第4章正弦波振荡器

《第4章正弦波振荡器》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第4章正弦波振荡器（73页珍藏版）》请在文档大全上搜索。

1、第4章 正弦波振荡器 1第四章正弦波振荡器第四章正弦波振荡器4.1 反馈振荡器的原理反馈振荡器的原理 4.2 LC振荡器振荡器 4.3振荡器的振荡器的频率稳定度频率稳定度 4.4 LC振荡器的设计方法振荡器的设计方法 4.5 石英晶体振荡器石英晶体振荡器第4章 正弦波振荡器 2概述概述一、一、与功放比较与功放比较( (从能量角度从能量角度) )1功率放大器功率放大器将将直流电源提供的直流能量转换为按信号规律变化的交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。变能量。特点：被动地，需特点：被动地，需输入信号控制输入信号控制。2正弦波振荡器正弦波振荡器( (Sinewave Oscill

2、ator) )将直流能量转换为频率和振幅特定的正弦交变能量。将直流能量转换为频率和振幅特定的正弦交变能量。特点：特点：自动地自动地，无，无需输入信号控制。需输入信号控制。第4章 正弦波振荡器 3二、二、正弦波振荡器的应用正弦波振荡器的应用1作信号源作信号源( (本章本章将讨将讨论论) ) 正弦波信号源正弦波信号源：电子测量仪器；电子测量仪器； 要求：要求：振荡频率和振幅的准确性和稳定性。振荡频率和振幅的准确性和稳定性。 2正弦交变能源正弦交变能源( (本章本章不讨论不讨论) )用途：用途：高频加热设备和医用电疗仪器中的正弦交变能源。高频加热设备和医用电疗仪器中的正弦交变能源。要求：要求：功率足

3、够大功率足够大，高效高效。载波信号：无线发射机；载波信号：无线发射机；本振信号：超外差接收机；本振信号：超外差接收机；时钟信号：数字系统。时钟信号：数字系统。 第4章 正弦波振荡器 4三、三、分类分类（1）反馈振荡器反馈振荡器利用正反馈原理构成，应用广泛。利用正反馈原理构成，应用广泛。 （2）负阻振荡器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。利用负阻效应抵消回路中的损耗，以产生等幅自由振荡。1、按组成原理、按组成原理2、按产生的波形、按产生的波形（1 1）正弦波振荡器）正弦波振荡器（2 2）非正弦波振荡器）非正弦波振荡器矩形脉冲、三角波、锯齿波矩形脉冲、三角波、锯齿波。3、

4、按选频网络所采用的器件、按选频网络所采用的器件LC振荡器、晶体振荡器、振荡器、晶体振荡器、RC振荡器振荡器。第4章 正弦波振荡器 5第一节第一节 反馈振荡器的原理反馈振荡器的原理一、反馈振荡器的原理分析一、反馈振荡器的原理分析组成：组成：正反馈：正反馈： Ui(s)与与Ui(s)相位相同。相位相同。（1）放大器）放大器 放大器通常是以某种选频网络放大器通常是以某种选频网络(如振荡回路如振荡回路)作负载，作负载，是调谐放大器。是调谐放大器。一般是由无源器件组成的线性网络。一般是由无源器件组成的线性网络。（2）反馈网络）反馈网络第4章 正弦波振荡器 6一、反馈振荡器的原理分析一、反馈振荡器的原理分

5、析)()()(sousUsUsK)()()(iosUsUsK)()()(oisUsUsF)()()(isisUsUsU闭环电压放大倍数：闭环电压放大倍数：放大器电压放大倍数：放大器电压放大倍数：（开环电压增益）（开环电压增益）反馈网络的电压反馈网络的电压反馈系数反馈系数：K(s)1K(s)F(s)iiK(s)F(s)U (s)T(s)U (s)整个反馈系统的整个反馈系统的环路增益：环路增益：K(s)1 T(s)第4章 正弦波振荡器 7闭环电压放大倍数闭环电压放大倍数u( )( )( )1( ) ( )1( )K sK sKsK s F sT s将将 S=j代入，在代入，在某一频率某一频率上，上

6、，T（ j ）1，闭，闭环增益降趋于无穷，表明当没有信号输入也可以环增益降趋于无穷，表明当没有信号输入也可以有信号输出。（自激振荡）有信号输出。（自激振荡）观察环路，观察环路，T(j )的含义的含义振幅振幅,1)(时当jT)()(SUSUii,1)(时当jT,1)(时当jT增幅振荡增幅振荡)()(SUSUii减幅振荡减幅振荡)()(SUSUii等幅振荡等幅振荡第4章 正弦波振荡器 8自激振荡的条件：自激振荡的条件：又称为振荡器的平衡条件。又称为振荡器的平衡条件。二、平衡条件二、平衡条件TKF2n ( n0,1,2,) 相位平衡条件相位平衡条件振幅平衡条件振幅平衡条件()() () 1T jK

7、jF j()1T jKF相位超前和落后，对频率的影响相位超前和落后，对频率的影响第4章 正弦波振荡器 9二、平衡条件二、平衡条件TKF2n (n0,1, 2,) 相位平衡条件相位平衡条件振幅平衡条件振幅平衡条件分析分析K(j)与与F(j)的意义（以的意义（以单调谐放大器单调谐放大器为例）（功放）为例）（功放）ocUUibUUoiUK(j )U 若若fLY (j )Z 又又cbUUbcccUIIUjfcbffIUY (j )Y e 因为因为晶体管的正向转移导纳晶体管的正向转移导纳jLcLLcUIZR e 放大器的负载阻抗放大器的负载阻抗fLT(j )Y (j )Z F(j ) fLY (j )Z

8、 F (j )1 所以所以()1T jKF第4章 正弦波振荡器 101LfFRYTfLF2n ( n0,1,2,) （1）振幅平衡条件决定了振荡器输出振幅的大小。）振幅平衡条件决定了振荡器输出振幅的大小。（2）相位平衡条件决定了振荡器输出信号的频率大）相位平衡条件决定了振荡器输出信号的频率大小，解小，解得到。一般在回路的谐振频率附近。得到。一般在回路的谐振频率附近。0T二、平衡条件二、平衡条件fLT(j )Y (j )Z F(j ) fLY (j )Z F (j )1 相位平衡条件相位平衡条件振幅平衡条件振幅平衡条件作业：思考，振幅平衡条件，相位平衡条件的意义；功率放大器为什么电压增作业：思考

9、，振幅平衡条件，相位平衡条件的意义；功率放大器为什么电压增益益K可变，理解后可预习：起振条件和稳定条件可变，理解后可预习：起振条件和稳定条件第4章 正弦波振荡器 11第一节第一节 反馈振荡器的原理反馈振荡器的原理三、振荡器的起振条件三、振荡器的起振条件初始的激励是从哪里来的呢？初始的激励是从哪里来的呢？ 振荡的最初来源是振荡器在接通电源时振荡的最初来源是振荡器在接通电源时不可避免地存在的电冲击及各种热噪声等。不可避免地存在的电冲击及各种热噪声等。第4章 正弦波振荡器 12三、振荡器的起振条件三、振荡器的起振条件1)j (LfFRYTTfLF2n (n0,1,2,) 振幅起振条件振幅起振条件相位

10、条件相位条件Ub1U01Ub2U02Ub3U0Ub振荡开始时应为增幅振荡！振荡开始时应为增幅振荡！振幅条件的图解表示振幅条件的图解表示第4章 正弦波振荡器 131、振幅稳定条件、振幅稳定条件0iAiiUUUT四、稳定条件四、稳定条件UiAUiUi 因此，振荡器由增幅振荡过渡到稳幅振荡，是由放因此，振荡器由增幅振荡过渡到稳幅振荡，是由放大器的非线性完成的。由于放大器的非线性，振幅稳定大器的非线性完成的。由于放大器的非线性，振幅稳定条件很容易满足。条件很容易满足。iiAi0UUKU第4章 正弦波振荡器 141. 振幅稳定条件振幅稳定条件要振幅稳定，振荡器在要振幅稳定，振荡器在平衡点平衡点必须具有阻

11、止振幅变化的能力，即：必须具有阻止振幅变化的能力，即：当外界影响使当外界影响使 振幅振幅 时，时，|T |应该应该 阻止振幅阻止振幅 即需要即需要环路增益环路增益有阻止振幅变化的能力。增大，变小，成反有阻止振幅变化的能力。增大，变小，成反比，即比，即0iAiUUiUT 因为反馈网络为线性网络，因为反馈网络为线性网络，F不随输入信号的变化，所以振幅不随输入信号的变化，所以振幅稳定条件又可以写为：稳定条件又可以写为：0iAiUUiUK斜率越大越稳定，曲线越陡斜率越大越稳定，曲线越陡非线性放大器为可非线性放大器为可变增益放大器，输变增益放大器，输入振幅越大入振幅越大当外界影响使当外界影响使 振幅振幅