通信电子电路正弦波振荡器分析.ppt

通信电子电路文凤书山有路勤为径学海无崖苦作舟 第四章 正弦波振荡器第四章 正弦振荡器的结构与实现4.1 概述 4.2 反馈型正弦振荡器的原理4.3 反馈型LC振荡电路分析 4.4 振荡器的频率稳定性分析 4.5 石英晶体振荡电路分析 4.6 RC电路的分析 4.7 振荡频率可调的压控振荡器 4.1 概述第四章 正弦波振荡器一、振荡器的概念 振荡器是一种将直流电能转换为所需的交流电能的能量转换器。放大器也是能量转换器，振荡器与放大器的区别在于： 放大器：它激，必须在输入信号控制下，才能把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。（应防止自激现象产生） 振荡器：自激，不需要输入信号控制，自动地将直流能量转换为频率和振幅特定的正弦交变能量。 其输出信号的频率、波形和幅度仅由电路本身的参数决定。二、正弦波振荡器的应用 1．作信号源(本章将讨论)正弦波信号源：电子测量仪器；载波信号：无线发射机；本振信号：超外差接收机；时钟信号：数字系统。 要求：振荡频率和振幅尤其是振荡频率的准确性和稳定性。2．正弦交变能源(本章不讨论)用途：高频加热设备和医用电疗仪器中的正弦交变能源。要求：功率足够大，高效。 三、振荡器的分类第四章 正弦波振荡器1.按振荡原理分类反馈振荡器：利用正反馈原理构成，应用广泛。 负阻振荡器：利用负电阻效应抵消回路中的 损耗，以产生等幅自由振荡。 工作于微波段。2.按输出波形分类本章主要讨论反馈型的正弦波振荡器。反馈型振荡器的工作原理正弦波振荡器非正弦波振荡器：矩形脉冲、三角波、锯齿波。3.按选频回路元件分类LC振荡器RC振荡器晶体振荡器4.按振荡频率分类低频振荡器高频振荡器 放大器A(s)反馈网络F(s)vovsvivf 反馈型正弦振荡器的原理第四章 正弦波振荡器一、 组成：由主网络和正反馈网络构成的闭合环路。 放大器——主网络： 负载为谐振回路的调谐放大器(2) 反馈网络： 一般是由无源器件组成的线性网络。反馈型振荡器方框图主网络反馈网络 能产生自激振荡一个基本的条件是必须构成正反馈回路，即反馈到输入端的信号vf和放大器输入信号vi相位相同。 二、 振荡条件分析及平衡条件 第四章 正弦波振荡器闭环电压放大倍数反馈系统的环路增益 放大器A(s)反馈网络F(s)vovsvivf在某频率fosc处，若T=A(jfosc)F(jfosc)=1，即vf=vi，此时有Af(jfosc)→∞，即表明没有外加信号，也可以维持振荡输出。维持振荡的基本条件： __振荡的平衡条件 振幅平衡条件：相位平衡条件：平衡条件(n = 0，1，2，…) 该闭合环路产生等幅持续振荡的条件。 (1) 刚通电时，须经历一段振荡电压从无到有逐步增长的过程； (2) 进入平衡状态时，振荡电压的振幅和频率要能维持在相应的平衡值上。 (3) 当外界不稳时，振幅和频率仍应稳定，而不会产生突变或停止振荡。 闭合环路成为反馈振荡器(Feedback Oscillator)的三个条件：(1) 起振条件——保证接通电源后从无到有地建立起振荡。 (2) 平衡条件——保证进入平衡状态后能输出等幅持续振荡。 (3) 稳定条件—保证平衡状态不因外界不稳定因素影响而受到破坏。 振幅稳定条件相位稳定条件维持振荡的基本条件： __振荡的平衡条件 振幅平衡条件：相位平衡条件：平衡条件(n = 0，1，2，…) 4.2.1 起振条件第四章 正弦波振荡器返回主网络反馈网络在刚接通电源时，电路中的各部分存在着各种电的扰动ui，这些扰动(电流突变或管子、电路中的固有噪声)具有很宽的频谱。+vf-ib+vi-ic+vo-(2) 谐振回路具有选频功能，只有角频率为 ?osc 的分量(?osc ? ?0) 才能在谐振回路两端产生较大的电压。vivoA1/F(3) 变压器绕向正确可保证反馈信号vf 和输入信号vi同相， 且vf vi ，经放大和反馈的循环振荡电压的振幅不断增长。 振荡器接通电源后，能够从小到大地建立起振荡的条件是：振幅起振条件：相位起振条件：起振条件(起振条件)振荡开始时应为增幅振荡！振幅起振条件：相位起振条件：起振条件(起振条件) 稳定条件之振幅稳定条件 要维持振荡器稳定工作，只满足起振条件和平衡条件是不够的，还得保证平衡状态是稳定的。 因振荡电路中存在干扰(内部固有噪声、外部电源、温度等变化） 通过放大和反馈的反复循环，振荡器离开原平衡状态，导致停振或突变到新的平衡状态。原平衡状态是不稳定的。 通过放大和反馈的反复循环，振荡器能够产生回到平衡状态的趋势。当干扰消失后，能回到平衡状态。原平衡状态是稳定