高頻電子線路 LC正弦波振蕩器

高頻電子線路LC正弦波振蕩器主要要求：

了解變壓器反饋式振蕩器的工作原理和分析方法掌握三點(diǎn)式振蕩器的組成原則和工作原理掌握電感三點(diǎn)式和電容三點(diǎn)式振蕩器的典型電路、工作原理、工作特點(diǎn)和分析方法。4.2LC正弦波振蕩器了解集成LC振蕩器第2頁,共35頁，2024年2月25日，星期天P67~70變壓器反饋式振蕩器

P67~70變壓器反饋式振蕩器一、電路組成

三極管、LC諧振回路構(gòu)成選頻放大器，變壓器Tr構(gòu)成反饋網(wǎng)絡(luò)。

放大器在小信號(hào)時(shí)工于甲類，以保證起振時(shí)有較大的環(huán)路增益。第3頁,共35頁，2024年2月25日，星期天二、工作原理LC+–+–CBE變壓器反饋式振蕩器交流通路N1N2M+–第4頁,共35頁，2024年2月25日，星期天二、工作原理

起振時(shí)放大器工作于甲類，T>1。隨著振蕩幅度的增大，放大器進(jìn)入非線性狀態(tài)，且由于自給偏置效應(yīng)進(jìn)入乙類或丙類非線性工作狀態(tài)，使T減小，直至T=1，進(jìn)入平衡狀態(tài)LC+–+–CBE變壓器反饋式振蕩器交流通路N1N2M+–－

在回路諧振頻率上構(gòu)成正反饋，滿足了振蕩的相位條件。第5頁,共35頁，2024年2月25日，星期天振蕩電路起振工作狀態(tài)的變化第6頁,共35頁，2024年2月25日，星期天三、振蕩條件的分析LC+–+–CBE變壓器反饋式振蕩器交流通路N1N2M+–

為集電極電流基波分量；

Z為回路對(duì)基波電流呈現(xiàn)的阻抗。第7頁,共35頁，2024年2月25日，星期天三、振蕩條件的分析LC+–+–CBE變壓器反饋式振蕩器交流通路N1N2M+–

Yfe為晶體管的正向傳輸導(dǎo)納第8頁,共35頁，2024年2月25日，星期天三、振蕩條件的分析LC+–+–CBE變壓器反饋式振蕩器交流通路N1N2M+–

r為電感線圈L的等效損耗電阻。忽略r時(shí)，。如互感為全耦合，則說明忽略r時(shí)，為實(shí)數(shù)，

fe＝0；且為常數(shù)。第9頁,共35頁，2024年2月25日，星期天三、振蕩條件的分析LC+–+–CBE變壓器反饋式振蕩器交流通路N1N2M+–

故

即

在小信號(hào)時(shí)為常數(shù)，在大信號(hào)非線性工作狀態(tài)時(shí)，隨振蕩幅度增大而減小，故能滿足T的振幅特性要求。第10頁,共35頁，2024年2月25日，星期天三、振蕩條件的分析

實(shí)際電路中，

fe和

f都很小，故相位平衡條件可近似為可得該振蕩器相位平衡條件為

因此采用LC諧振回路作選頻網(wǎng)絡(luò)的振蕩器，其振蕩頻率約等于回路諧振頻率。

當(dāng)LC回路調(diào)諧于f0上時(shí)，即可滿足此條件。第11頁,共35頁，2024年2月25日，星期天例4.1.1試分析下圖電路是否可能產(chǎn)生振蕩解：該電路由共基放大電路和LC反饋選頻網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成，在LC回路的諧振頻率上構(gòu)成正反饋，滿足相位平衡條件。而共基放大電路具有較大增益，又具有內(nèi)穩(wěn)幅作用，因此合理選擇電路參數(shù)可滿足振幅起振和平衡調(diào)節(jié)故此電路可能產(chǎn)生振蕩。第12頁,共35頁，2024年2月25日，星期天作業(yè)P894.2第13頁,共35頁，2024年2月25日，星期天4.2.1三點(diǎn)式振蕩器的基本工作原理三個(gè)電抗元件組成LC諧振回路

諧振回路既是負(fù)載，又構(gòu)成正反饋選頻網(wǎng)絡(luò)。

三點(diǎn)式振蕩器組成原則：與放大器同相輸入端相連的為同性質(zhì)電抗，不與同相輸入端相連的為異性質(zhì)電抗。X1X2X3三點(diǎn)式振蕩器基本結(jié)構(gòu)＋_第14頁,共35頁，2024年2月25日，星期天X1X2X3BCE三點(diǎn)式振蕩器基本結(jié)構(gòu)

與E相連的為同性質(zhì)電抗，不與E端相連的為異性質(zhì)電抗。？

只有這樣，才能構(gòu)成正反饋！4.2.1三點(diǎn)式振蕩器的基本工作原理第15頁,共35頁，2024年2月25日，星期天X1X2X3BCE三點(diǎn)式振蕩器基本結(jié)構(gòu)?

為便于說明，忽略電抗元件的損耗及管子輸入、輸出阻抗的影響。時(shí)，當(dāng)X1+X2+X3=0回路諧振，回路等效為純電阻，得到與反相。因此必須與反相，才能構(gòu)成正反饋。

通常Q值很高，故回路諧振電流遠(yuǎn)大于B、C、E極電流

并聯(lián)諧振回路諧振時(shí)，回路電流為輸入電流的Q倍4.2.1三點(diǎn)式振蕩器的基本工作原理第16頁,共35頁，2024年2月25日，星期天X1X2X3BCE三點(diǎn)式振蕩器基本結(jié)構(gòu)?

為便于說明，忽略電抗元件的損耗及管子輸入、輸出阻抗的影響。時(shí)，當(dāng)X1+X2+X3=0回路諧振，回路等效為純電阻，得到與反相。因此必須與反相，才能構(gòu)成正反饋。

通常Q值很高，故回路諧振電流遠(yuǎn)大于B、C、E極電流故，

，為使和反相，要求X1和X2必須同性質(zhì)。而X3必須與X1、X2異性質(zhì)。4.2.1三點(diǎn)式振蕩器的基本工作原理第17頁,共35頁，2024年2月25日，星期天X1X2X3BCE三點(diǎn)式振蕩器基本結(jié)構(gòu)?

有電感三點(diǎn)式和電容三點(diǎn)式兩種4.2.1三點(diǎn)式振蕩器的基本工作原理第18頁,共35頁，2024年2月25日，星期天4.2.2電感三點(diǎn)式振蕩器(Hartley—哈脫萊)哈脫萊電路交流通路第19頁,共35頁，2024年2月25日，星期天哈脫萊電路4.2.2電感三點(diǎn)式振蕩器(Hartley—哈脫萊)優(yōu)點(diǎn)：易起振，頻率易調(diào)（調(diào)C）缺點(diǎn)：高次諧波成分較大，輸出波形差。第20頁,共35頁，2024年2月25日，星期天交流通路4.2.3電容三點(diǎn)式振蕩器(Colpitts—考畢茲)考畢茲電路第21頁,共35頁，2024年2月25日，星期天考畢茲電路

增大C1/C2

，可增大反饋系數(shù)，提高輸出幅值，但會(huì)使三極管輸入阻抗的影響增大，使Q值下降，不利于起振，且波形變差，故C1/C2不宜過大，一般取0.1~0.5。4.2.3電容三點(diǎn)式振蕩器(Colpitts—考畢茲)

第22頁,共35頁，2024年2月25日，星期天考畢茲電路優(yōu)點(diǎn)：高次諧波成分小，輸出波形好。缺點(diǎn)：

頻率不易調(diào)（調(diào)L，調(diào)節(jié)范圍小）4.2.3電容三點(diǎn)式振蕩器(Colpitts—考畢茲)第23頁,共35頁，2024年2月25日，星期天例4.2.1解：1.求振蕩頻率下圖中，IEQ=0.8mA，Gie=0.8mS，Goe=0.04mS；C1=100pF，C2=360pF，L=12μH；空載Q=70；RC=4.3k?，RB=RB1//RB2=7.7k?。試求振蕩頻率，并驗(yàn)證電路是否滿足振

幅起振條件?？籍吰濍娐返?4頁,共35頁，2024年2月25日，星期天2.驗(yàn)證振幅起振條件交流通路

回路諧振電導(dǎo)的折算值忽略了Coe和Cie

開環(huán)小信號(hào)等效電路第25頁,共35頁，2024年2月25日，星期天2.驗(yàn)證振幅起振條件第26頁,共35頁，2024年2月25日，星期天2.驗(yàn)證振幅起振條件而故因此電路滿足振幅起振條件。通常T取3~5第27頁,共35頁，2024年2月25日，星期天例解：該電路由共基極小信號(hào)諧振放大電路和電容分壓式反饋電路構(gòu)成，符合電容三點(diǎn)式構(gòu)成原則，且具有較大的起振環(huán)路增益，因此可能產(chǎn)生振蕩。其振蕩頻率為分析下圖電路是否可能產(chǎn)生振蕩。若可能產(chǎn)生振蕩，試求其振蕩頻率。交流通路第28頁,共35頁，2024年2月25日，星期天解：該電路由共基極小信號(hào)諧振放大電路和電容分壓式反饋電路構(gòu)成，符合電容三點(diǎn)式構(gòu)成原則，且具有較大的起振環(huán)路增益，因此可能產(chǎn)生振蕩。其振蕩頻率為分析下圖電路是否可能產(chǎn)生振蕩。若可能產(chǎn)生振蕩，試求其振蕩頻率。放大器采用共基組態(tài)，可產(chǎn)生更高頻率的振蕩。例第29頁,共35頁，2024年2月25日，星期天4.2.4改進(jìn)型電容三點(diǎn)式振蕩器(Clapp—克拉潑)考畢茲電路

考畢茲電路中，晶體管極間電容與回路電容并聯(lián)，會(huì)使振蕩頻率偏移，且極間電容隨晶體管工作狀態(tài)而變，會(huì)使振蕩頻率不穩(wěn)定。第30頁,共35頁，2024年2月25日，星期天4.2.4改進(jìn)型電容三點(diǎn)式振蕩器(Clapp—克拉潑)C3<<C1

，C3<<C2

說明極間電容的影響很小，且調(diào)節(jié)反饋系數(shù)時(shí)基本不影響頻率實(shí)際振蕩頻率必定略高于f0，因?yàn)橐筁、C3支路呈感性第31頁,共35頁，2024年2月25日，星期天克拉潑電路的改進(jìn)

調(diào)頻率時(shí)，不調(diào)C3

，調(diào)C4。故調(diào)頻率時(shí)諧振回路反映到晶體管C、E間的等效阻抗變化很小，對(duì)放大器增益影響不大，從而保持振蕩幅度的穩(wěn)定。西勒（Seiler）振蕩器

一般C4與C3相同數(shù)量級(jí)，且都遠(yuǎn)大于C1

、C2

，故第32頁,共35頁，2024年2月25日，星期天例4.2.2解：分析下圖電路，并求其振蕩頻率。該電路采用負(fù)電源供電，C2、LC1、C3構(gòu)成電源濾波器。

R1、R2、R4構(gòu)成晶體管偏置電路，使放大器起振時(shí)工作于甲類。

R3、LC2構(gòu)成放大器直流負(fù)載電路，C1為基極旁路電容。LC2為高頻扼流圈。第33頁,共35頁，2024年2月25日，星期天例4.2.2電路的交流通路C4~C9與L組成諧振回路，作放大器交流負(fù)載，C9組成的電容分壓器取出。輸出從C8、C4、C5組成正反饋網(wǎng)絡(luò)。

因此電路構(gòu)成改進(jìn)型電容三點(diǎn)式振蕩器。==66MHz第34頁,共35頁，2024年2月25日，星期天C1L1C3L3C2L2習(xí)題4-6圖為三諧振回路振蕩器的交流通路，分析電路參數(shù)在如下四種關(guān)系下能否振