非线性电子线路课件.ppt

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1、第3章正弦波振荡器概　述3.1反馈振荡器的工作原理3.2LC正弦波振荡器3.3LC振荡器的频率稳定度3.4晶体振荡器3.5RC正弦波振荡器3.6　负阻正弦波振荡器3.7寄生振荡、间歇振荡和频率占据概　述一、与功放比较(从能量角度)1．功率放大器将直流电源提供的直流能量转换为按信号规律变化的交变能量。特点：被动地，需输入信号控制2．正弦波振荡器(SinewaveOscillator)将直流能量转换为频率和振幅特定的正弦交变能量。特点：自动地，无需输入信号控制。二、正弦波振荡器的应用1．作信号源(本章将讨论)载波信号：无线发射机；本振信号：超外差接收机；正弦波信

2、号源：电子测量仪器；时钟信号：数字系统。要求：振荡频率和振幅的准确性和稳定性。2．正弦交变能源(本章不讨论)用途：高频加热设备和医用电疗仪器中的正弦交变能源。要求：功率足够大，高效。三、分类(按组成原理)1．反馈振荡器利用正反馈原理构成，应用广泛。2．负阻振荡器利用负阻效应抵消回路中的损耗，以产生等幅自由振荡。工作于微波段。3.1反馈振荡器的工作原理1．组成主网络与反馈网络构成闭合环路。图3-1-1　反馈振荡器的组成方框及相应电路例：变压器耦合反馈振荡器(交流通路)。(1)主网络负载为谐振回路的谐振放大器。图3-1-1　反馈振荡器的组成方框及相应电路(2)反

3、馈网络与L相耦合的线圈Lf。反馈振荡器工作原理2．等幅持续振荡的条件①刚通电时，须经历一段振荡电压从无到有逐步增长的过程。②进入平衡状态时，振荡电压的振幅和频率要能维持在相应的平衡值上。③当外界条件不稳时，振幅和频率仍应稳定，而不会产生突变或停止振荡。闭合环路成为反馈振荡器的三个条件：①起振条件——接通电源后可从无到有建立起振荡。②平衡条件——进入平衡状态后可输出等幅持续振荡。③稳定条件——平衡状态不因外界不稳定因素的影响而受到破坏。以下分别讨论这三个条件。第3章正弦波振荡器3.1反馈振荡器的工作原理3.1.1平衡和起振条件3.1.2稳定条件3.1.3基本组

4、成及其分析方法3.1.1平衡和起振条件一、起振条件1．分析①刚通电时，电路中存在电的扰动(电流突变或管子、电路中的固有噪声)，具有很宽的频谱。②谐振回路的选频功能，只允许角频率为osc的分量(osc0)在谐振回路两端产生较大的电压。③变压器绕向正确，可保证反馈信号与输入信号同相，经放大和反馈的循环，使振荡电压的振幅不断增长。2．起振条件(1)振幅起振条件，或环路增益(2)相位起振条件T(osc)=A(osc)+f(osc)=2n(n=0，1，2，···)二、平衡条件1．分析同相又等幅，即若在某一频率上，与当环路闭合后：①主网络将输出正弦

5、振荡电压，角频率为。②所需输入电压全部由反馈电压提供，无需外加输入电压。2．平衡条件由则：①振幅平衡条件：环路增益的模T(osc)=1②相位平衡条件：环路增益的相角T(osc)=2n(n=0，1，2，···)3．讨论反馈振荡器需同时满足起振条件与平衡条件：①起振时，T(osc)>1，Vi迅速增长；②随后，T(osc)下降，Vi的增长速度变慢；③到T(osc)=1时，Vi停止增长，振荡器进入平衡状态，在相应的平衡振幅ViA上维持等幅振荡。环路增益特性如图3-1-2所示。图3-1-2④而环路增益的相角T(osc)则必须维持在2n上。平衡条件多

6、利用放大器的非线性实现。例变压器耦合反馈振荡器：刚通电时，Vi很小，放大器小信号工作，增益较大，相应的T(osc)为大于1的水平线。当Vi增大到一定数值后，放大器进入大信号工作，由于放大特性非线性，放大器的增益将随Vi增大而减小，相应地T(osc)也就随着Vi的增大而下降。符合起振与平衡条件对T(osc)的要求。3.1.2稳定条件一、问题的提出1．振荡电路中存在干扰①外部：电源电压、温度、湿度的变化，引起管子和回路参数的变化。②内部：存在固有噪声(起振时的原始输入电压,进入平衡后与输入电压叠加引起波动)。均造成T(osc)和T(osc)的变化，破

7、坏平衡条件。2．干扰对平衡状态的影响(两种)通过放大和反馈的反复循环：①振荡器离开原平衡状态，导致停振或突变到新的平衡状态。原平衡状态是不稳定的，应避免。②振荡器有回到平衡状态的趋势。当干扰消失后，能回到平衡状态。原平衡状态是稳定的。必须讨论稳定条件，保证振荡器所处平衡状态是稳定的。二、振幅稳定条件图3-1-2所示环路增益特性，还满足振幅稳定条件。1．稳定过程若，干扰使：最后在新的上重新满足平衡条件T(osc)=1最后达到新的平衡。2．环路增益存在两个平衡点的情况图3-1-3如图3-1-3所示，振荡器存在着两个平衡点A和B，其中A是稳定的，B点是否稳定？分

8、析：若使Vi>ViB，则T(osc)随之增大，导致