)反響型LC振蕩器三、電感反響振蕩電路(一)相位平衡+--+-+用瞬時極性法分析其交流通路是否滿足相位平衡條件，即分析電路是否為正反響。(二)振蕩頻率和反響系數(shù)振蕩頻率：反響系數(shù)：也可以忽略互感的影響那么有：(三)電感三點(diǎn)式與電容三點(diǎn)式的比較1.振蕩頻率：相對而言，電感三點(diǎn)式的振蕩頻率更低。因?yàn)殡姼腥c(diǎn)式中極間電容Cie、Coe與L1、L2并聯(lián)，Cie、Coe大小與頻率有關(guān)，假設(shè)頻率太高可能導(dǎo)致支路的電抗特性發(fā)生變化從而不能振蕩。

而電容三點(diǎn)式中極間電容Cie、Coe與C1、C2并聯(lián)，支路的電抗特性不會變化。(三)電感三點(diǎn)式與電容三點(diǎn)式的比較2.振蕩電壓波形：相對而言，電感三點(diǎn)式的輸出波形較差，失真較大。因?yàn)樗抢秒姼蟹错?，而電感對高次諧波呈高阻抗，所以反響電壓中高次分量多，波形差。而電容三點(diǎn)式是利用電容反響，因?yàn)殡娙輰Ω叽沃C波呈低阻抗，所以反響電壓中高次分量少，波形更好。(四)LC三點(diǎn)式振蕩器相位平衡條件的判斷準(zhǔn)那么(1)Xbe、Xce應(yīng)為同性質(zhì)的電抗元件；(2)Xcb與Xce、Xbe的電抗性質(zhì)相反?！采渫础匙C