第5章 振荡器 电子技术（第2版_）课件.ppt

* 第 5 章　振荡器 第 5 章　振荡器 振荡的基本概念 RC振荡器 LC振荡器 本章小结 5.1 振荡的基本概念 主要要求： 1.理解振荡的概念和应用 2.理解振荡的产生和维持条件 3.掌握振荡电路的基本构成 5.1.1 振荡的基本概念 在放大电路的输入端不外接信号的情况下，在输出端仍有一定频率和幅度的输出信号，这种信号就是放大电路的自激振荡。 自激振荡会使放大电路不能正常放大，对放大而言是有危害的。而振荡电路正是利用这种现象来产生信号。 从能量角度说，放大与振荡都是将直流电能转化为交流电能输出，只是放大是按照输入信号作为模板，而振荡无外加的模版作能量转换的参照，其输出波形是由振荡电路内部决定的。 5.1.2 振荡电路的组成 典型的振荡电路如下图所示。 当开关S拨向1端时，该电路是普通的调谐放大器；当S拨向2端时，成为无需输入信号的振荡器。 这种反馈式振荡器正是正反馈放大器的一种变化形式。 无输入信号 从图上振荡器可以看出，振荡器一般由四部分组成。 1.放大电路 是直流电能转化为交流电能的核心部分，没有放大信号会衰减。要求放大器必须有能量供给，结构合理，静态工作点合适，具有放大作用。 2.反馈网络 其作用是形成正反馈。 可以利用瞬时极性法判断出该反馈为正反馈。放大是共射组态，倒相；经过变压器又有一次反相，故为正反馈。 3.选频网络 其作用是产生单一频率的振荡信号，一般利用谐振实现选频，而这个谐振的频率就是振荡器输出信号的频率。在很多振荡电路中，选频网络和反馈网络结合在一起。 4.稳幅电路 稳幅环节的作用主要是使振荡信号幅值稳定，以达到振荡器所要求的幅值。如果没有稳幅环节其输出信号为发散的，不可控。此例为利用了VT的截止区和饱和区的非线性特征来达到稳幅的要求的，所以往往稳幅环节又和放大相结合。 5.1.3 振荡条件 我们将上一例模块抽象化为如下的方框图，可见： 振荡器主要由开环放大 和反馈网络 组成。振荡器无信号输入 ，故 ， 就是放大电路的输出信号。有： 这就是振荡电路的自激振荡条件。 1.幅值条件 在自激振荡开始时， ，随着振荡的建立， 也随着降低，最后达到 时，振荡幅度便不再增大，振荡便稳定在某一振荡幅度之下工作。 2.相位条件 即反馈电压uF和uid要同相，或者说放大电路的移相与反馈网络的移相之和为2nπ，其中n是整数。判断振荡中的反馈是否正反馈成为判断电路能否振荡的主要标准。 振荡电路必须具备以上两个条件，即幅值条件和相位条件。 5.2 RC振荡器 主要要求： 1.熟悉RC振荡器的构成和振荡条件 2.掌握移项式RC振荡器原理及应用 3.掌握RC桥式振荡器的原理及应用 在低频范围，特别是几百千赫以下的低频段，常采用RC正旋振荡器。常用的有RC移相式振荡器和RC桥式振荡器。 5.2.1 RC移相振荡器 电路中，通常选取C1=C2=C3=C，R1=R2=R。C1与R1，C2与R2构成两节RC移相网络，C3与VT1的输入电阻构成第三节RC移项网络。由于共射电路导向放大的性质，放大电路的移相角φA=180°，根据振荡相位条件，需要三节RC移相网络中也移相180°才可能产生振荡。 射随器为加强驱动能力的作用。 如将反馈环按照放大与移相划分，分别分析，即将电路在a点断开，可以有如下交流等效图。振荡是交流信号为研究对象，当然要用交流分析。 其中（b）图为等效电压源形式 要使RC振荡电路产生自激振荡，则 取C1=C2=C3=C，R1=R2=R，列出电流回路方程： 解得： 上式两边相等。 可以由以上得出： 当riR时，以上两式近似为 振荡频率取决于网络参数RC。RC移相电路具有结构简单、经济方便等特点。缺点是选频作用较差，频率调节不方便，一般应用于频率固定且稳定性要求不高的场合，频率范围一般几赫到几十千赫。 谐振频率 5.2.2 RC桥式振荡器 桥式RC振荡器，实际是一个具有正反馈的两极阻容耦合放大电路。 反馈网络由R1和C1组成的高通与R2和C2组成的低通构建，当高通和低通的截止频率f0一致时，只有截止频率f0的正弦波形才能通过这个反馈网络，即是选频的过程。 高通 低通 选频 图中，R1C1，R2C2组成选频网络，ui是输入电压，而uo是输出电压，当C1=C2=C，R1=R2=R时， ui RC正弦振荡电路的振荡频率与R、C乘积成反比，如要求频率很高，则R、C值要小，这样制作不精确且比较困难，故RC振荡器适于产生低频振荡信号，要产生较高频波应采用LC振荡电路。 5.3 LC振荡器 主要要求： 1.熟悉LC振荡器的构成和振荡条件 2.掌握变压器式LC振荡器原理及应用 3.掌握三点式反馈LC振荡器的原理及应