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InformationCommunication Engineering Dept. XJTU InformationCommunication Engineering Dept. XJTU 第七章 振荡器 基本原理 LC振荡器 晶体振荡器 压控振荡器 振荡器的频率稳定度 第七章 内容目录 7.1 反馈型振荡器的基本原理 基本组成与平衡条件、起振条件、稳定条件 7.2 LC振荡器 互感LC振荡器 · 三点式振荡器 · 负阻LC振荡器 7.3 石英晶体振荡器 石英晶体特性、石英晶体振荡电路 7.4 压控振荡器 变容二极管压控振荡器、射极耦合多谐振荡器、环形振荡器 7.5 振荡器的频率稳定度 相位噪声的影响、频率稳定度的表示方法 * InformationCommunication Engineering Dept. XJTU * 7·1 反馈型振荡器的基本原理 振荡器是一种不需要外加输入信号能够自激输出交变信号的电子装置。它起到把直流电源能量转变为交流输出能量的作用。 作用：信号发生、交变能量发生。 根据不同的分类方法，可以把振荡器分为： 按波形分：正弦波振荡器 非正弦波振荡(多谐振荡器:方波·三角波等) 按原理分：反馈振荡器（变压器、LC、晶体、RC） 负阻振荡器 本章主要讨论反馈型正弦波振荡器。 * InformationCommunication Engineering Dept. XJTU * 7·1 反馈型振荡器的基本原理 反馈振荡器的模型 反馈振荡器是把有源器件接成正反馈环路来构成的, 一个典型的反馈振荡器电路例子如图，由主网络和反馈网络两部分构成。 根据图中变压器 同名端的标注情 况，反馈到输入 端的信号与原输 入信号同相，为 正反馈。 * InformationCommunication Engineering Dept. XJTU * 7·1 反馈型振荡器的基本原理 其方框图如右： 其中: 开环传递函数(或称之为环路增益)为： 从该方框图可得出系统的闭环传递函数如下： * InformationCommunication Engineering Dept. XJTU * 7·1 反馈型振荡器的基本原理 我们可以知道,对于一个可实现系统来讲,其极点分布与相应的冲击响应关系如图： 由于 * InformationCommunication Engineering Dept. XJTU * 7·1 反馈型振荡器的基本原理 要得到单一频率的正弦波冲击响应，则 必须是二阶系统，且其极点必须在虚轴上。要求 必须为1,即： 从另外一个角度来看,当满足此条件后的 幅频特性为无穷大,才使得当输入为0时输出不为0成为可能。 起振过程：极点在右半平面,热噪声激励, T1,vo增幅振荡； 非线性限幅：波形幅度增大，进入非线性区，等效增益减小， T 下降，极点向左靠近虚轴移动； 平衡－稳定振荡：限幅作用明显，反馈等于输入，T＝1，达到平衡，极点落在虚轴上，持续振荡。 * InformationCommunication Engineering Dept. XJTU * 7·1 反馈型振荡器的基本原理 振荡器的组成 (1)实现能量转换的有源器件,如图中的晶体管T; (2)控制振荡频率的选频回路,如图中的L、C; (3)保证自激工作的正反馈网络如图中的变压器M; (4)保证稳定工作的非线性环节,在如图电路中靠T工作到截止 (或饱和)来实现。 用Pspice仿真得到其集电极电压vCE 和集电极电流 iC 波形如图。 对该电路进行等效分析如下。 * InformationCommunication Engineering Dept. XJTU * 7·1 反馈型振荡器的基本原理 考虑到失真后的等效跨导 ,等效负载电阻 ,画出其交流等效电路如图: * InformationCommunication Engineering Dept. XJTU * 7·1 反馈型振荡器的基本原理 令 则H(s)的两个极点的位置为： 若要求极点在右半平面，则有： 在w0处， ，从上式可得： 在开始起振时,由于 较大,极点位置比较靠右,vo振幅增长较快,随着管子进入非线性区工作, 逐渐变小,极点向左朝虚轴靠拢,vo振幅增长趋缓, 最后满足 时极点到虚轴上,维持等幅振荡。 * InformationCommunication Engineering Dept. XJTU * 7