3章波形发生与变换电_十讲上课内容.ppt

考题讲解 5 画出一高频功率放大器的实际电路图 要求1 采用NPN型晶体管 发射极直接接地 2 集电极用并联馈电 3 基极用串联馈电 自偏压 与前级互感耦合 6 要求第一级基极零偏 第二级基极负偏 请改正电路图中的错误 电路图中错误 修改后如下图 3 2反馈型晶体管LC振荡器电路 3 2 2电感三端式振荡电路 3 2 3电容三端式振荡电路 射频电子线路第十讲 作业 3 5 3 6 3 7 3 8 复习上一讲内容 3 2 5LC三端式振荡器相位平衡条件的判别准则 3 3振荡器频率稳定度的物理定义及改进型电容三端式振荡电路 3 3 1频率稳定度的定义 3 3 2改进型电容三端式振荡电路 3 1LC反馈正弦波振荡器的工作原理 1 具有放大能力的有源器件 它的作用是不断地向振荡系统补充能量 以维持等幅振荡并输出给负载 2 由储能元件组成的选频网络 选频网络决定着振荡器的振荡频率 3 控制能量补充的正反馈网络 该网络控制能量适时 适度地补充给振荡系统 振荡器的工作原理与LC谐振回路的自由振荡类似 它至少应由以下三部分组成 3 1 1自激振荡的建立过程及起振条件 放大器振荡器 1 决定振荡频率的储能回路 2 控制合适补充能量的系统 3 能源的提供与合适的偏置电路 正反馈 由同名端保证的 也称为相位条件 放大器 也称为振幅条件 3 1LC反馈正弦波振荡器的工作原理 在电路中引入正反馈就相当于引入了负电阻 负电阻提供能量 能量的提供需要合适的时间 3 1 1自激振荡的建立过程及起振条件 放大器振荡器 正反馈 闭环增益 3 1 1自激振荡的建立过程及起振条件 放大器振荡器 闭环增益 建立等幅振荡器的条件 振荡平衡条件 3 1 1自激振荡的建立过程及起振条件 放大器振荡器 使振荡器输出的幅度越来越大 起振条件 能否输出变得越来越大无限增长 希望最终可以输出等幅振荡 3 1 2振荡器的平衡条件 如何让振荡器输出由起振时的振幅逐渐加大到最终输出的稳幅振荡 一般不变 如何让A由增长变为恒定 3 1 2振荡器的平衡条件 振荡器的偏置电路 VB VE Vb t VQ 工作状态发生改变 由甲类到丙类 让A由增长变为恒定 3 1 2振荡器的平衡条件 工作状态发生改变 由甲类到丙类 3 1 2振荡器的平衡条件 振幅平衡 振幅平衡 3 1 3振荡器的振幅平衡的稳定条件 在实际设计中 如果静态工作点设计不当 振荡特性可能不是单调下降的 这种振荡器电路一般不能自行起振 而必须给以一个较大幅度的初始激励 使动态点越过不稳定平衡点M才能起振 这叫硬激励起振 设计电路要力加避免 3 1 3振荡器的振幅平衡的稳定条件 振幅平衡的稳定条件是平衡点的位置必须满足 3 1 4振荡器的相位平衡的稳定条件 振荡器平衡的相位条件实际上是正反馈条件 或 反馈电压超前原来输入电压 前一次反馈电压 一个相角 3 1 4振荡器的相位平衡的稳定条件 反馈电压超前原来输入电压 前一次反馈电压 一个相角 相位超前导致频率升高 相位滞后导致频率降低 振荡器本身的某一机构应有恢复相位平衡的能力 什么电路结构具有此种相位特性 3 1 4振荡器的相位平衡的稳定条件 谐振回路的相频特性曲线在工作频率附近具有负的斜率 能保证相位平衡的稳定性 3 2 1变压器耦合LC反馈振荡器 1 电路组成如下图所示为一变压器反馈式LC振荡电路 图中 LC并联回路作为三极管的集电极负载 是振荡电路的选频网络 变压器反馈式振荡电路由放大电路 反馈网络和选频网络三部分组成 电路中三个线圈作变压器耦合 线圈L与电容C组成选频电路 L2是反馈线圈 与负载相接的L3为输出线圈 2 振荡条件及振荡频率 3 电路特点电路结构简单 容易起振 改变电容大小可方便地调节振荡频率 切环注入法 判断电路是否满足相位条件 1 在电路中某一个合适的位置 往往是放大器的输入端 把电路断开 用X号表示 2 在断开处的一侧 往往是放大器的输入端 对地引入一个外加电压源 该电压源频率从低到高覆盖回路的谐振频率 3 看经过放大器反馈网络之后转回到断开处另一侧对地的电压是否与同相 为同相则其中必有某一个频率满足自激振荡的相位条件 注意这里是实际方向 电路有振荡的可能 如果电路又同时满足振幅条件就可以产生正弦振荡了 下面用巴克好森准则分析集电极调谐型反馈振荡器的振荡条件 故 式中 其中等效接入系数为 互感耦合振荡器大信号等效电路 设工作频率远小于振荡器晶体管的特征频率 忽略其内部反馈的影响 用平均参数画出了图 a 的大信号等效电路 如图所示 它与变压器耦合放大器区别在于次级负载就是放大器输入端的Gie 其为 而 根据巴克好森准则 即 可得 即 解上述方程组得 起振时 应用微变参数代替平均参数 因此互感耦合振荡器的起振条件是 上式说明 r越大 M越小 电路起振所需要的跨导gm就越大 当M 0时 起振需要的跨导gm为无穷大 这表明电路已不再是振荡器了 还可以看出 振荡器的频率和晶体管的参数有关 G Goe 2Gie 实际上 管子的极间电容对高频振荡频率影响较大 这一点是不希望的 因为这些参数与温度有关 3 2 2电感三端式振荡电路 HartlyOscillators u be uce uce u be 3 2 3电容三端式振荡电路 ColpittsOscillators uce ube 即 为满足相位条件 回路引出的三个端点应如何与晶体管的三个电极相连接 如图所示 振荡器的振荡频率十分接近回路的谐振频率 于是有 假设 1 不计晶体管的电抗效应 2 LC回路由纯电抗元件组成 即 3 2 5LC三端式振荡器相位平衡条件的判别准则 三端式振荡器的相位判据 因为放大器已经倒相 即与差180 所以要求反馈电压必须与反相才能满足相位条件 如上图所示 因此 Xbe必须与Xce同性质 才能保证与反相 归结起来 Xbe和Xce性质相同 Xcb和Xce Xbe性质相反 就是三点式振荡器的相位判据 例3 1 如图3 13 c 所示电容三点式振荡电路中 C1 100pF C2 200pF L 1 3 H忽略三极管的输入