第3章正弦波振荡器第3章正弦波振荡器1章节(1208KB).ppt

第 3 章　正弦波振荡器 概　述 3.1　反馈振荡器的工作原理 3.2　LC 正弦波振荡器 3.3　LC 振荡器的频率稳定度 3.4　晶体振荡器 3.5　RC 正弦波振荡器 3.6　负阻正弦波振荡器 3.7　寄生振荡、间歇振荡和频率占据 概　述 　　一、与功放比较(从能量角度) 　　1．功率放大器 　　将直流电源提供的直流能量转换为按信号规律变化的交变能量。 　　特点：被动地，需输入信号控制 　　2．正弦波振荡器(Sinewave Oscillator) 　　将直流能量转换为频率和振幅特定的正弦交变能量。 　　特点：自动地，无需输入信号控制。 二、正弦波振荡器的应用 　　1．作信号源(本章将讨论) 　　载波信号：无线发射机；本振信号：超外差接收机； 　　正弦波信号源：电子测量仪器；时钟信号：数字系统。 要求：振荡频率和振幅的准确性和稳定性。 2．正弦交变能源(本章不讨论) 　　用途：高频加热设备和医用电疗仪器中的正弦交变能源。 　　要求：功率足够大，高效。 　　三、分类(按组成原理) 　　1．反馈振荡器 　　利用正反馈原理构成，应用广泛。 　　2．负阻振荡器 　　利用负阻效应抵消回路中的损耗，以产生等幅自由振荡。工作于微波段。 3.1 反馈振荡器的工作原理 　　1．组成 主网络与反馈网络构成闭合环路。 　　图 3-1-1　反馈振荡器的组成方框及相应电路 　　例：变压器耦合反馈振荡器(交流通路)。 　　(1)主网络 　　负载为谐振回路的谐振放大器。 　　图 3-1-1　反馈振荡器的组成方框及相应电路 　　(2)反馈网络 　　与 L 相耦合的线圈 Lf 。 反馈振荡器工作原理 　　2．等幅持续振荡的条件 　　① 刚通电时，须经历一段振荡电压从无到有逐步增长的过程。 　　② 进入平衡状态时，振荡电压的振幅和频率要能维持在相应的平衡值上。 　　③ 当外界条件不稳时，振幅和频率仍应稳定，而不会产生突变或停止振荡,即处于稳定状态。 　　闭合环路成为反馈振荡器的三个条件： 　　① 起振条件——接通电源后可从无到有建立起振荡。 　　② 平衡条件——进入平衡状态后可输出等幅持续振荡。 　　③ 稳定条件——平衡状态不因外界不稳定因素的影响而受到破坏。 　　以下分别讨论这三个条件。 第 3 章　正弦波振荡器 3.1 反馈振荡器的工作原理 3.1.1　平衡和起振条件 3.1.2　稳定条件 3.1.3　基本组成及其分析方法 3.1.1　平衡和起振条件 　　一、起振条件 　　 1．分析 　　① 刚通电时，电路中存在电的扰动(电流突变或管子、电路中的固有噪声)，具有很宽的频谱。 　　② 谐振回路的选频功能，只允许角频率为 ?osc 的分量(?osc ? ?0)在谐振回路两端产生较大的电压。 　　③ 变压器绕向正确，可保证反馈信号 　 与输入信号 同相，经放大和反馈的循环，使振荡电压的振幅不断增长。 　　2．起振条件 ，或环路增益 (2)相位起振条件 ?T(?osc) = ?A(?osc) + ?f(?osc) = 2n?　　(n = 0，1，2，···) 　　二、平衡条件 　　1．分析 同相又等幅，即 若在某一频率 上， 与 当环路闭合后： 　　① 主网络将输出正弦振荡电压　 ，角频率为 　。 　　② 所需输入电压 全部由反馈电压 提供，无需外加输入电压。 　　(1)振幅起振条件 　　2．平衡条件 由 则：① 振幅平衡条件：环路增益的模 T(?osc) = 1 　　② 相位平衡条件：环路增益的相角 ?T(?osc) = 2n?　　　(n = 0，1，2，···) 　　3．讨论 　　反馈振荡器需同时满足起振条件与平衡条件： 　　① 起振时，T(?osc) 1，Vi 迅速增长； 　　② 随后，T(?osc)下降，Vi 的增长速度变慢； 　　③ 到 T(?osc) = 1 时，Vi 停止增长，振荡器进入平衡状态，在相应的平衡振幅 ViA 上维持等幅振荡。 　　环路增益 特性如图 3-1-2 所示。 图 3-1-2 ④ 而环路增益的相角 ?T(?osc) 则必须维持在 2n? 上。 平衡条件多利用放大器的非线性实现。 例:变压器耦合反馈振荡器： 　　刚通电时，Vi 很小，放大器小信号工作，增益较大，相应的 T(?osc) 为大于 1 的水平线。 　　当 Vi 增大到一定数值后，放大器进入大信号工作，由于放大特性非线性，放大器的增益将随 Vi 增大而减小，相应地 T(?osc) 也就随着 Vi 的增大而下降。 　　 符合起振与平衡条件对 T(?osc) 的要求。 3.1.2　稳定条件 　　一、问题的提出 　　1．振荡电路中存在