文档介绍：第十八章正弦波振荡器
§18-1 自激振荡条件
:产生正弦波振荡
振荡器是带选频网络的正反馈放大器,正反馈是为了
满足起振条件,选频网络是为了保证振荡波形是所需频率的正弦波,放大器把直流能量转化为交流。
(见下图)
振荡器是一个闭合的反馈环路:
( A )
( F )
(正反馈)
如果与同相,说明是正反馈,当正反馈足够强,反馈到输入端的电压Uf大于净输入电压Ud,则反馈电压可以代替原净输入电压,使反馈继续下去,输出电压将得以保持,放大器变成了振荡器。可见,电路起振条件是:
①. Uf 与 Ud同相(相位条件)
②. Uf > Ud (幅度条件)
写成复数的形式,即
由于
(18-1)
( A )
( F )
(正反馈)
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于是,式(18-1)起振条件变成形式:
(18-2)
令称为环路增益。
则
起振条件的一般理论表示式为
(或)
(18-2)
或者
(或者)
(18-3)
( A )
( F )
(正反馈)
当电路满足起振条件时,一旦电路的净输入端出现一个信号电压,那怕是极小的电压,在AF>1的条件下,经过多次放大反馈再放大再反馈的循环,电路输出将逐步增大,但不会无限制地增大。这是由于一旦振荡电压幅度达到一定程度,放大电路将进入截止与饱和状态,放大器的有效放大倍数将随之降低,最后,使环路增益由AF > 1变为 AF = 1,振荡器达到平衡状态, ,振荡幅度不再增加。
按频率:
高频振荡器
低频振荡器
本章主要讲变压器反馈振荡器,三点式LC振荡器以及RC振荡器。
按波形:
正弦波振荡器
脉冲振荡器
锯齿波振荡器等
按电路:
变压器反馈式振荡器
三点式振荡器
晶体振荡器
RC振荡器等
§18-2 LC振荡器
产生高频正弦波振荡
图18-3是其原理图。
为了具有选频作用,使振荡器仅振荡在一个频率上,晶体三极管集电极负载采用LC谐振回路。经变压器耦合,反馈到三极管
输入端。由于共发放大器有倒相作用,反馈网络亦应该有倒相作用,从而保证与同相。为此,变压器初次级同名端要求按图18-3所示确定。
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式中,Re是LC谐振回路两端总的谐振阻抗。 Re应该计及:LC回路本身的损耗电阻Re0 ; 振荡器负载电阻RL折算到回路两端的等效损耗电阻RL';放大器输入电阻Ri折算到回路两端的等效损耗电阻Ri' 。
图18-4是实用电路。
CB ,CE 对交流均视为短路。
该电路振荡频率
(18-4)
在振荡频率上,LC回路谐振。
放大器电压增益
(18-5)
则
变压器反馈的反馈系数推导如下:
因
次级感应电压
则
于是,起振条件
(18-6)
式(18-6)表明,晶体管跨导gm越大,回路等效谐振阻抗Re越大(回路损耗越小),或者互感耦合M越大,越容易满足幅度起振条件而起振。
共发电路输入、输出有180相移,另外,当回路电流 I 流过C1与C2,若以0点为交流电位参考点,则M点与N点也有180 相移,于是与必定同相,满足相位起始条件。
二. 三点式振荡器
(考尔毕兹振荡器)
把振荡回路电容分成两个(C1与C2),回路引出三个端,如果与晶体管三个电极按图18-7所示连接起来,便能满足相位起振条件,理由如下: