62正弦波振荡器.PPT

6.2 正弦波振荡器 * 6.2 正弦波振荡器 6.2.1 自激振荡的工作原理 6.2.2 LC振荡器 6.2.3 石英晶体振荡器 一、LC回路中的自由振荡 正弦波振荡器：一种不需外加信号作用，能够输出不同频率正弦信号的自激振荡电路。 ? ? ? ? ? ? ? ? ? 6.2.1 自激振荡的工作原理 动画 自激振荡的工作原理 自由振荡——电容通过电感充放电，电路进行电能和磁能的转换过程。 阻尼振荡——因损耗等效电阻R将电能转换成热能而消耗的减幅振荡。 等幅振荡——利用电源对电容充电，补充电容对电感放电的振荡过程。 这种等幅正弦波振荡的频率称LC回路的固有频率，记作f0 （6.2.1） 二、自激振荡的条件 1. 相位平衡条件 反馈信号的相位与输入信号相位相同，即为正反馈，相位差是180o的偶数倍。即 ? = 2 n ? （6.2.2） 其中，φ为vf与vi的相位差，n是整数。vi、vo、vf的相互关系如图所示。 2. 振幅平衡条件 反馈信号幅度与原输入信号幅度相等。 即 （6.2.3） 自激振荡建立过程：电路接通电源瞬间，输入端产生瞬间扰动信号vi，振荡管V产生集电极电流iC，因iC具有跳变性，它包含着丰富的交流谐波。 三、自激振荡建立过程 自激振荡器：去掉信号源，把开关S和点“2”相连所组成的电路。 经LC并联电路选出频率为f0 的信号，由输出端输出vo，同时通过反馈电路回送到输入端，经过放大、选频、正反馈、再放大不断地循环过程，将振荡由弱到强的建立起来。当信号幅度进入管子非线性区域后，放大器的放大倍数降低到 　时，振幅不再增加，自动维持等幅振荡。 （2）相位条件 采用瞬时极性法，设V基极电位为“正”，根据共射电路的倒相作用，可知集电极电位为“负”，于是L同名端为“正”，根据同名端的定义得知，Lf同名端也为“正”，则反馈电压极性为“负”。显然，电路不能自激振荡。 [例6.2.1] 判断电路能否产生自激振荡。 （1）振幅条件 因V基极偏置电阻Rb2被反馈线圈Lf短路接地，使V处于截止状态，故电路不能起振。 解 图(b)：因隔直电容Cb避免了Rb2被反馈线圈Lf短路，同时反馈电压极性为“正”，电路满足振幅平衡和相位平衡条件，所以电路能产生自激振荡。 图(a)： 图中V为振荡放大管，电阻R1、R2、R3为分压式稳定工作点偏置电路，C1、C2为旁路电容，LC并联回路为选频振荡回路，L3-4为反馈线圈，L7-8为振荡信号输出端，电位器RP和电容C1组成反馈量控制电路。 6.2.2 LC振荡器 一、变压器耦合式LC振荡器 电路特点：用变压器耦合方式把反馈信号送到输入端。常用的有以下两种。 1. 共发射极变压器耦合LC振荡器 （1）电路结构 （2）工作原理 交流通路。对频率f = f0的信号，LC选频振荡回路呈纯阻性，此时 和 反相，即? 1 = 180o。输出电压 再通过反馈线圈L3-4，使4端为正电位，即　与　的φ2 = 180o。于是　　　　　　　　　　，保证了正反馈，满足了相位条件。如果电路具有足够大的放大倍数，满足振幅条件，电路就能振荡。调节RP可改变输出幅度。 　　图中V为振荡放大管，电阻R1、R2、R3为分压式稳定工作点偏置电路，C1为基极旁路电容，C2为隔直耦合电容，L2为反馈线圈，L与C串联组成选频振荡电路。 2. 共基极变压器耦合LC振荡器 （1）电路结构 　 交流通路如图所示。接通电源瞬间，LC回路振荡电压加到管子基射之间，形成输入电压，经V放大后，输出信号经反馈线圈L2与L之间的互感耦合反馈到管子基射之间，若形成正反馈。在满足振幅平衡条件下，电路产生振荡。 （2）工作原理 　 综上分析可见，变压器反馈电路的反馈强度，可通过L2与L1之间的距离来调节。变压器耦合振荡电路的振荡频率为 　　　　　　　　 （6.2.4） 若调节L、C，可改变振荡频率。 　 相位条件：当线圈1端电位为“＋”时，3端电位为“－”，此时2端电位低于１端而高于3端，即vf与vo反相，经倒相放大后，形成正反馈，即满足相位条件。 二、三点式LC振荡电路 电路特点：LC振荡回路三个端点与晶体管三个电极相连。 1. 电感三点式振荡器 　 振幅条件：适当选择L２和L１的比值。使　 　 ，满足振幅条件。电路就能振荡。