高频电路基础课件：第4章 高频振荡电路.pptx

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1、第4章高频振荡电路高频电路基础2021/10/9高频电路基础2反馈振荡器原理平衡条件：起振条件：2021/10/9高频电路基础3稳定条件上电后，由于T>1，系统将自动起振。当由于某种原因使得vo脱离平衡点时，稳定条件使得系统可以恢复。2021/10/9高频电路基础42021/10/9高频电路基础5互感耦合型LC振荡器电路利用电感耦合构成反馈，反馈极性与两个电感的同名端接法有关根据谐振回路位于晶体管的哪个电极，有调集、调发、调基等不同接法2021/10/9高频电路基础6起振阶段信号很小，可以用小信号等效模型

2、分析。起振条件分析2021/10/9高频电路基础7假设Z21为纯电阻，令实部为0，有谐振频率：令令虚部为0，有起振条件：2021/10/9高频电路基础8谐振频率：令起振条件：其中为有载品质因数很小时，（无耗近似）当互感为紧耦合（变压器）时，起振条件演变为2021/10/9高频电路基础9互感耦合型LC振荡器的平衡状态分析从理论上说，振荡器平衡的振幅条件是，但是实际上上述公式很难应用。对于振荡器来说，由于起振时信号幅度很小，所以尚可以用晶体管小信号模型讨论。但是到了稳幅阶段，信号幅度已经大到可以使晶体管进入强

3、烈的非线性区，增益开始急剧下降，导致振荡幅度增加趋势减小，最终达到动态平衡。由于严格讨论晶体管进入非线性区后的增益是困难的，所以实用上一般都采用实验、图解等方法。这里我们从振荡器的工作状态入手，给出一些一般性的定性讨论结果：2021/10/9高频电路基础10在右图电路中，基极的静态（直流）电位基本上是固定的，反馈电压在静态电位上下波动。由于晶体管的非线性，随着反馈电压幅度增加集电极电流开始不对称。反馈电压幅度继续增加，则Vbe的负半周进入截止区，集电极电流出现截止，晶体管进入C类放大状态。振荡器进入C类放

4、大状态后，导通角变得极小，激励电流中的基频分量急剧下降，导致增益急剧下降，最后达到动态平衡，振荡器就进入稳定状态。2021/10/9高频电路基础11另外，在这个电路中，由于不对称的集电极电流同时流过发射极，在发射极电容上造成一个附加偏置电压（上正下负）。这个附加的偏置电压是抵消静态偏置电压的，当电路起振后，晶体管的直流电流会减小，所以会加快晶体管的工作状态由A类向C类转变的过程。需要说明的是，即使没有发射极电容，晶体管也会进入C类放大状态。振荡器的平衡主要是由于晶体管进入C类放大状态后的增益变化造成的。2

5、021/10/9高频电路基础122021/10/9高频电路基础13三点式振荡器一般构成法则：1、在谐振频率上，必有X1+X2+X3=02、由于晶体管的vb与vc反相，而根据振荡器的振荡条件

6、T

7、=1，要求vbe＝－kvce，即iX1=iX2，所以要求X1与X2为同性质的电抗。综合上述两个条件，可以得到晶体管LC振荡器的一般构成法则如下：在发射极上连接的两个电抗为同性质电抗，另一个为异性质电抗。2021/10/9高频电路基础14电容三点式振荡器（Colpitts电路）原理电路实际电路2021/10/9高频电

8、路基础15求T(jw)的等效电路晶体管LC谐振回路小信号等效模型分析。下图的模型中忽略晶体管的基极电阻rbb′,也忽略晶体管反向传输系数。2021/10/9高频电路基础16在LC回路谐振点附近有起振条件为或2021/10/9高频电路基础17相位平衡条件为，即若忽略晶体管的相移，此式等效于所以振荡频率为实际振荡频率略高于上述计算值2021/10/9高频电路基础18例电容三点式振荡器，已知RE=1kW,C1=110pF,C2=130pF,L=440nH,Q0=220。晶体管参数：Cb’c=2pF,Cb’e=9

9、7pF,rc≈20MW。试求振荡频率以及起振时的集电极电流。2021/10/9高频电路基础192021/10/9高频电路基础20电容三点式振荡器的另一种接法与前面接法的区别在于：晶体管射极交流接地。由于此接法需要高频扼流圈，在实际使用中较少采用此电路。由于电路交流结构与基极接地电路一致，所以有关起振条件和振荡频率等分析过程以及分析结果与基极接地电路一致。2021/10/9高频电路基础21电感三点式振荡电路（Hartley电路）接法1接法22021/10/9高频电路基础22高频等效电路电感三点式电路的分析方

10、法与电容三点式电路的分析基本一致，只要注意反馈系数与n1、n2的相应关系即可。2021/10/9高频电路基础23振幅起振条件近似振荡频率实际振荡频率略低于上述计算值2021/10/9高频电路基础24我们还是从振荡器的工作状态入手，给出一些一般性的定性讨论结果。为了说明方便，我们以下图的电容三点式电路为例进行分析：在这个三点式电路中，由于流过基极的电流很小，即使晶体管工作状态发生改变，基极电流的改变也很小，所以可以认为基极电位基