模拟电路第九章-LC正弦波振荡电路分析.ppt

* 9.7 LC正弦波振荡电路 9.7.1 LC并联谐振回路选频特性 9.7.2 变压器反馈式LC振荡电路 9.7.3 三点式LC振荡电路 9.7.4 石英晶体振荡电路 1. 等效阻抗 9.7.1 LC并联谐振回路选频特性 一般有 则 当 时， 电路谐振。 为谐振频率 谐振时 阻抗最大，且为纯阻性 其中 为品质因数 9.7.1 等效损耗电阻 所以 输入电流 和回路电流 的关系 通常Q1 谐振时，LC并联电路的回路电流 比输入电流 大得多。 2. 频率响应 9.7.1 LC并联谐振回路选频特性 阻抗的模 相角 如所讨论的是ω0附近，则可认为 ω ≈ ω0，L ω/R≈Q, ω+ ω0 ≈2 ω0， 由图可得结论：1、 当ω ＝ ω0时，产生并联谐振，回路等效阻抗最大，为纯电阻性质。 2、当ω ＞ ω0时，回路等效阻抗为电容性，φ为负值，反之， ω ＜ω0时，回路等效阻抗为纯电感性， φ为正值。 3、Q越大，谐振曲线越尖锐，相角变化越快。 利用并联谐振回路可组成选频放大器。见图9.7.3 9.7.2 变压器反馈式LC振荡电路 1、电路的组成及起振条件 采用JFET的变压器反馈式LC振荡电路 当 时， LC回路呈纯电阻特性 经变压器后， 满足相位平衡条件 (+) (-) (+) (+) ∴ 同名端 互感线圈的极性判别 1 2 3 4 初级线圈 次级线圈 同名端 1 2 3 4 + – + – 在LC振荡器中，反馈信号通过互感线圈引出 同名端：当电流分别从两线圈的某端同时流入（出）时，若两者产生的磁通相助，则这两端称为同名端。 放大电路的电压增益为： 并联谐振回路的导纳为 ∴ 反馈系数： 而： 所以： 根据振荡平衡条件： 得： 振荡频率： Rrds， (振幅平衡条件) 起振必需： 2、振荡的建立和稳定 (+) (-) (+) (+) 易于起振； 稳幅：利用自偏压环节和管子的非线性自动调整输出幅度； 虽然波形出现了失真，但由于LC谐振电路的Q值很高，选频特性好，所以仍能选出?0的正弦波信号。 9.7.2 变压器反馈式LC振荡电路 1. 电路结构 2.相位平衡条件 3. 幅值平衡条件 4. 稳幅 5. 选频 通过选择高?值的BJT和调整变压器的匝数比，可以满足 ，电路可以起振。 BJT进入非线性区，波形出 现失真，从而幅值不再增加，达到稳幅目的。 判断是否是满足相位条件——相位平衡法： 断开反馈到放大器的输入端点，假设在输入端加入一正极性的信号，用瞬时极性法判定反馈信号的极性。若反馈信号与输入信号同相，则满足相位条件；否则不满足。 (+) (-) (+) (+) (+) (+) (+) (+) 反馈 满足相位平衡条件 满足相位平衡条件 反馈 例：两种BJT变压器反馈式LC振荡电路 仍然由LC并联谐振电路构成选频网络 A. 若中间点交流接地，则首端与尾端相位相反。 9.7.3 三点式LC振荡电路 1. 三点式LC并联电路 电容三点式 电感三点式 中间端的瞬时电位一定在首、尾端电位之间。 三点的相位关系 B. 若首端或尾端交流接地，则其他两端相位相同。 uf与uo反相 uf与uo同相 电感三点式： 电容三点式： uf与uo反相 uf与uo同相 2. 电感三点式振荡电路 × (+) (-) (-) (+) (1)相位平衡条件： (2)振幅平衡条件： 由于AV较大，适当选L2/L1,可起振。 电路的振荡频率可近似表示为： 满足 3. 电容三点式振荡电路 (1)相位平衡条件 (2)振幅平衡条件 电路的振荡频率可近似表示为： × (+) (-) (-) (+) (+) 只要选管的β大一些，适当选C2/C1=0.01~0.5 ,可起振。 例：几个BJT 电感或电容三点式振荡电路相位平衡判断。 Q值越高，选频特性越好，频率越稳定。 9.7.4 石英晶体振荡电路 1. 频率稳定问题 频率稳定度一般由 来衡量 ——频率偏移量。 ——振荡频率。 LC振荡电路 Q ——数百 石英晶体振荡电路 Q ——10000 ? 500000 2. 石英晶体的基本特性与等效电路 结构 极板间加电场 极板间加机械力 晶体机械变形 晶体产生电场 压电效应 交变电压 机械振动 交变电压 机械振动的固有频率与晶片尺寸有关，稳定性高 当交变电压频率 = 固有频率时，振幅最大。 压电谐振 2. 石英晶体的基本特性与等效电路 等效电路 A. 串联谐振 特性 晶体等效阻抗为纯阻性 B. 并联谐