高頻電子電路3.10~3.8

1、Rb1 Rb2 Rc Re Ce Co C1 C2 L Cb EC 3.10 3.10 振蕩器中的幾種現象振蕩器中的幾種現象 一一般般 L LC C 振振蕩蕩器器在在建建立立振振蕩蕩的的過過程程中中, ,有有兩兩個個互互相相聯(lián)聯(lián)系系的的暫暫態(tài)態(tài)過過程程: : 電電路路的的偏偏置置電電壓壓 EeC bb b EBBE IRE RR R UUU 21 2 顯顯然然 Re上上的的直直流流電電壓壓 UE 是是由由發(fā)發(fā)射射極極電電流流 IE自自己己建建立立的的,且且隨隨 IE 的的變變化化而而變變化化,故故稱稱為為自自給給偏偏壓壓. IE 1 在在振振蕩蕩起起振振之之前前,起起始始偏偏壓壓UBEO為為正

2、正偏偏置置 其中其中 IEO為發(fā)射極靜態(tài)電流為發(fā)射極靜態(tài)電流. . UB + UBE _ + UE _ 1 2 Rb1 Rb2 Rc Re Ce Co C1 C2 L Cb EC 2 2 當起振后當起振后 穩(wěn)穩(wěn)定定時時當當晶晶體體管管進進入入截截止止區(qū)區(qū) buouo BEEeEeEOEeb uFAA UIRUiIIiu ,1 )( ub ie UE 如如果果 Re C e值 值比比較較大大（即即 Re Ce充充電電 比比較較緩緩慢慢）,當當振振蕩蕩平平衡衡以以后后 UBE值值 仍仍然然會會稍稍有有下下降降,從從而而有有： 振蕩又重新開始到使 上升當 放電停振 1 0 1 FA uuU Cu u

3、FAA uo BEBEE eb buouo be U b u + UBE _ Rb1 Rb2 Cb Rc Re Ce C1 C3 C2R2 EC 負負載載回回路路的的諧諧振振頻頻率率為為: : 0 02 2 而而 振振 蕩蕩 器器 的的 工工 作作 頻頻 率率 為為 : : 二、頻率拖曳現象二、頻率拖曳現象 1 L 2 L 3 討討 論論 ： （1 1） 當當k很很小小時時 如如果果調調節(jié)節(jié) C2 2 , ,使使 0 02 2由由小小到到大大變變化化, ,如如圖圖所所示示, ,工工作作頻頻率率 的的變變化化為為： 01 01 02 02 當當 0 02 2 0 01 1或或 0 02 2 0

4、01 1時時, , = =0 01 1 當當 0 02 2接接近近 0 01 1 但但 0 02 2 0 01 1 0 02 2 0 01 1時時, , 0 01 1或或 0 02 2 0 01 1時時, , = =0 01 1 0 02 2接接近近 0 01 1 0 02 2 0 01 1 0 02 2 0 01 1 KC時時 a b d c 01 01 01 01 02 02 02 020101或或 02020101時時, , = =0101 當當 02由由小小到到大大接接近近 01時時, 沿沿 ab 曲曲線線上上升升,到到達達 b 點點 后后脫脫離離 02對對 的的影影響響跳跳變變 到到

5、 c 點點,使使 =01 當當 0 0或或 0 0時時， 0 0 當當 S S很很接接近近 0 0時時, ,有有 = =S S 5 四四 寄生寄生振蕩振蕩 在高頻放大器或振蕩器中，由于某種原在高頻放大器或振蕩器中，由于某種原 因因,會產生不需要的振蕩信號，這種振蕩稱為會產生不需要的振蕩信號，這種振蕩稱為寄寄 生振蕩生振蕩。 討論小信號放大器穩(wěn)定性時所說的自激，討論小信號放大器穩(wěn)定性時所說的自激， 即屬于寄生振蕩。即屬于寄生振蕩。 產生寄生振蕩的形式和原因是各種各樣產生寄生振蕩的形式和原因是各種各樣 的，有單級和多級振蕩，有工作頻率附近的振的，有單級和多級振蕩，有工作頻率附近的振 蕩或者是遠離工

6、作頻率的蕩或者是遠離工作頻率的低頻低頻或或超高頻超高頻振蕩。振蕩。 6 圖圖433 低頻寄生振蕩的等效電路和波形低頻寄生振蕩的等效電路和波形 Lc C2C3 C1 Ec Lb L1 R (a)(b) VLc Cbc Lb 0 uc t (c) V 7 8 圖圖434 電源去耦舉例電源去耦舉例 C Ec C C C1 C2 9 3.8 RC振蕩器振蕩器 RC 振蕩器的主要優(yōu)點振蕩器的主要優(yōu)點: : 結結 構構 簡簡 單單 經經 濟濟 方方 便便 根根據據RC網網絡絡不不同同可可將將RC振振蕩蕩器器分分為為: : 10 C3 C2 C1 Ce R1 R2 Rb2 Rb1 Re Rc Ec R C

7、R C 3.8 3.8 RC振蕩器振蕩器 相相位位超超前前的的相相移移網網絡絡 相相位位滯滯后后的的相相移移網網絡絡 U1 +U c - Uo U1 +UR - Uo I I Uo I UCU1 U1 Uo ( (2 2) ) 輸輸出出電電壓壓幅幅度度也也隨隨頻頻率率變變化化而而變變化化, ,但但輸輸出出電電壓壓總總小小于于輸輸入入 電電壓壓, ,且且相相移移越越大大, ,輸輸出出越越小小, ,當當相相移移 9 90 0 o o 時時, ,輸輸出出趨趨于于零零. . RC62 1 f 起起振振條條件件為為: : 29hfe I UR 兩兩種種相相移移網網絡絡具具有有如如下下特特點點: : 11

8、 R3 R4 R1 R2 C1 C2 u2 + u1 - - 2 1 u u F I ) 1 1 ( 1 ) 1 /( 1 2 2 2 2 1 1 2 2 2 2 Cj R Cj R Cj R Cj R Cj R 二二 文氏電橋振蕩器文氏電橋振蕩器 12 RCj RCj F 1 3 1 R3 R4 R1 R2 C1 C2 F的虛部為零，的虛部為零， 即為即為正反饋正反饋 3 1 F 0 1 RCj RCj RC f 2 1 0 o F O o O 3 1 13 本章要求 給定電路會判斷能否振蕩給定電路會判斷能否振蕩 給定電路會畫交直流通路圖給定電路會畫交直流通路圖 給定電路會分析計算振蕩頻率給

9、定電路會分析計算振蕩頻率 14 3 C c R 1b R 2b R e R f R b C 1 C 2 C 4 C 5 C c L L E E 15 3.8 如圖所示為如圖所示為LC振蕩器。振蕩器。 （1） 說明振蕩電路各元件的作說明振蕩電路各元件的作 用；用； （2） 當電感當電感 L = 1.5 ，要使振蕩頻率為，要使振蕩頻率為49.5MHz, 則則C4應調到何值？應調到何值？ H 3 C c R 1b R 2b R e R f R b C 1 C 2 C 4 C 5 C c L L E E pFC2 . 6 1 pFC30 2 pFC3 3 先畫交流通路圖先畫交流通路圖 如下：如下： 1

10、 C 2 C 4 C 3 C L 屬于電容三點式振蕩器屬于電容三點式振蕩器 1 C 2 C 3 C 4 C L 16 如圖：如圖：5個電阻確定個電阻確定 工作點。工作點。 高頻旁路高頻旁路 電容，使電路為共基電容，使電路為共基 接法。接法。 為輸出耦為輸出耦 合電容。合電容。 為高頻扼為高頻扼 流圈，阻止高頻信號流圈，阻止高頻信號 通過。振蕩回路由通過。振蕩回路由 。 解：解： （1） 3 C c R 1b R 2b R e R f R b C 1 C 2 C 4 C 5 C c L L ce V b C 5 C c L L 4321 CCCC (2) 振蕩回路總電容為：振蕩回路總電容為： 4

11、4 133221 321 894. 1CC CCCCCC CCC C f0=49.5MHz pF Lf C899. 6 )2( 1 2 0 則則pF Lf C 005. 5 )2( 1 2 0 4 17 030201 f f f 試分析上述四種情況是否都能振蕩，振蕩頻率試分析上述四種情況是否都能振蕩，振蕩頻率 與回路振蕩頻率有何關系？與回路振蕩頻率有何關系？ s f 6 . 3 如圖所示是一個三回路振蕩器的等效電路，設有下列四種情況：如圖所示是一個三回路振蕩器的等效電路，設有下列四種情況： 11C L 11C L 11C L 22C L 33C L 22C L 22C L 33C L 33C

12、L 解：該電路屬于三點式振蕩器，是否可能振蕩，就要看它是否滿足解：該電路屬于三點式振蕩器，是否可能振蕩，就要看它是否滿足 “射同余異射同余異”的原則即要讓的原則即要讓 回路與 回路與 回路在振蕩時 回路在振蕩時 呈現的電抗性質呈現的電抗性質相同相同， 回路與他們的電抗性質 回路與他們的電抗性質相反相反。圖中，。圖中， 三個回路均為并聯(lián)諧振回路，根據三個回路均為并聯(lián)諧振回路，根據并聯(lián)諧振回路的相頻特性并聯(lián)諧振回路的相頻特性可知，可知， 工作頻率大于回路諧振頻率時，回路呈容性工作頻率大于回路諧振頻率時，回路呈容性；反之呈感性反之呈感性故該電故該電 路要能振蕩，三個回路的諧振頻率必須滿足：路要能振蕩

13、，三個回路的諧振頻率必須滿足： ) 020103 fmax(f f、 ) 020103 fmin(f f、 （）（） 11C L 22C L 33C L （）（）（）（） （）（） 或或 （）（） 故電路可能振蕩振蕩頻率故電路可能振蕩振蕩頻率 屬于電容三點式振蕩器屬于電容三點式振蕩器 0302 f f f s 18 030201 f f f（）（） 故電路可能振蕩振蕩頻率故電路可能振蕩振蕩頻率 屬于電感三點式振蕩器屬于電感三點式振蕩器 0302 f f f s 故電路可能振蕩振蕩頻率故電路可能振蕩振蕩頻率 屬于電容三點式振蕩器屬于電容三點式振蕩器 故電路不可能振蕩故電路不可能振蕩 19 030

14、2 f f f s 030201 f f f （）（） 030201 f f f（3） C jLj C L Z 1 LC并并 聯(lián)回路聯(lián)回路 LC并并 聯(lián)回路聯(lián)回路 LC并并 聯(lián)回路聯(lián)回路 03 f 02 f 01 f 0 0 電電 容容 電電 感感 11. 3 如圖是一電容反饋振蕩器的實際電路如圖是一電容反饋振蕩器的實際電路.已知已知C1=5pF, C2=100pF, C3=10260pF.要求工作在波段范圍要求工作在波段范圍,即即f=1020MHz,試計算回試計算回 路電感路電感L和電容和電容C0.設回路無載設回路無載Q0=100,負載電阻負載電阻,1 kRL 晶體管輸入電阻晶體管輸入電阻

15、。若要求起振時環(huán)路增益。若要求起振時環(huán)路增益 ， 則要求的跨導則要求的跨導gm和靜態(tài)工作電流和靜態(tài)工作電流ICQ必須多大？必須多大？ 500 i R3AF 解：解： 30 21 11 1 CC CC C 00 33.29333.43CCC MHz LC f2010 2 1 而而 .40,77. 0 0 pFC HL故故 3 Fm kRgAF 05.0 2 1 C C FkF C1 C2 C0 C3 CC R 20 3.3(5) 21 2 CC C p 交流通路圖如右交流通路圖如右: 部分接全部部分接全部 全部接部分全部接部分 )( 1 0 2 LL gg p g ms LQ g 03.1 07

16、.2 1 0 0 21 LL gpg 2 0 R ms gg L 03.11 07.12 0 ms gKgg P g iFL 82.29 15.32 )( 1 2 0 2 3 g kg AF Fm ms K g g F m 9.17 3.193 為了保證波段內所有頻率都能正常起振為了保證波段內所有頻率都能正常起振,則則 msg m 3.19 靜態(tài)工作電流靜態(tài)工作電流: mAgII mEQCQ 5 . 026 22 忽略（沒忽略（沒 有告訴）有告訴） i iie R gg 1 9 . 3 pF2 . 8 F033. 0 F033. 0 F033. 0 F033. 0 K7 . 4 K3 K1 C

17、 L E L L 200 pF2 . 8 pF20 pF4 pF3 . 3 pF2 . 2 pF15 V12 輸出輸出 23 如圖：振蕩電路的振蕩頻率如圖：振蕩電路的振蕩頻率 f0=50MHz ，畫出其交流，畫出其交流 等效電路并求回路電感。等效電路并求回路電感。 9 . 3解解:交流通路圖如右交流通路圖如右: 2 . 8 20 2 . 8 3 . 3 L 2 . 2 15 4 4 . 3202 . 82 . 8串串 52. 0152 . 2串 LC f 2 1 0 pFC22.11 HL904.0 24 f0=50MHz 例：振蕩器電路如圖：其回路元件參量為例：振蕩器電路如圖：其回路元件參量

18、為 ,13200,100 21 pFCpFC .300,100 21 HLHL （）畫出交流等效電路；（）畫出交流等效電路； （2）求振蕩頻率；）求振蕩頻率； （3）用三點式線路相位平衡判別準則來說明是否滿足相位平）用三點式線路相位平衡判別準則來說明是否滿足相位平 衡條件；衡條件； （）求電壓反饋系數。（）求電壓反饋系數。 2b R 2 L c C C L e C c E 1 L 2 C 1 C B C 1b R e R 25 2 L 1 L 2 C 1 C 0 U f U 解解：（）：（）交流通路圖如右交流通路圖如右: （）求振蕩頻率：（）求振蕩頻率： LC f 2 1 0 21 LLL 2

19、1 21 CC CC C MHzf8.0 0 26 L1C1等效為一個電容才等效為一個電容才 會滿足電容三點式振蕩會滿足電容三點式振蕩 器的組成原則。器的組成原則。 2 L 1 L 2 C 1 C 0 U f U （）電路要振蕩，必須滿足三點（）電路要振蕩，必須滿足三點 式振蕩器的組成原則：式振蕩器的組成原則：“射同余射同余 異異”如圖：所以，如圖：所以， 11C L 支路必須等效為一個支路必須等效為一個電容電容， 即即支路電抗必須小于零支路電抗必須小于零，即，即 1500 1 10 101 C LX 1 X 滿足振蕩的原則滿足振蕩的原則 （）求電壓反饋系數：（）求電壓反饋系數： 1 2 0 X X U U F c f 振蕩時近似認為元件上的電流相等振蕩時近似認為元件上的電流相等 15 1 20 2 C X c 01.0 100 1 1500 15 F 27 16.3 晶體振蕩電路如圖所示，已知晶體振蕩電路如圖所示，已知 ， 11 1 1 CL 22 2 1 CL 試分析電路能否產生自激振蕩；若試分析電路能否產生自激振蕩；若 能振蕩，試指出振蕩角頻率與能振蕩，試指出振蕩角頻率與 之間的關系。之間的關系。 21 、 1b R c E e