高频电子技术（第2版）教学课件作者张建国第4章.ppt

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1、第4章正弦波振荡器的应用4.1反馈型振荡器4.2三点式LC振荡器4.3石英晶体振荡器4.4RC正弦波振荡器4.5集成电路振荡器4.6技能训练4：LC与晶体振荡器应用实训返回4.1反馈型振荡器4.1.1反馈型振荡器的工作原理反馈型振荡器是通过正反馈连接方式实现等幅正弦振荡的电路。它是由放大器和反馈网络组成的一个闭合环路，放大器通常是以某种选频网络（如振荡回路）作负载，是一调谐放大器，反馈网络一般是由及相应电路。作为反馈型振荡器，当它刚接通电源时，振荡电压是不会立即建立起来的，而必须经历一段振荡电压从无到有逐步增长的过程，直到进入平衡状态，使振荡电压的振幅和频率维持在相应的平衡值上。即使有外界不

2、稳定因素的影响，振幅和频率仍应稳定在原平衡值附近，而不会产生突变或者停止振荡。下一页返回4.1反馈型振荡器因此，要保证闭合环路成为反馈振荡器的条件是：保证接通电源后从无到有建立起振荡的起振条件，保证进入平衡状态、输出等幅持续振荡的平衡条件以及保证平衡状态不因外界不稳定因素影响而受到破坏的稳定条件。4.1.2平衡条件、起振条件和稳定条件1.平衡条件当反馈信号uf等于放大器的输入信号ui，或者反馈信号uf等于产生输出电压uo上一页下一页返回4.1反馈型振荡器所需的输入电压ui，这时振荡电路的输出电压不再发生变化，电路达到平衡状态，因此将ui=uf称为振荡的平衡条件。因这是一个复数方程，可见，振荡

3、的平衡条件应包括振幅平衡条件和相位平衡条件两个方面。（1）振幅平衡条件为上一页下一页返回4.1反馈型振荡器式中，A、ØA为放大器的开环放大倍数和相角；F、ØF为反馈网络的电压传输系数和相角。式（4-1）说明，由放大器和反馈网络组成的一个闭合环路中，其环路传输系数应等于1，以使反馈电压与输入电压相等。式（4-2）说明，放大器与反馈网络的总相移必须等于的整数倍，使反馈电压与输入电压相位相等，以保证环路构成正反馈。反馈型振荡器要稳定振荡，其振幅条件和相位条件必须同时满足，利用相位平衡条件确定振荡频率振幅，利用振幅平衡条件确定振荡输出信号的幅值。上一页下一页返回4.1反馈型振荡器2.起振条件上面讲的

4、振荡平衡条件是假定振荡已经产生，为了维持振荡平衡所需的要求，但是刚一开机时振荡如何产生？振荡器闭合电源后，各种扰动，如晶体管电流的突然增长、电路的热噪声，是振荡器起振的初始激励。突变的电流包含许多谐波成分，扰动噪声也包含各种频率分量，它们通过LC谐振回路，在它两端产生电压，由于谐振回路的选频作用，只有接近于LC回路谐振频率的电压分量才能被选出来，但是电压的幅度很微小，不过由于电路中正反馈的存在，经过反馈和放大的循环过程，幅度逐渐增长，这就建立了振荡。上一页下一页返回4.1反馈型振荡器图4-2所示为振荡的建立过程。振荡器起振条件是指为产生自激振荡所需放大倍数A和反馈系数F的乘积的最小值。必须满

5、足以下条件相位条件是构成振荡电路的关键，振荡闭合环路必须是正反馈。相位起振条件和相位平衡条件是一致的。上一页下一页返回4.1反馈型振荡器3.稳定条件振荡器的稳定条件是说在某种扰动下，使振荡器的原平衡条件遭到破坏时，能在原平衡点附近重新建立新的平衡状态，当扰动消失后，能自动恢复原来的平衡状态时电路所要满足的条件。稳定条件分为振幅平衡稳定条件和相位平衡稳定条件。1）振幅平衡稳定条件振幅平衡的稳定条件为上一页下一页返回4.1反馈型振荡器图4-3所示为输出电压与电压增益A及1/F之间的关系曲线，曲线的左半部反映了当uo较小时，随着uo的增大电压增益A增大，达到最大值后又将随着uo增大而减小。曲线与1

6、/F有两个交点，即B与Q。在这两个点都满足振幅平衡条件AF=1，所以都是平衡点。但B点为不稳定平衡点。假若在B点，由于某种因素使uo增大，A增大，此时A＞1，即AF＞1，振荡会越来越强。再看Q点，假定由于某种因素使uo增大，而增益A反而下降，使A＜1，即AF＜1，振荡会自动减弱，从而使振荡稳定。所以，Q点为稳定的平衡点。在曲线B处的斜率为正，Q处的斜率为负。上一页下一页返回4.1反馈型振荡器2）相位平衡稳定条件相位平衡的稳定条件为在振荡器的振幅平衡条件受到破坏的同时，相位平衡条件也会遭到破坏，从而使振荡器不能正常工作。要保持振荡器相位平衡的稳定，就必须保证当外界的扰动引起振荡频率发生变化从而

7、产生新的相移时，振荡器应该有恢复相位平衡的能力。也就是说，在振荡频率发生变化时，振荡器能够产生一个相移，该相移若与扰动引起的相移大小相等、方向相反，则可以保证电路的相位平衡条件。上一页返回4.2三点式LC振荡器LC振荡器就是采用LC谐振回路作选频网络的一类振荡器。在振荡频率的稳定度不是很高的情况下，此类振荡器应用非常广泛。三点式LC振荡器是指LC回路的三个端点与晶体管的三个电极分别连接而组成的一种振荡器，它可