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1、第七章 振荡器原理71第1页，本讲稿共24页7.1 反馈型振荡器的基本原理带反馈的放大电路1.基本组成基本组成反馈型反馈型振荡器振荡器基于基于放大放大与与反馈反馈的机理的机理反馈放大器的增益:7.1.1 反馈型振荡器的基本组成与平衡条件反馈型振荡器的基本组成与平衡条件 第2页，本讲稿共24页当 时 说明什么？不需要 输入信号（）就有输出振荡器反馈型振荡器基本组成反馈型振荡器基本组成闭环回路放大器反馈支路如何保证如何保证单一频率单一频率的的正弦波正弦波？或选频反馈闭环回路中必须有一选频回路或选频放大器只能在频率 上满足 第3页，本讲稿共24页 带选频放大器的反馈型正弦波振荡器带选频反馈支路的反馈
2、型正弦波振荡器构成振荡器的三个条件平衡条件起振条件稳定条件第4页，本讲稿共24页2.平衡条件反馈振荡器的反馈振荡器的环路增益环路增益为：为：振荡平衡时,在频率 处有:平衡条件平衡条件在 处断开；考虑放大器的输入阻抗对反馈网络的影响（放大器考虑放大器的输入阻抗对反馈网络的影响（放大器的输入阻抗作为反馈网络的负载阻抗）的输入阻抗作为反馈网络的负载阻抗）第5页，本讲稿共24页振荡平衡时,在频率 处有:平衡条件平衡条件振幅平衡条件：环路增益的模为1 相位平衡条件：(n=0,1,2)环路增益的相移为0，即 与 同相，满足正反馈条件 第6页，本讲稿共24页 如何保证如何保证正反馈？正反馈？变压器的同名端必
3、须正确 相位平衡相位平衡条件的应用条件的应用？相位平衡条件分析反馈系数为：振荡器的环路增益可用来求振荡器的可用来求振荡器的振荡频率振荡频率 为求相移求放大器的增益为：注意第7页，本讲稿共24页由环路增益表达式环路总相移应满足：即：？什么频率值什么频率值时能满足此条件时能满足此条件？放大器跨导相移LC谐振回路相移反馈网络相移LC回路相频特性 和 都很小，而且几乎不随 而变化交点交点 相位平衡相位平衡交点相位平衡点的频率值即振荡频率问题：为什么？什么时候第8页，本讲稿共24页本电路反馈系数 是变压器的匝数比 n，环路增益环路增益的相频特性的相频特性选频回路的相频特性主要取决于回路Q越大，相频特性的
4、斜率越陡，选频、滤波特性越好当管子和反馈网络引入的相移可以忽略时，振荡频率等于选频回路的中心频率结论：相位平衡条件相位平衡条件 决定了振荡频率当管子的特征频率选得合适时：第9页，本讲稿共24页7.1.2 起振条件振荡如何振荡如何产生？产生？为了保证输出信号从无到有为了保证输出信号从无到有幅度幅度不断增长不断增长 ，起振时要求：，起振时要求：反馈电压 输入电压同相，且（1）振幅条件环路增益环路增益T=AF大于大于1 1增益增益越大越易起振越大越易起振（2）相位条件环路增益的环路增益的相位为相位为0 0满足满足正反馈正反馈条件条件 第10页，本讲稿共24页振荡器的起振过程分析？振荡如何从无平衡？起
5、振时放大器的起振时放大器的工作条件和状态工作条件和状态放大器放大器 小信号、线性工作状态，高增益小信号、线性工作状态，高增益A，必须设置合适的工作点可用晶体管交流小信号等效电路计算增益 起振过程中放大器起振过程中放大器工作状态工作状态的的变化变化 为保证正弦波振荡，要求选频回路必须高Q环路增益T 1放大器小信号 大信号线性 非线性不能用小信号等效电路出现谐波，输出波形失真第11页，本讲稿共24页 从起振的从起振的AF 1？平衡时的平衡时的 AF=1晶体管反馈变压器选频回路非线性器件非线性器件是是晶体管晶体管环路中环路中一定有一定有一个一个非线性器件非线性器件参数随信号大小变化而变化大信号非线性
6、增益压缩A 下降TAF 下降AF=1 平衡注意：区分起振和平衡时放大器的不同状态第12页，本讲稿共24页 晶体管晶体管大信号工作给振荡器大信号工作给振荡器带来的问题带来的问题及及解决方法解决方法大信号工作饱和截止减少晶体管的非线性采取措施保证AF1 AF=1的过渡非线性 出现谐波 需选频滤波晶体管输出阻抗影响选频回路Q值措施1.用差分放大器代替单管放大器伏安特性伏安特性双曲正切函数双曲正切函数，电流 常数放大器增益下降但晶体管没有饱和第13页，本讲稿共24页措施2.闭环增益自动控制特点：特点：外电路检测幅度，控制增益，使晶体管不达饱和外电路检测幅度，控制增益，使晶体管不达饱和 第14页，本讲稿
7、共24页带选频放大器和变压器反馈的振荡器交流通路带偏置的完整电路直流偏置电阻 、交流旁路电容隔直流电容措施3.采用偏置电路的负反馈第15页，本讲稿共24页起振时起振时小信号、小信号、A类、线性、增益大类、线性、增益大起振后，晶体管进入非线性区Q静态工作点 Q 处的偏置电压是 电流 、正负半周不对称 平均分量 、（）结果：结果：工作点工作点左移左移管子趋于管子趋于截止截止 增益增益A下降下降AF=1平衡平衡称为称为自偏置效应自偏置效应第16页，本讲稿共24页 利用管子趋于利用管子趋于截止截止而不是而不是饱和饱和使增益下降使增益下降 使选频回路使选频回路Q不受影响不受影响选频特性好选频特性好带自偏
8、置效应的振荡器的特点 起振过程有起振过程有直流直流负负反馈反馈 振荡器的振荡器的环路增益环路增益 随随 的的 变化曲线变化曲线比等偏置电路比等偏置电路更陡更陡 第17页，本讲稿共24页7.1.3 振荡器的稳定条件 振荡器的平衡稳定？不稳定？1.振幅振幅稳定条件稳定条件稳定稳定经过外界扰动，系统能经过外界扰动，系统能自动恢复自动恢复（靠近）到原平衡位置（靠近）到原平衡位置初始平衡时，输入 ，环路增益 T=1，反馈扰动使，离开平衡点。则经过一个循环若 稳定稳定 不稳定不稳定为使振幅稳定，振荡器的振荡特性曲线 在 平衡点处必须是负斜率的，且曲线越陡，稳定性越好。结论：第18页，本讲稿共24页振荡曲线
9、起始起始点点 自动起振自动起振平衡平衡点点 且且 稳定稳定 曲线A曲线B曲线A曲线B起始起始点点 不能起振不能起振软激励硬激励平衡点N：平衡点M：但 不稳定且 稳定振幅稳定条件分析第19页，本讲稿共24页2.相位稳定条件 讨论相位稳定前应讨论相位稳定前应明确两点：明确两点：（1）正弦振荡 频率和相位的关系（2）振荡器的振荡器的相位平衡相位平衡条件含义：条件含义：在在频率频率 处处，经过一个循环，经过一个循环，反馈振荡器的反馈振荡器的 与与 相位相差相位相差 22（或（或0）相位超前，频率必然上升相位迟后，必然是频率下降振荡器的相位稳定条件也就是振荡器的频率稳定条件 第20页，本讲稿共24页外界
10、扰动使频率初始平衡时振荡频率输入输入 循环一周，循环一周，与与 同相同相（或（或22）相位比 超前 即新的频率此时，输入 循环一周，如果系统使相位比 滞后 即新的频率结论：为使相位稳定，振荡器的环路增益的相位频率特性 在平衡点处必须是负斜率的。稳定不稳定第21页，本讲稿共24页相位稳定条件分析环路增益的相位：因为 和 几乎不随频率而变 并联谐振回路的相频特性 曲线 是负斜率的，所以，振荡器是相位稳定的第22页，本讲稿共24页相位相位稳定性稳定性频率频率稳定性的稳定性的优劣优劣相频曲线 越陡，即 越大，稳定性越好结论：结论：选频回路的选频回路的 Q 值值越高越高，振荡器的，振荡器的频率稳定性越好频率稳定性越好 外界扰动使电路参数变化第23页，本讲稿共24页分析反馈型振荡器时，首先要抓住以下几个要点：小结：（1）包含一个合适偏置的可变增益放大器。（2）闭合环路是正反馈（3）有选频回路（4）环路增益T的相频特性为负斜率保证了：振荡电路的合理性进一步计算：进一步计算：（1）环路增益是否大于1？（2）按照相位平衡条件计算振荡频率。第24页，本讲稿共24页