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高頻電路基礎(chǔ)第4章-高頻振蕩電路2023/7/19高頻電路基礎(chǔ)42023/7/19高頻電路基礎(chǔ)5互感耦合型LC振蕩器電路利用電感耦合構(gòu)成反饋,反饋極性與兩個(gè)電感的同名端接法有關(guān)根據(jù)諧振回路位于晶體管的哪個(gè)電極,有調(diào)集、調(diào)發(fā)、調(diào)基等不同接法2023/7/19高頻電路基礎(chǔ)6起振階段信號(hào)很小,可以用小信號(hào)等效模型分析。起振條件分析2023/7/19高頻電路基礎(chǔ)7假設(shè)Z21為純電阻,令實(shí)部為0,有諧振頻率:令令虛部為0,有起振條件:2023/7/19高頻電路基礎(chǔ)8諧振頻率:令起振條件:其中為有載品質(zhì)因數(shù)很小時(shí),(無(wú)耗近似)當(dāng)互感為緊耦合(變壓器)時(shí),起振條件演變?yōu)?023/7/19高頻電路基礎(chǔ)9互感耦合型LC振蕩器的平衡狀態(tài)分析從理論上說(shuō),振蕩器平衡的振幅條件是,但是實(shí)際上上述公式很難應(yīng)用。對(duì)于振蕩器來(lái)說(shuō),由于起振時(shí)信號(hào)幅度很小,所以尚可以用晶體管小信號(hào)模型討論。但是到了穩(wěn)幅階段,信號(hào)幅度已經(jīng)大到可以使晶體管進(jìn)入強(qiáng)烈的非線性區(qū),增益開(kāi)始急劇下降,導(dǎo)致振蕩幅度增加趨勢(shì)減小,最終達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡。由于嚴(yán)格討論晶體管進(jìn)入非線性區(qū)后的增益是困難的,所以實(shí)用上一般都采用實(shí)驗(yàn)、圖解等方法。這里我們從振蕩器的工作狀態(tài)入手,給出一些一般性的定性討論結(jié)果:2023/7/19高頻電路基礎(chǔ)10在右圖電路中,基極的靜態(tài)(直流)電位基本上是固定的,反饋電壓在靜態(tài)電位上下波動(dòng)。由于晶體管的非線性,隨著反饋電壓幅度增加集電極電流開(kāi)始不對(duì)稱。反饋電壓幅度繼續(xù)增加,則Vbe的負(fù)半周進(jìn)入截止區(qū),集電極電流出現(xiàn)截止,晶體管進(jìn)入C類放大狀態(tài)。振蕩器進(jìn)入C類放大狀態(tài)后,導(dǎo)通角變得極小,激勵(lì)電流中的基頻分量急劇下降,導(dǎo)致增益急劇下降,最后達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡,振蕩器就進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài)。2023/7/19高頻電路基礎(chǔ)11另外,在這個(gè)電路中,由于不對(duì)稱的集電極電流同時(shí)流過(guò)發(fā)射極,在發(fā)射極電容上造成一個(gè)附加偏置電壓(上正下負(fù))。這個(gè)附加的偏置電壓是抵消靜態(tài)偏置電壓的,當(dāng)電路起振后,晶體管的直流電流會(huì)減小,所以會(huì)加快晶體管的工作狀態(tài)由A類向C類轉(zhuǎn)變的過(guò)程。需要說(shuō)明的是,即使沒(méi)有發(fā)射極電容,晶體管也會(huì)進(jìn)入C類放大狀態(tài)。振蕩器的平衡主要是由于晶體管進(jìn)入C類放大狀態(tài)后的增益變化造成的。2023/7/19高頻電路基礎(chǔ)122023/7/19高頻電路基礎(chǔ)13三點(diǎn)式振蕩器一般構(gòu)成法則:1、在諧振頻率上,必有X1+X2+X3=02、由于晶體管的vb

與vc

反相,而根據(jù)振蕩器的振蕩條件|T|=1,要求vbe

=-k

vce

,即iX1=iX2,所以要求X1

與X2

為同性質(zhì)的電抗。綜合上述兩個(gè)條件,可以得到晶體管LC振蕩器的一般構(gòu)成法則如下:在發(fā)射極上連接的兩個(gè)電抗為同性質(zhì)電抗,另一個(gè)為異性質(zhì)電抗。2023/7/19高頻電路基礎(chǔ)14電容三點(diǎn)式振蕩器(Colpitts

電路)原理電路實(shí)際電路2023/7/19高頻電路基礎(chǔ)15求T(jw)的等效電路晶體管LC諧振回路小信號(hào)等效模型分析。下圖的模型中忽略晶體管的基極電阻rbb′,也忽略晶體管反向傳輸系數(shù)。2023/7/19高頻電路基礎(chǔ)16在LC回路諧振點(diǎn)附近有起振條件為或2023/7/19高頻電路基礎(chǔ)17相位平衡條件為,即若忽略晶體管的相移,此式等效于所以振蕩頻率為實(shí)際振蕩頻率略高于上述計(jì)算值2023/7/19高頻電路基礎(chǔ)18例電容三點(diǎn)式振蕩器,已知RE=1kW,C1

=110pF,C2

=130pF,

L

=440nH,Q0=220。晶體管參數(shù):Cb’c=2pF,Cb’e=97pF,rc≈20MW。試求振蕩頻率以及起振時(shí)的集電極電流。2023/7/19高頻電路基礎(chǔ)192023/7/19高頻電路基礎(chǔ)20電容三點(diǎn)式振蕩器的另一種接法與前面接法的區(qū)別在于:晶體管射極交流接地。由于此接法需要高頻扼流圈,在實(shí)際使用中較少采用此電路。由于電路交流結(jié)構(gòu)與基極接地電路一致,所以有關(guān)起振條件和振蕩頻率等分析過(guò)程以及分析結(jié)果與基極接地電路一致。2023/7/19高頻電路基礎(chǔ)21電感三點(diǎn)式振蕩電路(Hartley電路)接法1接法22023/7/19高頻電路基礎(chǔ)22高頻等效電路電感三點(diǎn)式電路的分析方法與電容三點(diǎn)式電路的分析基本一致,只要注意反饋系數(shù)與n1、n2的相應(yīng)關(guān)系即可。2023/7/19高頻電路基礎(chǔ)23振幅起振條件近似振蕩頻率實(shí)際振蕩頻率略低于上述計(jì)算值2023/7/19高頻電路基礎(chǔ)24我們還是從振蕩器的工作狀態(tài)入手,給出一些一般性的定性討論結(jié)果。為了說(shuō)明方便,我們以下圖的電容三點(diǎn)式電路為例進(jìn)行分析:在這個(gè)三點(diǎn)式電路中,由于流過(guò)基極的電流很小,即使晶體管工作狀態(tài)發(fā)生改變,基極電流的改變也很小,所以可以認(rèn)為基極電位基本保持不變。三點(diǎn)式LC振蕩器的平衡狀態(tài)分析2023/7/19高頻電路基礎(chǔ)25晶體管的集電極電流波形近似尖頂余弦脈沖,進(jìn)入C類放大。由于基極電位基本不變,發(fā)射極波形的最低電位被鉗位在比基極電位低一個(gè)pn結(jié)的導(dǎo)通閾值左右,發(fā)射極的平均電位將隨著振蕩電壓的幅度增加而升高,晶體管的導(dǎo)通角隨著振蕩電壓的幅度增加而變小。2023/7/19高頻電路基礎(chǔ)26晶體管三點(diǎn)式振蕩器進(jìn)入C類放大狀態(tài)后,導(dǎo)通角變得極小,激勵(lì)電流中的基頻分量急劇下降,導(dǎo)致增益急劇下降,最后達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡,振蕩器就進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài)。顯然,晶體管靜態(tài)工作點(diǎn)可以影響進(jìn)入C類放大狀態(tài)的時(shí)機(jī),從而影響最終輸出幅度。另外,由于發(fā)射極的平均電位將隨著振蕩電壓的幅度增加而增加,而發(fā)射極直流電流等于發(fā)射極的平均電位除以發(fā)射極電阻,所以本電路在起振后晶體管的工作電流會(huì)加大。由于起振后晶體管的工作電流會(huì)加大,所以有可能在起振的初始階段,晶體管增益隨著幅度加大而加大,到達(dá)某個(gè)頂點(diǎn)后再下降。若靜態(tài)時(shí)的增益不滿足起振條件,而幅度加大后又滿足了起振條件,就會(huì)發(fā)生只有通過(guò)所謂的“硬激勵(lì)”才會(huì)振蕩的現(xiàn)象。改變晶體管靜態(tài)工作點(diǎn)可以消除此非正常現(xiàn)象。2023/7/19高頻電路基礎(chǔ)27三點(diǎn)式振蕩器的特點(diǎn)電路簡(jiǎn)單。通過(guò)改變電容的比值或電感的抽頭位置可以方便地改變反饋系數(shù)kf,起振容易。電容三點(diǎn)式能夠振蕩的最高頻率通常比電感式的高。原因是:電感式振蕩器中晶體管極間電容與電感并聯(lián),頻率升高可能引起支路的電抗性質(zhì)改變,從而不滿足相位平衡條件。電容式振蕩器的晶體管極間電容與電容并聯(lián),頻率升高時(shí)支路電抗性質(zhì)不變,相位平衡條件不會(huì)被破壞。電容三點(diǎn)式振蕩器電路的局限:兩個(gè)電容的取值不能太小,否則受晶體管極間電容的影響太大,頻率精度將大大下降。電感三點(diǎn)式振蕩器可以通過(guò)改變電容值比較方便地調(diào)節(jié)頻率,而電容三點(diǎn)式則難以通過(guò)改變電容來(lái)改變頻率。2023/7/19高頻電路基礎(chǔ)28三點(diǎn)式振蕩器的設(shè)計(jì)考慮電路選擇頻率范圍:適用于幾百kHz~幾百M(fèi)Hz波段寬度:電感型寬,穩(wěn)定性稍差。電容型窄,但穩(wěn)定性好晶體管選擇fT>(3~5)

fmax起始工作點(diǎn)選擇小功率晶體管大致為亞毫安到毫安數(shù)量級(jí)LC回路設(shè)計(jì)通常選擇|F(jw)|=0.1~0.5,起振時(shí)|T(jw)|

=3~52023/7/19高頻電路基礎(chǔ)29設(shè)計(jì)三點(diǎn)式振蕩器的例試設(shè)計(jì)一個(gè)電容三點(diǎn)式振蕩器,要求:f0=27MHz,電源電壓9V,負(fù)載阻抗為2kW//30pF。解:前面已經(jīng)介紹了電容三點(diǎn)式振蕩器的電路,對(duì)于本設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō),首先需要確定輸出形式,即負(fù)載在哪里接入。從原理上說(shuō),振蕩電路的負(fù)載可以接在LC回路的任何一點(diǎn)。但在實(shí)際電路中,需要考慮負(fù)載對(duì)于振蕩電路的影響。在滿足輸出電壓幅度要求的前提下,采用部分接入可以減輕負(fù)載的影響,所以常常采用在電感上抽頭輸出(包括耦合輸出)或在晶體管發(fā)射極輸出(僅對(duì)于基極接地接法有效)的方式。本設(shè)計(jì)擬采用晶體管發(fā)射極輸出的方式,電路如后。2023/7/19高頻電路基礎(chǔ)30其中C1、C2和L為諧振回路,C3是輸出耦合電容,R1、R2、R3、C4為偏置電路。2023/7/19高頻電路基礎(chǔ)31

設(shè)計(jì)過(guò)程首先確定晶體管的型號(hào)由于要求f0=27MHz,所以要求晶體管的fT>(80~140)MHz。另外,需考慮晶體管的其他參數(shù)對(duì)于電路的影響。在三點(diǎn)式振蕩電路中,影響較大的是晶體管的結(jié)電容。查得2N3904的fT

>300MHz;結(jié)電容為CEB=8pF,CCB=4pF,對(duì)于27MHz的振蕩回路而言均不大。所以該晶體管可以滿足要求。選擇反饋系數(shù)F通常選擇F=0.1~0.5。反饋系數(shù)稍大些容易起振(太大則由于Q值降低反而不易起振),發(fā)射極輸出電壓幅度也大些,但是振蕩波形失真大些,同時(shí)負(fù)載的影響也大些。這里試選擇F=0.2。2023/7/19高頻電路基礎(chǔ)32確定諧振電容確定諧振電容的時(shí)候,需考慮晶體管的結(jié)電容和負(fù)載電容的影響。由于這兩個(gè)電容的不確定性較大,所以LC諧振回路的電容要遠(yuǎn)大于這兩個(gè)電容,才能夠使這兩個(gè)電容的影響降到最低。晶體管的CEB=8pF以及負(fù)載電容CL=30pF是并聯(lián)在諧振電容C2兩端的,所以要求C2>>38pF。據(jù)此可選擇C2=330pF。然后,根據(jù)反饋系數(shù)F=C1/(C1+C2′)=0.2(其中C2′是包含了晶體管的CEB以及負(fù)載電容后的總電容),確定C1實(shí)際選用91pF的電容器。2023/7/19高頻電路基礎(chǔ)33確定諧振電感L1根據(jù)要求,f0=27MHz,由于已經(jīng)確定諧振電容,所以可以確定諧振電感。但是在計(jì)算時(shí)需考慮晶體管的結(jié)電容CCB=4pF,此電容實(shí)際上是并聯(lián)在LC回路兩端的。所以2023/7/19高頻電路基礎(chǔ)34確定晶體管工作點(diǎn),設(shè)計(jì)偏置電路確定晶體管工作點(diǎn)的根據(jù)是|T|=3~5,在本設(shè)計(jì)中,此條件等效于在上式中,已經(jīng)確定的電容和負(fù)載電阻,還要確定gob、G0、R3等。

gob可以從數(shù)據(jù)表中查到,當(dāng)ICQ=0.1~1mA時(shí)gob=0.06~0.08mS。

計(jì)算G0需要知道電感的Q0值。作為例子,假設(shè)電感的Q0=150(若采用漆包銅線繞制的空心線圈,此值較容易達(dá)到。參考數(shù)據(jù):線徑0.62mm,內(nèi)徑9mm,繞7圈,L=450nH,Q0=200),則

2023/7/19高頻電路基礎(chǔ)35確定R3需要以下幾方面的配合:電源電壓、晶體管工作點(diǎn)以及輸出電壓幅度等。若R3太小,LC回路的有載Q值下降,電路不易起振;若R3太大,雖然Q值增大,但是由于電源電壓的限制,晶體管工作點(diǎn)電流將減小,也可能會(huì)出現(xiàn)起振困難??偟恼f(shuō)來(lái)在合適范圍內(nèi)R3的大小對(duì)起振的影響不是很大。所以,通??梢韵雀鶕?jù)電源電壓,人為設(shè)定晶體管基極偏置電壓和靜態(tài)工作點(diǎn)數(shù)值,并據(jù)此確定射極電阻R3,最后驗(yàn)算設(shè)計(jì)是否符合要求。若符合,則通過(guò)設(shè)計(jì),否則此結(jié)果指出了修改設(shè)計(jì)的方向。在本例中,假定我們根據(jù)電源電壓為9V確定晶體管基極偏置電位大致在3V左右,則發(fā)射極電阻上的壓降大致為2.3V,再考慮一般振蕩器的工作點(diǎn)為亞毫安級(jí),則可以先設(shè)定R3=4.7kW。2023/7/19高頻電路基礎(chǔ)36由于gob比G0小許多,故忽略。令系數(shù)為5,則代回原設(shè)計(jì)驗(yàn)算,R3上的壓降為1.7V,略小于原來(lái)的假設(shè)值。但從上面計(jì)算可看到,R3數(shù)值的改變對(duì)于gm影響甚小,即使不合適也可以徑直修改R3而不必重新驗(yàn)算起振條件。因此,下面我們就以此值為基礎(chǔ)進(jìn)行設(shè)計(jì)。2023/7/19高頻電路基礎(chǔ)37由于R3上的壓降為1.7V,假定晶體管的VBE(on)=0.7V,則VBQ=

1.7+0.7

=2.4V。根據(jù)這個(gè)電壓可以設(shè)計(jì)偏置電阻,過(guò)程從略。

最后的設(shè)計(jì)結(jié)果為2023/7/19高頻電路基礎(chǔ)38核對(duì)輸出幅度

根據(jù)前面對(duì)晶體管三點(diǎn)式振蕩器穩(wěn)定狀態(tài)的分析,最終的輸出幅度與初始的靜態(tài)電流有關(guān)。

在本例電路中,通過(guò)實(shí)際測(cè)量,當(dāng)R3=4.7kW時(shí),初始的靜態(tài)電流約為0.4mA,穩(wěn)態(tài)輸出電壓峰峰值大約為800mV。若改變R3,對(duì)起振條件的影響極小,但是對(duì)于最終的輸出幅度影響較大,當(dāng)初始的靜態(tài)電流為0.8mA時(shí),穩(wěn)態(tài)輸出電壓峰峰值大約為1.6V。

最終的取值可以根據(jù)實(shí)際需要確定,僅改變R3即可。2023/7/19高頻電路基礎(chǔ)39振蕩器的頻率穩(wěn)定性頻率穩(wěn)定性的指標(biāo):頻率準(zhǔn)確度,也稱頻率標(biāo)準(zhǔn)性頻率穩(wěn)定度,分為長(zhǎng)期穩(wěn)定度和短期穩(wěn)定度2023/7/19高頻電路基礎(chǔ)40LC振蕩器的頻率穩(wěn)定相位平衡條件:jT=0將jT分為3部分:

jL——并聯(lián)諧振回路的相移

jf——晶體管正向轉(zhuǎn)移特性的相移

jr

——反饋系數(shù)的相移相位平衡條件可以寫(xiě)為jL

=-(jf

+jr

)實(shí)際振蕩頻率2023/7/19高頻電路基礎(chǔ)41引起LC振蕩器頻率變化的原因LC參數(shù)變化直接影響w0,晶體管參數(shù)變化影響jf和QLQL變化引起的影響jf

變化引起的影響2023/7/19高頻電路基礎(chǔ)42提高LC振蕩電路頻率穩(wěn)定性的措施穩(wěn)定LC的值固定電感骨架尺寸采用溫度系數(shù)小的電容減輕LC回路負(fù)載,提高QL值采用fT高的晶體管,減小極間電容穩(wěn)定晶體管的工作點(diǎn)改進(jìn)電路結(jié)構(gòu)2023/7/19高頻電路基礎(chǔ)43其他形式的電容三點(diǎn)式振蕩器一、Clapp振蕩器

電路特點(diǎn):在LC諧振回路中增加C3。一般有C3<<C1,C3<<C2

,所以振蕩頻率基本上取決于C3。當(dāng)滿足C1>>Cce、C2>>Cbe的條件時(shí),受晶體管極間電容的影響大大減小。頻率穩(wěn)定度高。2023/7/19高頻電路基礎(chǔ)44二、Seiler振蕩器電路特點(diǎn):在Clapp電路的基礎(chǔ)上,LC諧振回路中增加C4。除了具有Clapp電路的頻率穩(wěn)定度高的特點(diǎn)外,由于C4的作用,使得電路的頻率調(diào)節(jié)范圍擴(kuò)大。2023/7/19高頻電路基礎(chǔ)45三、差分對(duì)管振蕩器(Sony振蕩器)起振條件振蕩頻率適合集成電路2023/7/19高頻電路基礎(chǔ)46壓控振蕩器電感三點(diǎn)式壓控振蕩器變?nèi)荻O管的特性2023/7/19高頻電路基礎(chǔ)47電容三點(diǎn)式壓控振蕩器2023/7/19高頻電路基礎(chǔ)48例用變?nèi)荻O管設(shè)計(jì)電感三點(diǎn)式壓控振蕩器,要求如下:振蕩頻率1000kHz~2070kHz,工作電壓小于9V。試計(jì)算諧振回路參數(shù)。解:此壓控振蕩器要求振蕩頻率1000kHz~2070kHz,其波段系數(shù)為2.07。首先需要選擇變?nèi)荻O管。電感三點(diǎn)式壓控振蕩器的頻率為:可見(jiàn),電容的變化范圍至少需要大于2.072=4.28??紤]C1的影響后這個(gè)數(shù)字還要增加許多。2023/7/19高頻電路基礎(chǔ)49查手冊(cè)可知:變?nèi)荻O管SVC321的電容變化范圍如下:根據(jù)要求的頻率變化范圍,可寫(xiě)出下列方程:VM=1.2V時(shí),Cj在388到459pF之間;VM=8V時(shí),Cj在20到27pF之間。考慮折衷值,假設(shè)Cj的變化范圍為24~420pF,遠(yuǎn)大于需要的4.28倍,所以可以確定采用此二極管。解方程得:2023/7/19高頻電路基礎(chǔ)50石英晶體振蕩器石英晶體振蕩器的電路類似三點(diǎn)式振蕩器。將石英晶體等效成電感,可以構(gòu)成并聯(lián)型振蕩器;將石英晶體等效成串聯(lián)諧振回路,可以構(gòu)成串聯(lián)型振蕩器。2023/7/19高頻電路基礎(chǔ)51并聯(lián)型石英晶體振蕩器的基本結(jié)構(gòu)電容三點(diǎn)式Pierce振蕩器電感三點(diǎn)式Miller振蕩器2023/7/19高頻電路基礎(chǔ)52并聯(lián)型石英晶體振蕩器電路Pierce振蕩器的實(shí)際電路例晶體等效成電感2023/7/19高頻電路基礎(chǔ)53Miller振蕩器的實(shí)際電路例2023/7/19高頻電路基礎(chǔ)54用數(shù)字電路(CMOS反相器)

構(gòu)成的并聯(lián)型晶體振蕩器電路

工作原理:CMOS反相器并聯(lián)電阻以后等效成為一個(gè)高增益的反相放大器,石英晶體等效成電感,與反相器構(gòu)成Pierce電路。2023/7/19高頻電路基礎(chǔ)55串聯(lián)型石英晶體振蕩電路電容三點(diǎn)式電路。由于石英晶體的選頻作用,即使LC回路的振蕩頻率略有偏差,仍然只有頻率等于

fg

的信號(hào)能夠產(chǎn)生反饋,形成穩(wěn)定的振蕩。2023/7/19高頻電路基礎(chǔ)56用數(shù)字電路(TTL反相器)

構(gòu)成的串聯(lián)型晶體振蕩器電路工作原理:TTL反相器并聯(lián)電阻以后等效成為一個(gè)高增益的反相放大器,兩個(gè)反相器串聯(lián)成為一個(gè)同相放大器。石英晶體等效成串聯(lián)諧振回路,只有頻率等于fg的信號(hào)能夠構(gòu)成正反饋。2023/7/19高頻電路基礎(chǔ)57石英晶體振蕩器的特點(diǎn)和注意事項(xiàng)由于石英晶體的高度穩(wěn)定性,石英晶體振蕩器具有極高的頻率穩(wěn)定度。泛音晶體問(wèn)題:石英晶體的基頻一般只能做到2~30MHz,高于此頻率的只能利用晶體的高次諧波,稱為泛音晶體。利用泛音晶體構(gòu)成振蕩器,需要在電路中增加LC濾波網(wǎng)絡(luò)濾除基頻。LC濾波網(wǎng)絡(luò)應(yīng)該調(diào)諧在所需的諧波頻率上,一般采用串聯(lián)型振蕩器。激勵(lì)功率問(wèn)題:石英晶體有激勵(lì)功率的限制,應(yīng)注意不得超過(guò)。否則可能造成晶體震碎的后果。2023/7/19高頻電路基礎(chǔ)58實(shí)際振蕩器電路中的幾種特殊現(xiàn)象一、間歇振蕩

現(xiàn)象:振蕩時(shí)有時(shí)無(wú)間歇振蕩波形正常振蕩波形2023/7/19高頻電路基礎(chǔ)59原因:振蕩建立時(shí)間——與LC回路QL值有關(guān)。QL大→建立時(shí)間長(zhǎng),QL小→建立時(shí)間短。偏壓建立時(shí)間——與振蕩電壓的振幅有關(guān),與直流偏置電路RC時(shí)間常數(shù)有關(guān)。平衡條件——|T|=1。要求起振時(shí)|T|>1,偏壓建立后|T|=1。若振蕩建立時(shí)間<偏壓建立時(shí)間,則當(dāng)偏壓建立時(shí),振蕩幅度已經(jīng)過(guò)大,這將引起晶體管截止或飽和,進(jìn)而引起振蕩停止。振蕩停止后,經(jīng)過(guò)RC的放電,偏壓慢慢恢復(fù)到|T|>1的狀態(tài),則振蕩器重新起振,重復(fù)上述過(guò)程,形成間歇振蕩。解決方法:提高LC回路QL值,使振蕩建立時(shí)間加大。減小直流偏置電路RC時(shí)間常數(shù),使偏壓建立時(shí)間減小。2023/7/19高頻電路基礎(chǔ)60二、頻率占據(jù)現(xiàn)象:

在LC振蕩回路中注入一個(gè)頻率fs的信號(hào),當(dāng)fs接近f0時(shí),振蕩器會(huì)受外加信號(hào)的影響,振蕩頻率向fs靠攏;當(dāng)fs進(jìn)一步接近f0時(shí),振蕩頻率甚至?xí)扔趂s,產(chǎn)生強(qiáng)迫同步現(xiàn)象。當(dāng)fs離開(kāi)f0時(shí),則發(fā)生相反的變化。

2023/7/19高頻電路基礎(chǔ)61原因:外加的信號(hào)在LC回路的帶寬以內(nèi)時(shí),將改變振蕩器的相位平衡條件,從而使振蕩器在一個(gè)偏離f0的頻率上滿足相位平衡條件。頻率占據(jù)的帶寬為:式中vs為注入信號(hào)的電壓(等效到振蕩器的輸入端),vf為振蕩器的反饋電壓(在振蕩器的輸入端測(cè)量)。由上式可知,QL大的回路不容易產(chǎn)生頻率占據(jù)現(xiàn)象。2023/7/19高頻電路基礎(chǔ)62三、頻率拖曳

現(xiàn)象:

在振蕩回路存在耦合回路(雙調(diào)諧回路)時(shí),當(dāng)變化一個(gè)回路(例如次級(jí)回路)的諧振頻率時(shí),振蕩器的振蕩頻率會(huì)隨之變化,并具有非單值的變化規(guī)律。

2023/7/19高頻電路基礎(chǔ)63原因:次級(jí)回路在初級(jí)回路中引入反射阻抗。若次級(jí)回路為高Q回路且耦合較緊時(shí),初級(jí)回路的阻抗特性將出現(xiàn)雙峰,相位特性出現(xiàn)三個(gè)零點(diǎn)。根據(jù)振蕩器穩(wěn)定條件,w1、w2都可能滿足穩(wěn)定振蕩。振蕩器上電后,系統(tǒng)可能振蕩在w1,也可能振蕩在w2。此時(shí)若改變次級(jí)的諧振頻率,則振蕩器的振蕩頻率發(fā)生改變。當(dāng)次級(jí)的諧振頻率改變太多后,可能由于頻率改變太大而不再滿足穩(wěn)定條件,則振蕩器自動(dòng)跳到另一個(gè)頻率上繼續(xù)振蕩。此即頻率拖曳現(xiàn)象。解決方

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