判定反馈正弦波振荡电路能否振荡的简便方法福建信息职业技术学院.doc

判定反馈式正弦波振荡电路能否振荡的简便方法 朱丽华 福建电子信息职业技术学院电子系 摘 要：在《高频电子线路》教学中，判定反馈式正弦波振荡电路能否振荡常成为学生学习的一个难点。本文通过对反馈式正弦波振荡电路较为全面的分析研究，给出判定正弦波振荡电路能否起振的简便方法，在教学中取得了很好的效果。 关键词：反馈式正弦波振荡电路；振幅条件；相位条件 一、原理知识 1.与放大电路的不同点在于，振荡器是一种不需外加信号激励而能自动地将直流能量变换成周期性交变能量的装置。绝大多数振荡器都采用反馈式振荡器，反馈式正弦波振荡器是最常见的一种振荡器。 2.反馈式正弦波振荡电路是由放大器、选频网络和反馈网络组成的一个闭合环路，如图1所示。反馈网络一般是由无源器件组成的线性网络，在不考虑反馈网络时，电路即为一调谐放大器，它在输入信号的激励下，得到一个放大了的输出信号（=）；考虑反馈网络时，放大器的输入为=+，若反馈回来的信号（=）满足=，则反馈信号就能代替输入信号，使电路产生稳定的输出信号，这就是振荡器的工作原理。=表明振荡时反馈信号的相位与原输入信号相位相同，即反馈必须为正反馈。 3.反馈式振荡器工作时，其初始的激励是接通电源时存在的电冲击及各种热噪声等，由于这些信号较弱，为建立起振荡，电路必须满足︱︱＞︱︱。由于︱︱=︱︱= ︱︱=AF︱︱，由︱︱＞︱︱，可得AF＞1。即反馈式正弦波振荡电路起振条件是：AF＞1和ΦA+ΦF=2nп，n=0，1，2，…。这两个条件分别称为振荡器起振的振幅条件和相位条件。一个振荡电路必须同时满足这两个条件才能振荡。 4.一个正弦波振荡器能否振荡就要看它是否同时满足振荡器起振的振幅条件和相位条件。如果要通过定量计算振荡器的起振条件来判定电路是否能振荡不但很烦琐而且在很多情况下也没有必要。下面就研究依据起振条件判断正弦波振荡电路能否振荡的简明判定方法。 二、正弦波振荡电路能否振荡的简明判定方法 针对振幅条件，只要分析：（1）放大器电路结构是否合理、电路是否有可能提供合适的静态工作点（即Q点），（2）电路是否存在交流反馈电压（该反馈电压应直接加到输入端）来加以判别。如果电路有合适的静态工作点，就认为该电路能提供振荡所需的放大倍数即A值满足；如果电路存在交流反馈电压，则可认为该电路能提供振荡所需的反馈系数即F值满足。若振荡所需的放大倍数和反馈系数均满足则可判定该电路满足振荡的振幅条件。针对相位条件，则可依瞬时极性法判定电路中存在的反馈是否是正反馈来加以判别。下面结合具体电路来说明。 1.判断电路是否满足振荡振幅条件的实例 根据本文所给的方法，不难判断图2电路不满足振荡的振幅条件。因为在图2中，从直流通路来看三极管的集电极（C极）被电感线圈L对地短路，所以可判断该电路不可能有合适的静态工作点，也就不能提供振荡所需的放大倍数，而且该电路不存在反馈电压，由此便可知道该电路不满足振荡的振幅条件不能振荡。同样可以分析图3电路，该电路虽然存在反馈电压，但由于电容C1的隔直作用该电路也不可能有合适的静态工作点，即不能满足振荡电路起振的振幅条件，所以也不能振荡。不过只要将该电路中的电容C1移到图4所示的位置即可使电路满足振幅条件。 2．判断电路是否满足相位条件的实例（假设以下电路均满足起振的振幅条件，即只要电路满足相位起振条件就可振荡。） （1）变压器反馈式正弦波振荡电路 采用瞬时极性法对图5所示的变压器反馈式正弦波振荡电路进行相位条件判别的方法是：设三极管的基极瞬时极性为（+），根据三极管集电极电位极性与基极极性瞬时反相，所以三极管的集电极（L1的下端）瞬时极性为（-），由于L1C2并联谐振回路谐振时呈纯电阻性，L1的上端为（+），因为L1L2互为同名端，相位相同，则L2上端为（+），其反馈至基极输入端的瞬时极性也为（+），故该电路为正反馈，符合相位平衡条件，可以产生正弦波振荡。 (2)三点式正弦波振荡电路 三点式振荡电路是指LC并联选频回路（兼做反馈网络）的三个端点分别与晶体管的三个电极相连接的LC正弦波振荡电路（交流）。其交流通路的一般结构如图6所示，图中X1、X2、X3表示组成LC谐振回路各元件的电抗，输出电压通过X1反馈到放大电路的输入端。这类振荡器在判断相位条件时可采用在瞬时极性法基础上总结出的更为简单的方法，即只要电路中三个电抗元件满足下面两个条件，电路就可振荡：① X1与X2应为同性电抗元件（都为容性或都为感性），② X3 应与X1、X2 互为异性元件（感性与容性互为异性）。下面应用这个判断法则，对图7所示电路逐一进行判断。 在图7(a)所示电路中，X1呈容性，X2呈感性。显然这不符合相位判断法则第①条，即不符合相位条件。意即，以此等效电路为基础所构成的三点式振荡器是不能起振的。 在图7（b）所示电