通信电子线路--高频第四章(新教材)振荡器.ppt

2．短期稳定度：主要取决于电源电压，环境温度及电路参数的不稳定。 ——用于评价通信测量设备 （一天之内） （三）振荡器的频率稳定度： 频率稳定度是衡量振荡器的重要指标； 根据测试时间的长短分为： 1．长期稳定度：主要取决于电路器件的老化。 ——用于天文台或计量部门 （一天以上） 3．瞬间稳定度：主要取决于有源器件和电路内部噪声。 ——用于衡量设备的瞬时稳定度 （一秒以内） 我们通常讲的稳定度是指短期稳定度，它定义为: 其中 第 i 次测试时的绝对频率偏差； 绝对频率偏差的平均值。 提高稳定度的措施，主要从两方面着手： 减小外界因素的变化； 提高电路本身抵抗外界因素影响的能力。 1．减小外界因素变化的影响：可采用稳压、温补、恒温、 屏蔽等方法。 2．提高电路抵抗外界因素变化影响的能力： （1）提高电路的标准性。 （2）选取合理的电路形式。 第二节 三点式LC振荡器 前述的LC互感耦合振荡器特点: 优点：电路简单，易起振等； 缺点：频稳度较低（和晶体管参数有关），振荡频率不高。 为解决上述问题： 目前分立电路中采用较多的是三点式LC振荡器。 本节就典型的三点式振荡器进行分析和讨论。 三点式LC振荡器 I Ib IC 设LC回路由纯电抗元件组成： 回路谐振时呈纯阻性，电抗为零. 即: Xbc+Xce+Xbe=0 即: -Xbc=Xce+Xbe 回路纯阻时（如图），Uf与Uo反相（晶体管的输入、输出） Xbe与Xce必须为同等性质电抗，而Xbc为异性电抗。 一、三点式电路的组成法则 所谓三点式振荡器：指LC回路的三个端点分别接在晶体 管三个极而组成的振荡器。 在三点式电路中，LC回路中与发射极相连的两个电抗元件 (Xbe、Xce)必须为同性质；另一个电抗元件必须为异性质。 即 (1) Xbe和Xce性质相同。 (2) Xbc性质与Xbe和Xce相反。 此为三点式电路的组成法则(三点式振荡器的相位平衡法则) 当Xbe、Xce为电容时，称电容三点式振荡器，也称科皮兹 （Colpits）振荡器； 当Xbe、Xce为电感时，称电感三点式振荡器，也称哈特莱（Hartley）振荡器。 结论： 二、电容三点式振荡器 电路组成： Lc高频扼流圈，通直隔交提供直流通路； CB隔直通交。使交、直流不致相互短路。 C1、C2、L为LC回路，满足三点式电路的组成法则。 1．交流通路（如图） 满足相位平衡准则，即满足了相位条件； 只要再满足振幅条件，即可正常工作。 2．振荡频率和振荡条件： 振荡器平衡状态下，可采用大信号等效电路，晶体管用平均参数表示。 L C1 C2 C2 C1 L Gie G0e GmIb/GieGoe I Ib IC Ec Rb1 Rb2 Re CB C2 C1 Ce L Lc 其中将流 源 转换成压源 由图列出回路方程： 上式为线性齐次方程组： Ib、 Ic、 I不为 0的充要条件是系数行列式D=0； 即：待求的特征方程D=0；它的实部和虚部均为 0。 C2 C1 L Gie G0e GmIb/GieGoe I Ib IC + - 令D的虚部等于0，可求出振荡频率： 显然，振荡器工作时，LC回路处于失谐状态，但通常 令D的实部等于0，可得振荡平衡条件： 由此可求出起振条件： (gm)min~起振所需的最小跨导。 C1与、 C2 的串联 根据等效电路,可求得： 起振条件可改写为 一般说来： 有利起振，但这是有条件的，其条件是gie对 LC回路的作用小到可忽略的程度，同时电感电阻r极小，此时 ；如果gie较大，则起振条件中的第二项不可 忽略，此时 ，反而不易起振。 结论： C2 C1 L Gie G0e GmIb/GieGoe I Ib IC Uf U0 + + - - 令 求得最佳反馈系数 在以上推导中，认为 r=0 ,若考虑r?0 （有损耗时）， 则起振条件应为： 其中 其中 r GP GP’ L C1 C2 那么反馈系数存在最佳值： 回路的串联电容（C1与、 C1 的串联） 例4-1 一、Colpitts振荡器，L=50us ，C1=200pF ，C2=100pF，LC回路的Q=80，在工作点的gie=1ms，goe=0.02ms， gm=50ms；求振荡频率 f 和最小跨导(gm)min。 解： r GP GP’ L C1 C2 （1）用近似公式求解振荡频率