第4章正弦波振荡器ppt课件.ppt

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1、信源高频放大器调制器高频功率放大器载波振荡器低频功率放大器混频中频放大低频电压放大低频功率放大本机振荡高频小信号放大发射系统框图接收系统框图解调输入输出信号不失真;高功率;高效率提高增益;选频滤波;工作稳定CH4正弦波振荡器4.1反馈振荡器的原理4.2LC振荡4.3频率稳定度4.4LC振荡器的设计考虑4.5石英晶体振荡器概述一、振荡电路的功能在没有外加输入信号的条件下,电路自动将直流电源提供的能量转换为具有一定频率,一定波形,一定振幅的交变振荡信号输出。二、振荡电路的分类正弦波振荡器非正弦波振荡器反馈型负阻型(100MHz以上)振荡器RC振荡器LC振荡器晶体振荡器按

2、波形分按原理分按元件分负阻振荡器是指直接把一个呈现负阻特性的有源器件与谐振回路相接,以产生等幅振荡。三、主要技术指标1、振荡频率;2、频率稳定度;3、振荡幅度;4、振荡波形;用途:发射机中载波振荡器;超外差接收机中的本机振荡器;测量仪器中的时间标准、频率标准等。4.1.1反馈振荡器的原理分析4.1.3起振条件4.1.2平衡条件4.1.4稳定条件4.1.5振荡线路举例——互感耦合振荡器4.1反馈振荡器的原理实际中的反馈振荡器是由反馈放大器演变而来,如右图。自激振荡建立的物理过程若开关K拨向“1”时,该电路则为调谐放大器,当输入信号为正弦波时,放大器输出负载互感耦合变压

3、器L2上的电压为vf,调整互感M及同名端以及回路参数,可以使vi=vf。此时,若将开关K快速拨向“2”点,则集电极电路和基极电路都维持开关K接到“1”点时的状态,即始终维持着与vi相同频率的正弦信号。这时,调谐放大器就变为自激振荡器。反馈型振荡器基本工作原理L2+–vfvoLC+–+viK12Rb2ReCe+VCCM+–在电源开关闭合的瞬间,电流的跳变在集电极LC振荡电路中激起振荡。选频网络带宽极窄,在回路两端产生正弦波电压vo,并通过互感耦合变压器反馈到基级回路,这就是激励信号。起始振荡信号十分微弱,但是由于不断地对它进行放大—选频—反馈—再放大等多次循环,于是一

4、个与振荡回路固有频率相同的自激振荡便由小到大地增长起来。仿真振荡器输出波形反馈型振荡器的原理框图如图4─1所示。由图可见,反馈型振荡器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,反馈网络一般是由无源器件组成的线性网络。4.1.1反馈振荡器的原理分析环路电压放大倍数:由得其中称为环路增益自激振荡的条件就是环路增益为1,即通常又称为振荡器的平衡条件。由式(4─5)还可知形成增幅振荡形成减幅振荡振荡器的平衡条件即为也可以表示为分别称为振幅平衡条件和相位平衡条件。4.1.2平衡条件现以单调谐谐振放大器为例来看K(j

5、ω)与F(jω)的意义。若可得式中,ZL为放大器的负载阻抗Yf(jω)为晶体管的正向转移导纳。与F(jω)反号的反馈系数F′(jω)这样,振荡条件可写为振幅平衡条件和相位平衡条件分别可写为在平衡状态中,电源供给的能量正好抵消整个环路损耗的能量。微小的扰动电压经放大选频反馈再放大再选频再反馈‥‥如此循环,振荡电压就会增长起来,建立了振荡.起振过程:为了使振荡过程中输出幅度不断增加,应使反馈回来的信号比输入到放大器的信号大,即振荡开始时应为增幅振荡,因而由式(4─8)可知称为自激振荡的起振条件,也可写为分别称为起振的振幅条件和相位条件,其中起振的相位条件即为正反馈条件。

6、4.1.3起振条件物理意义是振荡为增幅振荡物理意义是振荡器闭环相位差为零,即为正反馈。图4─2振幅条件的图解表示根据振荡器的振荡条件,可归纳如下:(1)振幅平衡条件是反馈电压幅值等于输入电压幅值。根据振幅平衡条件,可以确定振荡幅度的大小并研究振幅的稳定。(2)相位平衡条件是反馈电压与输入电压同相,即正反馈。根据相位平衡条件可以确定振荡器的工作频率和频率的稳定。(3)振荡器的组成必须包含有放大器和反馈网络,它们必须能够完成选频、稳频、稳幅的功能。(4)利用自偏置保证振荡器能自行起振,并使放大器由甲类工作状态转换成丙类工作状态。稳定平衡:是指因某一外因的变化,振荡的原平

7、衡条件遭到破坏,振荡器能在新的条件下建立新的平衡,当外因去掉后,电路能自动返回原平衡状态。平衡的稳定条件也包含振幅稳定条件和相位稳定条件。稳定条件上面所讨论的振荡平衡条件只能说明振荡能在某一状态平衡,但还不能说明这平衡状态是否稳定。平衡状态只是建立振荡的必要条件,但还不是充分条件。已建立的振荡能否维持,还必需看平衡状态是否稳定。两个简单例子来说明稳定平衡与不稳定平衡的概念振荡器的稳定条件分为振幅稳定条件和相位稳定条件。振幅稳定:具有阻止振幅变化的能力,振幅增,T减;振幅减,T增。T与输入信号振幅是相反的其条件为由于反馈网络为线性网络,即反馈系数大小F不随输入信号

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