北航通信电路原理课件ch05_1

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1、笫5章正弦波振荡器5.1引言5.2LC振荡器的基本工作原理5.3LC振荡器的电路分析5.4振荡器的频率稳定度5.5晶体振荡器5.6负阻振荡器（*）5.7RC振荡器与开关电容振荡器（*）5.8特殊振荡现象（*）2021/6/161《通信电路原理》--北航06年5.1引言（1）振荡器的定义；（2）振荡器的分类；（3）振荡器的应用；（4）振荡器的基本构成；（5）振荡器的分析方法。2021/6/162《通信电路原理》--北航06年5.1引言（续1）（1）定义：振荡器是一种不需外加信号激励而能自动将直流能量变换为周期性交变能量的装置

2、。（2）分类：按振荡波形分类：振荡器分为正弦波振荡器和非正弦波振荡器。输出波形接近于理想正弦波的称为正弦波振荡器，波形为方波、矩形波等波形的称为非正弦波振荡器。按工作机理分类：根据产生振荡的机理，正弦振荡器还可分为反馈振荡器和负阻振荡器。按选频网络分类：分为RC振荡器、LC振荡器、晶体振荡器以及压控振荡器（VCO）、压控晶体振荡器（VCXO）等。随着集成技术的发展，相继又出现了集成振荡器、开关电容振荡器等。35.1引言（续2）（3）应用：发射机用它产生载荷信息的载波信号；超外差接收机用它产生本地振荡信号；电子测量设备和计时

3、仪表用它产生频率基准信号和其它通信测量信号；工业生产部门和日常生活中广泛应用的高频电加热设备等（例如：微波炉）。2021/6/164《通信电路原理》--北航06年5.1引言（续3）（4）基本构成：一个由储能元件构成的决定振荡频率的选频网络；一个具有能量变换（或放大）作用的换能机构；一个有助于补充元器件能量损耗和保证振荡器工作稳定的反馈电路；一个对振荡强度具有自动调整作用的非线性元件。事实上，在晶体管正弦振荡器中，晶体管既起着能量变换的作用，又起着调整和控制振荡强度的非线性作用。2021/6/165《通信电路原理》--北航0

4、6年5.1引言（续4）（5）分析方法：由于正弦波振荡器是一个非线性动态网络，要对它进行分析，至少需求解一个二阶以上的非线性微分方程；求解一个二阶以上的非线性微分方程，需采用CAD方法。为便于定性分析阐明振荡器的振荡特性，本章在进行电路分析时，仍采用电路参数的准线性分析法和零极点分析法：在振荡的初始阶段，系统内流通的信号比较微弱，因此，可以引用线性系统的分析方法，来确定这一时期振荡器的工作状态；振荡建立后，用准线性方法（如用平均跨导代替跨导，采用线性方法）分析，获得重要的具有指导意义的结论。2021/6/166《通信电路原理

5、》--北航06年5.2LC振荡器的基本工作原理5.2.1互感耦合LC振荡电路（1）工作原理：用瞬时极性法进行分析。（P260）MM返回2021/6/167《通信电路原理》--北航06年5.2.1互感耦合LC振荡电路（续1）返回（2）定性分析：在谐振频率处，电路相移是2nπ，才满足相位平衡条件；反馈信号足够大，才满足振幅平衡条件；电路的振荡频率近似等于回路的谐振频率。（3）定量分析：相位平衡条件：振幅平衡条件：电路振荡频率：2021年6月16日85.2.2振荡的起振、平衡和稳定条件的分析回答两个问题：振荡是如何产生的？振荡又

6、是如何平衡的？从三个角度分析：振荡的产生——能量和频谱的角度。振荡的平衡——非线性的角度。分析三个条件：起振、平衡和稳定条件。2021/6/169《通信电路原理》--北航06年1.环路的起振条件（P258）S120tLC谐振回路是LC振荡器的重要组成部分，正弦波振荡器则是基于二阶RLC回路的自由振荡现象。考虑了回路损耗后，回路将产生振幅衰减的阻尼振荡。从能量的角度：在回路存在损耗时，适时地补充必要的交变能量，以维持回路内部的能量平衡。起振条件：AF>1。101.环路的起振条件（续1）从频谱的角度：电路接通瞬间振荡是如何产生

7、的？（P261）0t电路接通瞬间加于晶体管基极的阶跃输入电压或噪声，包含许多谐波分量，谐振回路选择满足相位平衡条件的谐波分量。AF>1。只要接通电源，系统将由于微小的电冲激而产生增幅振荡。2021/6/1611《通信电路原理》--北航06年从非线性的角度定性分析：振荡是如何平衡的？由于AF>1，振荡幅度不断增长，晶体管进入非线性区；是尖顶余弦脉冲，谐振回路选择余弦脉冲基波分量。放大器的放大倍数A减少。2.振荡的平衡条件0AF=1AF=1，振荡进入平衡。线性反馈特性：振荡特性曲线：上图2.振荡的平衡条件（续1）从等效电路角度

8、定量分析：M从三点分析：晶体管等效电路。振幅平衡条件：相位平衡条件：对于所有的振荡器，得出的振荡平衡条件为：2021/6/1613《通信电路原理》--北航06年2.振荡的平衡条件（续2）当工作频率较高时，引起回路传输系数和相移的因素是很多的：晶体管输入阻抗晶体管电流增益谐振回路阻抗反馈参数振荡平衡条件表