高频电子电路3.10~3.8

1、Rb1Rb2RcReCeCoC1C2LCbEC3.10 3.10 振荡器中的几种现象振荡器中的几种现象一一般般 L LC C 振振荡荡器器在在建建立立振振荡荡的的过过程程中中, ,有有两两个个互互相相联联系系的的暂暂态态过过程程: :电电路路的的偏偏置置电电压压 EeCbbbEBBEIRERRRUUU 212显显然然 Re上上的的直直流流电电压压 UE 是是由由发发射射极极电电流流 IE自自己己建建立立的的,且且随随 IE 的的变变化化而而变变化化,故故称称为为自自给给偏偏压压. IE1 在在振振荡荡起起振振之之前前,起起始始偏偏压压UBEO为为正正偏偏置置 其其中中 IEO为为发发射射极极静

2、静态态电电流流. . UB+UBE _+UE _12Rb1Rb2RcReCeCoC1C2LCbEC 2 2 当起振后当起振后稳稳定定时时当当晶晶体体管管进进入入截截止止区区buouoBEEeEeEOEebuFAAUIRUiIIiu ,1)(ubieUE如如果果 Re C e值值比比较较大大（即即 Re Ce充充电电比比较较缓缓慢慢）,当当振振荡荡平平衡衡以以后后 UBE值值仍仍然然会会稍稍有有下下降降,从从而而有有： 振荡又重新开始到使上升当放电停振101FAuuUCuuFAAuoBEBEEebbuouobeUbu+UBE _Rb1Rb2CbRcReCeC1C3C2R2EC负负载载回回路路的的

3、谐谐振振频频率率为为: : 0 02 2 而而 振振 荡荡 器器 的的 工工 作作 频频 率率 为为 : : 二、频率拖曳现象二、频率拖曳现象1L2L3讨讨 论论 ：（1 1） 当当k很很小小时时 如果调节如果调节 C2 2 , ,使使 0202由小到大变化由小到大变化, ,如图所示如图所示, ,工作频率工作频率 的变化为：的变化为： 0101 0202当当 0 02 2 0 01 1或或 0 02 2 0 01 1时时, , = =0 01 1 当当 0 02 2接接近近 0 01 1 但但 0 02 2 0 01 1 0 02 2 0 01 1时时, , 0 01 1或或 0 02 2 0

4、 01 1时时, , = =0 01 1 0 02 2接接近近 0 01 1 0 02 2 0 01 1 0 02 2 0 01 1 KC时时 abdc0101010102020 02 2 0 01 1或或 0 02 2 0 01 1时时, , = =0 01 1 当当 02由由小小到到大大接接近近 01时时, 沿沿 ab 曲曲线线上上升升,到到达达 b 点点 后后脱脱离离 02对对 的的影影响响跳跳变变 到到 c 点点,使使 =01 当当 0 0或或 0 0时时， 0 0 当当 S S很很接接近近 0 0时时, ,有有 = =S S 5四四 寄生寄生振荡振荡 在高频放大器或振荡器中，由于某种

5、原在高频放大器或振荡器中，由于某种原因因,会产生不需要的振荡信号，这种振荡称为会产生不需要的振荡信号，这种振荡称为寄寄生振荡生振荡。 讨论小信号放大器稳定性时所说的自激，讨论小信号放大器稳定性时所说的自激，即属于寄生振荡。即属于寄生振荡。 产生寄生振荡的形式和原因是各种各样产生寄生振荡的形式和原因是各种各样的，有单级和多级振荡，有工作频率附近的振的，有单级和多级振荡，有工作频率附近的振荡或者是远离工作频率的荡或者是远离工作频率的低频低频或或超高频超高频振荡。振荡。6图图433 低频寄生振荡的等效电路和波形低频寄生振荡的等效电路和波形LcC2C3C1EcLbL1R(a)(b)VLcCbcLb0u

6、ct(c)V78 图图434 电源去耦举例电源去耦举例C EcC CC1C293.8 RC振荡器振荡器RC 振振荡荡器器的的主主要要优优点点: : 结结 构构 简简 单单 经经 济济 方方 便便根根据据RC网网络络不不同同可可将将RC振振荡荡器器分分为为: : 10C3C2C1CeR1R2Rb2Rb1ReRcEcRCRC3.8 3.8 RC振荡器振荡器相相位位超超前前的的相相移移网网络络相相位位滞滞后后的的相相移移网网络络U1+U c -UoU1+UR -UoIIUoIUCU1U1Uo( (2 2) ) 输输出出电电压压幅幅度度也也随随频频率率变变化化而而变变化化, ,但但输输出出电电压压总总

7、小小于于输输入入电电压压, ,且且相相移移越越大大, ,输输出出越越小小, ,当当相相移移 9 90 0o o时时, ,输输出出趋趋于于零零. . RC621f 起起振振条条件件为为: : 29hfe IUR 两两种种相相移移网网络络具具有有如如下下特特点点: :11R3R4R1R2C1C2u2+u1- -21uuF I)11(1)1/(12222112222CjRCjRCjRCjRCjR 二二 文氏电桥振荡器文氏电桥振荡器12RCjRCjF131R3R4R1R2C1C2F的虚部为零，的虚部为零，即为即为正反馈正反馈31F01RCjRCjRCf210oFOoO3113本章要求 给定电路会判断能

8、否振荡给定电路会判断能否振荡 给定电路会画交直流通路图给定电路会画交直流通路图 给定电路会分析计算振荡频率给定电路会分析计算振荡频率143CcR1bR2bReRfRbC1C2C4C5CcLLEE153.8 如图所示为如图所示为LC振荡器。振荡器。 （1） 说明振荡电路各元件的作说明振荡电路各元件的作用；用； （2） 当电感当电感 L = 1.5 ，要使振荡频率为，要使振荡频率为49.5MHz,则则C4应调到何值？应调到何值？H3CcR1bR2bReRfRbC1C2C4C5CcLLEEpFC2 . 61pFC302pFC33先画交流通路图先画交流通路图如下：如下：1C2C4C3CL属于电容三点式

9、振荡器属于电容三点式振荡器1C2C3C4CL16如图：如图：5个电阻确定个电阻确定工作点。工作点。 高频旁路高频旁路电容，使电路为共基电容，使电路为共基接法。接法。 为输出耦为输出耦合电容。合电容。 为高频扼为高频扼流圈，阻止高频信号流圈，阻止高频信号通过。振荡回路由通过。振荡回路由 。解：解： （1） 3CcR1bR2bReRfRbC1C2C4C5CcLLceVbC5CcLL4321CCCC(2) 振荡回路总电容为：振荡回路总电容为：44133221321894. 1CCCCCCCCCCCC f0=49.5MHzpFLfC899. 6)2(120则则pFLfC 005. 5)2(120417

10、030201f f f试分析上述四种情况是否都能振荡，振荡频率试分析上述四种情况是否都能振荡，振荡频率与回路振荡频率有何关系？与回路振荡频率有何关系？sf6 . 3如图所示是一个三回路振荡器的等效电路，设有下列四种情况：如图所示是一个三回路振荡器的等效电路，设有下列四种情况：11CL11CL11CL22CL33CL22CL22CL33CL33CL解：该电路属于三点式振荡器，是否可能振荡，就要看它是否满足解：该电路属于三点式振荡器，是否可能振荡，就要看它是否满足“射同余异射同余异”的原则即要让的原则即要让回路与回路与回路在振荡时回路在振荡时呈现的电抗性质呈现的电抗性质相同相同，回路与他们的电抗性

11、质回路与他们的电抗性质相反相反。图中，。图中，三个回路均为并联谐振回路，根据三个回路均为并联谐振回路，根据并联谐振回路的相频特性并联谐振回路的相频特性可知，可知，工作频率大于回路谐振频率时，回路呈容性工作频率大于回路谐振频率时，回路呈容性；反之呈感性反之呈感性故该电故该电路要能振荡，三个回路的谐振频率必须满足：路要能振荡，三个回路的谐振频率必须满足：)020103fmax(f f、)020103fmin(f f、（）（）11CL22CL33CL（）（）（）（）（）（）或或（）（）故电路可能振荡振荡频率故电路可能振荡振荡频率属于电容三点式振荡器属于电容三点式振荡器0302f f fs180302

12、01f f f（）（）故电路可能振荡振荡频率故电路可能振荡振荡频率属于电感三点式振荡器属于电感三点式振荡器0302f f fs故电路可能振荡振荡频率故电路可能振荡振荡频率属于电容三点式振荡器属于电容三点式振荡器故电路不可能振荡故电路不可能振荡190302f f fs030201f f f（）（）030201f f f（3）CjLjCLZ1LC并并联回路联回路LC并并联回路联回路LC并并联回路联回路03f02f01f0 0 电电容容电电感感11. 3如图是一电容反馈振荡器的实际电路如图是一电容反馈振荡器的实际电路.已知已知C1=5pF, C2=100pF,C3=10260pF.要求工作在波段范围

13、要求工作在波段范围,即即f=1020MHz,试计算回试计算回路电感路电感L和电容和电容C0.设回路无载设回路无载Q0=100,负载电阻负载电阻,1 kRL晶体管输入电阻晶体管输入电阻 。若要求起振时环路增益。若要求起振时环路增益 ，则要求的跨导则要求的跨导gm和静态工作电流和静态工作电流ICQ必须多大？必须多大？ 500iR3AF解：解：3021111CCCCC0033.29333.43CCC MHzLCf201021而而.40,77. 00pFC HL故故3FmkRgAF05.021CCFkFC1C2C0C3CCR203.3(5)212CCCp交流通路图如右交流通路图如右:部分接全部部分接全

14、部全部接部分全部接部分)(102LLggpgms LQg03.107.210021LLgpg20Rms ggL03.1107.120ms gKggPgiFL82.2915.32)(12023gkgAFFmmsKggFm9.173.193为了保证波段内所有频率都能正常起振为了保证波段内所有频率都能正常起振,则则msgm3.19 静态工作电流静态工作电流:mAgIImEQCQ5 . 026 22忽略（没忽略（没有告诉）有告诉）iiieRgg19 . 3pF2 . 8F033. 0F033. 0F033. 0F033. 0K7 . 4K3K1CLELL200pF2 . 8pF20pF4pF3 . 3

15、pF2 . 2pF15V12输出输出23如图：振荡电路的振荡频率如图：振荡电路的振荡频率 f0=50MHz ，画出其交流，画出其交流等效电路并求回路电感。等效电路并求回路电感。9 . 3解解:交流通路图如右交流通路图如右:2 . 8202 . 83 . 3L2 . 21544 . 3202 . 82 . 8串串52. 0152 . 2串LCf210pFC22.11HL904.024f0=50MHz例：振荡器电路如图：其回路元件参量为例：振荡器电路如图：其回路元件参量为,13200,10021pFCpFC.300,10021HLHL（）画出交流等效电路；（）画出交流等效电路； （2）求振荡频率；

16、）求振荡频率； （3）用三点式线路相位平衡判别准则来说明是否满足相位平）用三点式线路相位平衡判别准则来说明是否满足相位平衡条件；衡条件； （）求电压反馈系数。（）求电压反馈系数。2bR2LcCCLeCcE1L2C1CBC1bReR252L1L2C1C0UfU解解：（）：（）交流通路图如右交流通路图如右:（）求振荡频率：（）求振荡频率：LCf21021LLL2121CCCCCMHzf8.0026L1C1等效为一个电容才等效为一个电容才会满足电容三点式振荡会满足电容三点式振荡器的组成原则。器的组成原则。2L1L2C1C0UfU（）电路要振荡，必须满足三点（）电路要振荡，必须满足三点式振荡器的组成原

17、则：式振荡器的组成原则：“射同余射同余异异”如图：所以，如图：所以，11CL支路必须等效为一个支路必须等效为一个电容电容，即即支路电抗必须小于零支路电抗必须小于零，即，即1500110101CLX1X满足振荡的原则满足振荡的原则（）求电压反馈系数：（）求电压反馈系数：120XXUUFcf振荡时近似认为元件上的电流相等振荡时近似认为元件上的电流相等151202CXc01.01001150015F 2716.3晶体振荡电路如图所示，已知晶体振荡电路如图所示，已知 ， 1111CL2221CL试分析电路能否产生自激振荡；若试分析电路能否产生自激振荡；若能振荡，试指出振荡角频率与能振荡，试指出振荡角频

18、率与 之间的关系。之间的关系。 21、1bRcEeR2bRCeC2C1C1L2L输出输出28解解:交流通路图如右下交流通路图如右下:1L2L1C2C根据所学知识：晶体在根据所学知识：晶体在这里应该等效为一个这里应该等效为一个电电感感，分别，分别等效为一个电容，才能等效为一个电容，才能满足振荡器的满足振荡器的相位平衡相位平衡条件条件2211,CLCL2211CLCL、而而的谐振频率分别为，则的谐振频率分别为，则21、对串联对串联：2 对并联对并联：1 呈容性；呈容性；呈容性。呈容性。而晶体做电感用，则要求：。而晶体做电感用，则要求：。pq pq 故振荡器的频率必须满足：故振荡器的频率必须满足：122917. 3如图所示为输出振