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1、 4.2 LC正弦波振荡器正弦波振荡器 高频电子线路高频电子线路高频电子线路 LC正弦波振荡器第1页，此课件共35页哦主要要求：主要要求：了解变压器反馈式振荡器的工作原理和分析方法了解变压器反馈式振荡器的工作原理和分析方法掌握三点式振荡器的组成原则和工作原理掌握三点式振荡器的组成原则和工作原理掌握电感三点式和电容三点式振荡器的典型掌握电感三点式和电容三点式振荡器的典型电路、工作原理、工作特点和分析方法。电路、工作原理、工作特点和分析方法。4.2 LC正弦波振荡器正弦波振荡器了解集成了解集成LCLC振荡器振荡器第2页，此课件共35页哦P6770 变压器反馈式振荡器变压器反馈式振荡器 P6770
2、变压器反馈式振荡器一、电路组成一、电路组成 三极管、三极管、LC谐振回路构成选频谐振回路构成选频放大器，变压器放大器，变压器Tr构成反馈网络。构成反馈网络。放大器在小信放大器在小信号时工于甲类，以号时工于甲类，以保证起振时有较大保证起振时有较大的环路增益。的环路增益。第3页，此课件共35页哦二、工作原理二、工作原理LC+C CB BE E变压器反馈式振荡器交流通路变压器反馈式振荡器交流通路N N1 1N N2 2MM+第4页，此课件共35页哦二、工作原理二、工作原理 起振时放大器工作于甲起振时放大器工作于甲类，类，T1。随着振荡幅度的。随着振荡幅度的增大，放大器进入非线性状增大，放大器进入非线
3、性状态，且由于自给偏置效应进态，且由于自给偏置效应进入乙类或丙类非线性工作状入乙类或丙类非线性工作状态，使态，使T减小，直至减小，直至T=1，进，进入平衡状态入平衡状态LC+C CB BE E变压器反馈式振荡器交流通路变压器反馈式振荡器交流通路N N1 1N N2 2MM+在回路谐振频率上构成在回路谐振频率上构成正反馈，满足了振荡的相位正反馈，满足了振荡的相位条件。条件。第5页，此课件共35页哦振荡电路起振工作状态的变化振荡电路起振工作状态的变化第6页，此课件共35页哦三、振荡条件的分析三、振荡条件的分析LC+C CB BE E变压器反馈式振荡器交流通路变压器反馈式振荡器交流通路N N1 1N
4、 N2 2MM+为集电极电流基波分量；Z 为回路对基波电流呈现的阻抗。第7页，此课件共35页哦三、振荡条件的分析三、振荡条件的分析LC+C CB BE E变压器反馈式振荡器交流通路变压器反馈式振荡器交流通路N N1 1N N2 2MM+Yfe 为晶体管的正向传输导纳第8页，此课件共35页哦三、振荡条件的分析三、振荡条件的分析LC+C CB BE E变压器反馈式振荡器交流通路变压器反馈式振荡器交流通路N N1 1N N2 2MM+r 为电感线圈L的等效损耗电阻。忽略r 时，。如互感为全耦合，则 说明忽略r 时，为实数，fe0；且 为常数。第9页，此课件共35页哦三、振荡条件的分析三、振荡条件的分
5、析LC+C CB BE E变压器反馈式振荡器交流通路变压器反馈式振荡器交流通路N N1 1N N2 2MM+故故 即即 在小信号时为常数，在大信号非线性工作状态时，随振荡幅度增大而减小，故能满足T的振幅特性要求。第10页，此课件共35页哦三、振荡条件的分析三、振荡条件的分析 实际电路中，实际电路中，fe 和和 f 都很小，故相位平衡条件可近似为都很小，故相位平衡条件可近似为可得该振荡器相位平衡条件为可得该振荡器相位平衡条件为 因此采用因此采用LC谐振回路作选频网络的振荡器，其振荡频率谐振回路作选频网络的振荡器，其振荡频率约等于回路谐振频率。约等于回路谐振频率。当 LC回路调谐于f0上时，即可满
6、足此条件。第11页，此课件共35页哦例例4.1.1试分析下图电路是否可能产生振荡试分析下图电路是否可能产生振荡解：解：该电路由共基放大电路和该电路由共基放大电路和LC反馈选频网络构成，反馈选频网络构成，在在LC回路的谐振频率上构成正反馈，满足相位平衡条件。回路的谐振频率上构成正反馈，满足相位平衡条件。而共基放大电路具有较大增益，又具有内稳幅作用，而共基放大电路具有较大增益，又具有内稳幅作用，因此合理选择电路参数可满足振幅起振和平衡调节因此合理选择电路参数可满足振幅起振和平衡调节故此电路可能产生振荡。故此电路可能产生振荡。第12页，此课件共35页哦作业作业P89 4.2第13页，此课件共35页哦
7、4.2.1 三点式振荡器的基本工作原理三点式振荡器的基本工作原理三个电抗元件组成三个电抗元件组成LC谐振回路谐振回路 谐振回路既是负载，又构成正反谐振回路既是负载，又构成正反馈选频网络。馈选频网络。三点式振荡器组成原则：与放大三点式振荡器组成原则：与放大器同相输入端相连的为同性质电抗，器同相输入端相连的为同性质电抗，不与同相输入端相连的为异性质电抗。不与同相输入端相连的为异性质电抗。X1X2X3三点式振荡器基本结构三点式振荡器基本结构_ _第14页，此课件共35页哦X1X2X3BCE三点式振荡器基本结构三点式振荡器基本结构 与与E相连的为同性质电抗，不与相连的为同性质电抗，不与E端相连的为异性
8、质电抗。端相连的为异性质电抗。？只有这样，才能构成正反馈！只有这样，才能构成正反馈！4.2.1 三点式振荡器的基本工作原理三点式振荡器的基本工作原理第15页，此课件共35页哦X1X2X3BCE三点式振荡器基本结构三点式振荡器基本结构 为便于说明，忽略电抗元件的损为便于说明，忽略电抗元件的损耗及管子输入、输出阻抗的影响。耗及管子输入、输出阻抗的影响。时，时，当当X1+X2+X3=0回路谐振，回路等效为纯电阻，回路谐振，回路等效为纯电阻，得到得到 与与 反相。因此反相。因此 必须必须与与 反相，才能构成正反馈。反相，才能构成正反馈。通常通常Q值很高，故回路谐振电流远大于值很高，故回路谐振电流远大于
9、B、C、E极电流极电流 并联谐振回路谐振时，回路电流为输入电流的Q倍4.2.1 三点式振荡器的基本工作原理三点式振荡器的基本工作原理第16页，此课件共35页哦X1X2X3BCE三点式振荡器基本结构三点式振荡器基本结构 为便于说明，忽略电抗元件的损为便于说明，忽略电抗元件的损耗及管子输入、输出阻抗的影响。耗及管子输入、输出阻抗的影响。时，时，当当X1+X2+X3=0回路谐振，回路等效为纯电阻，回路谐振，回路等效为纯电阻，得到得到 与与 反相。因此反相。因此 必须必须与与 反相，才能构成正反馈。反相，才能构成正反馈。通常通常Q值很高，故回路谐振电流远大于值很高，故回路谐振电流远大于B、C、E极电流
10、极电流故故，为使，为使 和和 反相，反相，要求要求X1和和X2 必须同性质。而必须同性质。而X3必须与必须与X1、X2异性质异性质。4.2.1 三点式振荡器的基本工作原理三点式振荡器的基本工作原理第17页，此课件共35页哦X1X2X3BCE三点式振荡器基本结构三点式振荡器基本结构 有电感三点式和电容三点式两种有电感三点式和电容三点式两种4.2.1 三点式振荡器的基本工作原理三点式振荡器的基本工作原理第18页，此课件共35页哦4.2.2 电感三点式振荡器电感三点式振荡器 (Hartley 哈脱莱哈脱莱)哈脱莱电路哈脱莱电路交流通路交流通路第19页，此课件共35页哦哈脱莱电路哈脱莱电路4.2.2
11、电感三点式振荡器电感三点式振荡器 (Hartley 哈脱莱哈脱莱)优点：优点：易起振，频率易调（调易起振，频率易调（调C）缺点：缺点：高次谐波成分较大，高次谐波成分较大，输出波形差。输出波形差。第20页，此课件共35页哦交流通路交流通路4.2.3 电容三点式振荡器电容三点式振荡器 (Colpitts 考毕兹考毕兹)考毕兹电路考毕兹电路第21页，此课件共35页哦考毕兹电路考毕兹电路 增大 C1/C2，可增大反馈系数，提高输出幅值，但会使三极管输入阻抗的影响增大，使Q值下降，不利于起振，且波形变差，故C1/C2不宜过大，一般取0.10.5。4.2.3 电容三点式振荡器电容三点式振荡器 (Colpi
12、tts 考毕兹考毕兹)第22页，此课件共35页哦考毕兹电路考毕兹电路优点：优点：高次谐波成分小，高次谐波成分小，输出波形好。输出波形好。缺点：缺点：频率不易调频率不易调（调（调L，调节范围小），调节范围小）4.2.3 电容三点式振荡器电容三点式振荡器 (Colpitts 考毕兹考毕兹)第23页，此课件共35页哦例例4.2.1解：解：1.求振荡频率求振荡频率下图中，下图中，IEQ=0.8mA，Gie=0.8mS，Goe=0.04mS；C1=100pF，C2=360pF，L=12H；空载；空载Q=70；RC=4.3k，RB=RB1/RB2=7.7 k。试求振荡频率，并验证电路是否满足振。试求振荡频
13、率，并验证电路是否满足振幅起振条件。幅起振条件。考毕兹电路考毕兹电路第24页，此课件共35页哦2.验证振幅起振条件验证振幅起振条件 交流通路交流通路 回路谐振电导的折算值忽略了忽略了Coe和和Cie 开环开环小信号等效电路小信号等效电路第25页，此课件共35页哦2.验证振幅起振条件验证振幅起振条件 第26页，此课件共35页哦2.验证振幅起振条件验证振幅起振条件 而而 故故因此电路满足振幅起振条件。因此电路满足振幅起振条件。通常T取35第27页，此课件共35页哦例例解：解：该电路由共基极小信号谐振放大电路和电容分压式反馈电路构成，该电路由共基极小信号谐振放大电路和电容分压式反馈电路构成，符合电容
14、三点式构成原则，且具有较大的起振环路增益，因此可能符合电容三点式构成原则，且具有较大的起振环路增益，因此可能产生振荡。其振荡频率为产生振荡。其振荡频率为分析下图电路是否可能产生振荡。若可能产生分析下图电路是否可能产生振荡。若可能产生振荡，试求其振荡频率。振荡，试求其振荡频率。交流通路交流通路第28页，此课件共35页哦解：解：该电路由共基极小信号谐振放大电路和电容分压式反馈电路构成，该电路由共基极小信号谐振放大电路和电容分压式反馈电路构成，符合电容三点式构成原则，且具有较大的起振环路增益，因此可能符合电容三点式构成原则，且具有较大的起振环路增益，因此可能产生振荡。其振荡频率为产生振荡。其振荡频率
15、为分析下图电路是否可能产生振荡。若可能产生分析下图电路是否可能产生振荡。若可能产生振荡，试求其振荡频率。振荡，试求其振荡频率。放大器采用共基组态，可产生更高频率的振荡。例例第29页，此课件共35页哦4.2.4 改进型电容三点式振荡器改进型电容三点式振荡器 (Clapp 克拉泼克拉泼)考毕兹电路考毕兹电路 考毕兹电路中，晶体管极间电容与回路电容并联，会使振荡频率偏移，且极间电容随晶体管工作状态而变，会使振荡频率不稳定。第30页，此课件共35页哦4.2.4 改进型电容三点式振荡器改进型电容三点式振荡器 (Clapp 克拉泼克拉泼)C3 C1 ，C3 L2C2 L3C32.L1C1 L2C2 L3C34.L1C1 0 0 0 0 时时时时,回路呈容性；回路呈容性；回路呈容性；回路呈容性；0 0 0 0 时时时时,回路呈感性；回路呈感性；回路呈感性；回路呈感性；第35页，此课件共35页哦