高頻電子線(xiàn)路 高頻通信

第七章正弦波振蕩器第一講§7.1概述1、定義：不需求外加信號(hào)鼓勵(lì)，本身將直流電能轉(zhuǎn)換為交流電能的安裝。與放大器的區(qū)別在于,無(wú)需外加鼓勵(lì)信號(hào),就能產(chǎn)生具有一定頻率、一定波形和一定振幅的交流信號(hào)。2024/1/11qau.cxy2、分類(lèi)：根據(jù)所產(chǎn)生的波形不同,可將振蕩器分成正弦波振蕩器和非正弦波振蕩器兩大類(lèi)。正弦波振蕩器能產(chǎn)生正弦波非正弦波振蕩器能產(chǎn)生矩形波、三角波、鋸齒波等。2024/1/11qau.cxy4、反響振蕩器：主要由決議振蕩頻率的選頻網(wǎng)絡(luò)和維持振蕩的正反響放大器組成。3、正弦波振蕩器按任務(wù)原理分：反響式和負(fù)阻式2024/1/11qau.cxy5、按照選頻網(wǎng)絡(luò)所采用元件的不同,正弦波振蕩器可分為ＬＣ振蕩器、ＲＣ振蕩器和晶體振蕩器等類(lèi)型。ＬＣ振蕩器和晶體振蕩器：產(chǎn)生高頻正弦波ＲＣ振蕩器：產(chǎn)生低頻正弦波。2024/1/11qau.cxy6、負(fù)阻振蕩器,利用呈現(xiàn)負(fù)阻特性的有源器件直接與諧振電路相接產(chǎn)生正弦波,主要用在微波波段。7、振蕩器任務(wù)在丙類(lèi)，非線(xiàn)性，本章用甲類(lèi)線(xiàn)性任務(wù)來(lái)分析。2024/1/11qau.cxy2024/1/11qau.cxy§7.2LCR回路中的瞬變景象1．電路〔LCR自在振蕩電路〕2024/1/11qau.cxy在ｔ＝0以前開(kāi)關(guān)S接通１在ｔ＝0時(shí)辰,開(kāi)關(guān)S很快斷開(kāi)１,接通２。C上的電荷經(jīng)過(guò)L、R放電。2．產(chǎn)生等幅振蕩的條件兩邊微分一次：以未等效電路圖列回路方程：2024/1/11qau.cxy解上述微分方程并代入初始條件：2024/1/11qau.cxy電流變化曲線(xiàn)不能振蕩2024/1/11qau.cxy不能振蕩，臨界阻尼2024/1/11qau.cxy回路中電流作周期性變化，即產(chǎn)生了自在振蕩。2024/1/11qau.cxy2024/1/11qau.cxy2024/1/11qau.cxy2024/1/11qau.cxy2024/1/11qau.cxy結(jié)論：僅當(dāng)R=0時(shí)能產(chǎn)生等幅振蕩〔起振條件δ≤0〕2024/1/11qau.cxy假設(shè)回路有電阻存在，電流每循環(huán)一次，即損失一部分功率，振幅越來(lái)越小，成為衰減振蕩。為維持等幅振蕩，必需不斷在正確時(shí)間補(bǔ)充由于回路電阻耗去的電能，采用有源器件與正反響電路完成。并聯(lián)諧振等效電路〔LCR自在振蕩電路〕2024/1/11qau.cxy并聯(lián)回路的諧振電阻根據(jù)電路分析根底知識(shí):當(dāng)2024/1/11qau.cxyｔ＞0以后,并聯(lián)回路兩端電壓的表達(dá)式,即回路在欠阻尼情況下的零輸入呼應(yīng)：

并聯(lián)諧振等效電路圖，諧振電阻Reo可見(jiàn),當(dāng)諧振電阻Reo較大時(shí),并聯(lián)諧振回路兩端的電壓變化是一個(gè)振幅按指數(shù)規(guī)律衰減的正弦振蕩。2024/1/11qau.cxy假設(shè)回路無(wú)損耗,即Ｒe0→∞,那么衰減系數(shù)α→０?；芈穬啥穗妷鹤兓瘜⑹且粋€(gè)等幅正弦振蕩。2024/1/11qau.cxy并聯(lián)諧振回路中自在振蕩衰減的緣由在于損耗電阻的存在。2024/1/11qau.cxy想象：假設(shè)采用負(fù)阻/正反響的方法,不斷地適時(shí)給回路補(bǔ)充能量,使之剛好與Ｒe上損耗的能量相等,那么就可以獲得等幅的正弦振蕩了?！?.3LC振蕩的根本原理〔1〕一個(gè)振蕩回路，包含兩個(gè)〔或兩個(gè)以上〕儲(chǔ)能元件；如：LC用途釋放與接受能量可往返進(jìn)展。

1．振蕩器的構(gòu)成條件〔2〕一個(gè)能量來(lái)源，如：Vcc補(bǔ)充回路電阻產(chǎn)生的能量損失?！?〕一個(gè)控制設(shè)備補(bǔ)充電路的能量損失〔有源器件和正反響電路〕維持等幅振蕩。2024/1/11qau.cxy2．實(shí)踐電路2024/1/11qau.cxy3．定量分析2024/1/11qau.cxy振蕩器的振蕩頻率主要取決于儲(chǔ)能回路參數(shù)；結(jié)論：2024/1/11qau.cxy振蕩幅度主要取決于電路中的非線(xiàn)性器件〔如晶體管〕；不論初始沖擊強(qiáng)還是弱，最終都要到達(dá)某一穩(wěn)定幅值。§7.4由正反響的觀(guān)念來(lái)決議振蕩的條件1．方框圖2024/1/11qau.cxy放大器和選頻網(wǎng)絡(luò)無(wú)源器件2024/1/11qau.cxy〔2〕反響振蕩器組成：由主網(wǎng)絡(luò)和反響網(wǎng)絡(luò)組成的一個(gè)閉合環(huán)路。主網(wǎng)絡(luò)普通由放大器和選頻網(wǎng)絡(luò)組成,反響網(wǎng)絡(luò)普通由無(wú)源器件組成。2024/1/11qau.cxy假設(shè)基極電路在S處斷開(kāi)。輸入信號(hào)為Vi輸出電壓為Vo〔=-Vc〕，反響電壓為Vf2024/1/11qau.cxy將S接通撤去外加信號(hào)Vi，以Vf替代沒(méi)有了外加信號(hào)，放大器變成了振蕩器。振蕩過(guò)程假設(shè)基極電路在S處斷開(kāi)。2024/1/11qau.cxy假設(shè)Vf的振幅和相位于原來(lái)信號(hào)Vi完全一樣，那么假設(shè)將S接通，撤去外加信號(hào)Vi，而以Vf替代，放大器將繼續(xù)維持任務(wù)。由于沒(méi)有了外加信號(hào)，放大器變成了振蕩器。當(dāng)輸入信號(hào)為Vi時(shí)，輸出電壓為Vo〔=-Vc〕，再經(jīng)由反響網(wǎng)絡(luò)輸出的反響電壓為Vf。振蕩的建立過(guò)程2024/1/11qau.cxy一定值，BJT出現(xiàn)飽和截止，使從而2024/1/11qau.cxy2．產(chǎn)生振蕩的條件2024/1/11qau.cxy起振條件〔保證接通電源后能逐漸建立起振蕩〕平衡條件〔保證進(jìn)入維持等幅繼續(xù)振蕩的平衡形狀〕穩(wěn)定條件〔保證平衡形狀不因外界不穩(wěn)定要素影響而遭到破壞〕2024/1/11qau.cxy§7.5振蕩器的平衡與穩(wěn)定條件上式是假設(shè)晶體管任務(wù)于小信號(hào)線(xiàn)形放大形狀，A0為常數(shù)，小信號(hào)線(xiàn)性放大倍數(shù)2024/1/11qau.cxy放大器的增益為振幅的函數(shù)由于自給偏壓的作用，振蕩器在起振之后，隨著振幅的不斷增長(zhǎng)，使晶體管的任務(wù)形狀逐漸向乙類(lèi)以及丙類(lèi)過(guò)渡，因此A值也不斷下降。2024/1/11qau.cxy平均電壓放大倍數(shù)起振條件A為振幅的函數(shù)，不斷下降F是由無(wú)源線(xiàn)性網(wǎng)絡(luò)決議的，與振幅無(wú)關(guān)故設(shè)計(jì)時(shí)F應(yīng)比公式求解大一些。2024/1/11qau.cxy平衡條件模和相角表示2024/1/11qau.cxyA?F=1φA+φF=2n(n=0,1,2,3…)平衡形狀的穩(wěn)定性當(dāng)振蕩器遭到外部要素的干擾失去平衡后，能自動(dòng)恢復(fù)到原來(lái)的平衡形狀，或可以在原平衡形狀附近重建平衡的，稱(chēng)為穩(wěn)定的平衡。2024/1/11qau.cxy穩(wěn)定條件分為振幅穩(wěn)定條件和相位穩(wěn)定條件振幅穩(wěn)定條件振幅穩(wěn)定條件是指當(dāng)外界要素呵斥振蕩幅度變化后，振蕩器可以自動(dòng)恢復(fù)原來(lái)振蕩幅度所需滿(mǎn)足的條件。2024/1/11qau.cxy2024/1/11qau.cxy平衡形狀是穩(wěn)定的：假設(shè)經(jīng)過(guò)放大和反響的不斷循環(huán),振蕩器可以產(chǎn)生回到原平衡點(diǎn)的趨勢(shì),并且在原平衡點(diǎn)附近建立新的平衡形狀平衡形狀是不穩(wěn)定：假設(shè)經(jīng)過(guò)放大和反響的不斷循環(huán),振蕩器越來(lái)越偏離原來(lái)的平衡形狀,從而導(dǎo)致振蕩器停振或突變到新的平衡形狀。2024/1/11qau.cxyA1/FQVomVomQ軟鼓勵(lì)假設(shè)外因?qū)е耉om>VomQ，那么A<1/F，即AF<1，于是振幅衰減回到VomQ假設(shè)外因?qū)е耉om<VomQ，那么A>1/F，即AF>1，于是振幅加強(qiáng)回到VomQ穩(wěn)定平衡點(diǎn)振幅穩(wěn)定條件結(jié)論：在反響型振蕩器中，放大器的放大倍數(shù)隨振蕩幅度的加強(qiáng)而下降，振幅才干處于穩(wěn)定平衡形狀。2024/1/11qau.cxy2024/1/11qau.cxyQBVomAVomBVomQ1/F硬自激應(yīng)防止硬自激相位穩(wěn)定條件〔頻率穩(wěn)定條件〕當(dāng)相位平衡遭到破壞時(shí)，電路本身能重建新的平衡的條件。2024