通信电路07(2)

1、1.信号的放大：信号的放大： 高频小信号放大，高频功率放大高频小信号放大，高频功率放大2.信号的产生：信号的产生： 振荡器振荡器3.信号的变换：信号的变换：倍频器，变频器倍频器，变频器调制器：调制器：调幅、调频、调相调幅、调频、调相解调器：解调器：检波、鉴频、鉴相检波、鉴频、鉴相通信电子电路的主要内容通信电子电路的主要内容第4章 正弦波振荡器. 概述概述. 反馈振荡原理反馈振荡原理. LC振荡器振荡器. 晶体振荡器晶体振荡器. 压控振荡器压控振荡器. 集成电路振荡器集成电路振荡器第第4章章 正弦波振荡器正弦波振荡器第4章 正弦波振荡器 反反馈馈振振荡荡器器 按按振振荡荡原原理理分分类类 负负阻

2、阻振振荡荡器器 低低频频振振荡荡器器 按按振振荡荡频频率率分分类类 高高频频振振荡荡器器4.1 概概 述述 振荡器是一种能自动地将直流电源能量转换为振荡器是一种能自动地将直流电源能量转换为一定波形的交变振荡信号能量的转换电路。一定波形的交变振荡信号能量的转换电路。它与放它与放大器的区别大器的区别在于在于:无需外加激励信号无需外加激励信号, 就能产生具有就能产生具有一定频率、一定波形和一定振幅的交流信号。一定频率、一定波形和一定振幅的交流信号。 正正弦弦波波振振荡荡器器 按按振振荡荡波波形形分分类类 非非正正弦弦波波振振荡荡器器（多多谐谐振振荡荡器器等等）第4章 正弦波振荡器 LC 振振荡荡器器

3、 按按选选频频回回路路元元件件性性能能分分类类 RC 振振荡荡器器 晶晶体体振振荡荡器器等等频率的稳定性越来越高频率的稳定性越来越高第4章 正弦波振荡器4.2 反馈振荡原理反馈振荡原理4.2.1并联谐振回路中的自由振荡现象并联谐振回路中的自由振荡现象Us12SucuLiLiRuRRe0ic t0，S接接1；t0，S接接2。CRLCteUtueatsc00021,1cos)(dtdiLudtductiiiiLLccRLc,)(0是角频率为是角频率为0，振幅按振幅按指数规律衰减的振荡电指数规律衰减的振荡电压。压。第4章 正弦波振荡器uc(t)0tetCRLCteUtueatsc00021,1cos

4、)(要得到等幅振荡，应使要得到等幅振荡，应使=01、并上一负阻、并上一负阻用器件构成负阻，如用隧用器件构成负阻，如用隧道二极管等。道二极管等。Us12SucuLiLiRuRRe0ic2、利用正反、利用正反馈补充能量馈补充能量第4章 正弦波振荡器4.2.2振荡过程与振荡条件振荡过程与振荡条件振荡条件是指振荡器产生稳定的正弦波振荡所振荡条件是指振荡器产生稳定的正弦波振荡所必须满足的基本条件。必须满足的基本条件。 1、电路满足什么条件才能起振？、电路满足什么条件才能起振？2、电路起振后，满足什么条件才能进入平衡、电路起振后，满足什么条件才能进入平衡状态，维持等幅正弦振荡？状态，维持等幅正弦振荡？3、

5、电路满足什么条件才能使平衡状态是稳定、电路满足什么条件才能使平衡状态是稳定的的？第4章 正弦波振荡器 在刚接通电源时在刚接通电源时, 电路中存在电路中存在各种电扰动各种电扰动, 如接通电源瞬间引起如接通电源瞬间引起的电流突变的电流突变, 电路中的热噪声等等电路中的热噪声等等, 这些扰动均具有很宽的频谱。这些扰动均具有很宽的频谱。 如果选频网络是由如果选频网络是由并联谐振回路组成并联谐振回路组成, 则其则其中只有角频率为谐振角频率中只有角频率为谐振角频率0的分量才能通过反馈的分量才能通过反馈产生较大的反馈电压。产生较大的反馈电压。. 起振过程与起振条件起振过程与起振条件第4章 正弦波振荡器. 起

6、振过程与起振条件起振过程与起振条件ofiouuFuuA,1FA即1)(0 AFTT(0)= A(0) +F(0) =2n (n=, , , )振幅起振条件振幅起振条件相位起振条件相位起振条件iifuuAFu起振时第4章 正弦波振荡器 平衡过程与平衡条件平衡过程与平衡条件 随着振幅的增大，随着振幅的增大， 放大器逐渐由放大区进入饱和放大器逐渐由放大区进入饱和区或截止区，电流波形出现切顶现象，但由于谐振回区或截止区，电流波形出现切顶现象，但由于谐振回路的选频特性，电压仍为余弦波形，但基本不再增加。路的选频特性，电压仍为余弦波形，但基本不再增加。振荡建立过程结束，波形稳定下来。振荡建立过程结束，波形

7、稳定下来。1)(0T平衡条件平衡条件1)(0T振幅平衡条件振幅平衡条件T(0)=2n n=, , , 相位平衡条件相位平衡条件第4章 正弦波振荡器（1 1）振幅平衡的稳定条件振幅平衡的稳定条件 平衡状态的稳定性和稳定条件平衡状态的稳定性和稳定条件|T(o)|BAUiUiAUiB1A点是稳定的，而点是稳定的，而B是不稳定点。是不稳定点。0)(:iAiUuioujT振幅稳定条件UiO|T(o)| A1UiA一般放大器的增一般放大器的增益特性均如图所益特性均如图所示，因此这一条示，因此这一条很容易满足。很容易满足。为了维持振荡器稳定的工作，只满为了维持振荡器稳定的工作，只满足平衡条件和起振条件是不够

8、的，足平衡条件和起振条件是不够的，因为平衡条件只能说明振荡可能平因为平衡条件只能说明振荡可能平衡在某一状态，而不能说明振荡的衡在某一状态，而不能说明振荡的平衡状态是否稳定。平衡状态是否稳定。 第4章 正弦波振荡器（2）相位平衡的稳定条件）相位平衡的稳定条件 相位稳定条件的意义相位稳定条件的意义: :指指当相位平衡条件遭到破当相位平衡条件遭到破坏时，电路本身能自动地重新建立起相位平衡点的坏时，电路本身能自动地重新建立起相位平衡点的条件。条件。 第4章 正弦波振荡器 如如果果设设某某种种原原因因, ,相相位位平平衡衡破破坏坏, ,产产生生一一个个很很小小的的相相位位增增益益量量。 即即设设: :i

9、fuuAF 0T 反反馈馈信信号号fu超超前前原原输输入入信信号号 iu一一个个相相角角信信号号周周期期缩缩短短 信信号号频频率率0 。 tui 0000 即即：0 提出问题提出问题: :要保证振荡的相位平衡点的稳定要保证振荡的相位平衡点的稳定, ,必须当必须当振荡器频率发生变化的同时振荡器频率发生变化的同时, ,要求振荡电路内部能要求振荡电路内部能够产生一个新的相位变化够产生一个新的相位变化, ,而这个相位变化与外因而这个相位变化与外因引起的相位变化的符号应相反引起的相位变化的符号应相反, ,以消弱或抵消由外以消弱或抵消由外因引起的变化。因引起的变化。 第4章 正弦波振荡器又因为在又因为在T

10、中，只有谐振回路的相中，只有谐振回路的相位对频率变化敏感：位对频率变化敏感：0T。ZT即为相位平衡条件有, 0 即要求选频网络的相频即要求选频网络的相频特性曲线在工作频率附近特性曲线在工作频率附近应具有负斜率应具有负斜率,才能满足频才能满足频率稳定条件。率稳定条件。 实际中的并联实际中的并联LC谐振回路正好具有这种相频特性谐振回路正好具有这种相频特性,故可自然满足。故可自然满足。第4章 正弦波振荡器 环路增益相位在振荡频率点应为环路增益相位在振荡频率点应为2的整数倍的整数倍, 即即环路应是正反馈。环路应是正反馈。 4.2.3反馈振荡电路判断反馈振荡电路判断判断一个反馈振荡电路能否正常工作判断一

11、个反馈振荡电路能否正常工作, 需考虑以下几点：需考虑以下几点： 可变增益放大器件可变增益放大器件(晶体管晶体管, 场效应管或集成电路场效应管或集成电路)应有正确的直流偏置应有正确的直流偏置, 开始时应工作在甲类状态开始时应工作在甲类状态, 便便于起振。于起振。 开始起振时开始起振时, 环路增益幅值环路增益幅值AF(0)应大于应大于1。一般。一般反馈系数反馈系数F小于小于1, 故故A(0)必须大于必须大于1。共射、共基。共射、共基电路都可以满足这一点。电路都可以满足这一点。 为了增大为了增大A(0),负载电负载电阻不能太小。阻不能太小。第4章 正弦波振荡器用瞬时极性法判断电路是否满用瞬时极性法判

12、断电路是否满足正弦波振荡的相位条件：足正弦波振荡的相位条件：1.断开反馈，在断开处加输入电压断开反馈，在断开处加输入电压Ui，规定其极性；，规定其极性；2.以此为依据，判断输出电压以此为依据，判断输出电压Uo的极性；的极性； 3.根据输出电压根据输出电压Uo的极性判断反馈电压的极性判断反馈电压Uf的极性；的极性；4.Ui和和Uf极性相同，说明满足相位条件，电路有可能极性相同，说明满足相位条件，电路有可能 振荡。振荡。图4.3.1图4.3.5第4章 正弦波振荡器1.断开反馈，在断开处加输入电压断开反馈，在断开处加输入电压Ui，规定其极性；，规定其极性；2.以此为依据，判断输出电压以此为依据，判断

13、输出电压Uo的极性；的极性； 3.根据输出电压根据输出电压Uo的极性判断反馈电压的极性判断反馈电压Uf的极性；的极性；4.Ui和和Uf极性相同，说明满足相位条件，电路有可能极性相同，说明满足相位条件，电路有可能 振荡。振荡。题图4.2(c)题图4.2(a)第4章 正弦波振荡器1.断开反馈，在断开处加输入电压断开反馈，在断开处加输入电压Ui，规定其极性；，规定其极性；2.以此为依据，判断输出电压以此为依据，判断输出电压Uo的极性；的极性； 3.根据输出电压根据输出电压Uo的极性判断反馈电压的极性判断反馈电压Uf的极性；的极性；4.Ui和和Uf极性相同，说明满足相位条件，电路有可能极性相同，说明满

14、足相位条件，电路有可能 振荡。振荡。图例4.1(a)题图4.2(e)题图4.2(b)第4章 正弦波振荡器 例例 4.1 判断图例判断图例4.1所示各反馈振荡电路能否正常工作。所示各反馈振荡电路能否正常工作。 其中（其中（）、（）、（）是交流等效电路）是交流等效电路, （）是实用电路。）是实用电路。图例4.1 Re2V2CLRe1(a)Re1V1Rc1LCRe2V2Rc2(b)Re2Re1Rb2CbCe1V1LCRe3Ce2R1Re4V2Rb1Rc1Rc2UCC(c)V1由两级共射反馈电路组成。由共基共集两级反馈组成。第4章 正弦波振荡器 【例4.2】 判断图例4.2所示两级互感耦合振荡电路能否

15、正常工作。 共基共集反馈电路 C1L1L2V1ReC2L3RLV2第4章 正弦波振荡器 衡量实际振荡衡量实际振荡频率频率相对于标称振荡频率相对于标称振荡频率0变化变化的程度的程度, 提出了频率稳定度这一性能指标。提出了频率稳定度这一性能指标。 4.2.4 振荡器的频率稳定度振荡器的频率稳定度1. 频率稳定度定义频率稳定度定义 根据测试时间的长短根据测试时间的长短, 将频率稳定度分成长期频稳将频率稳定度分成长期频稳度、度、 短期频稳度和瞬时频稳度三种短期频稳度和瞬时频稳度三种, 测试时间分别为测试时间分别为一天以上、一天以上、 一天以内和一秒以内。一天以内和一秒以内。 长期频稳度主要取决于元器件

16、的老化特性长期频稳度主要取决于元器件的老化特性, 短期频短期频稳度主要取决于电源电压和环境温度的变化以及电路稳度主要取决于电源电压和环境温度的变化以及电路参数的变化等等参数的变化等等, 而瞬时频稳度则与元器件的内部噪而瞬时频稳度则与元器件的内部噪声声有关。有关。第4章 正弦波振荡器 （1） 减小外界因素变化的影响。减小外界因素变化的影响。2. 提高提高LC振荡器频率稳定度的措施振荡器频率稳定度的措施 （2）提高回路的标准性（外界因素变化时）提高回路的标准性（外界因素变化时, 振荡回路振荡回路保持其谐振频率不变的能力）保持其谐振频率不变的能力）, 选取合理的电路形式。选取合理的电路形式。 A. 采用温度系数小或温度系数相反的电抗元件组成采用温度系数小或温度系数相反的电抗元件组成回路。回路。 B. 注意选择回路与器件、负载之间的接入系数。注意选择回路与器件、负载之间的接入系数。4.2.4 振荡器的频率稳定度振荡器的频率稳定度第4章 正弦波振荡器4.3 LC 振振 荡荡 器器 4.3.1 互感耦合振荡器互感耦合振荡器采用采用LC谐振回路作为选频网络谐振回路作为选频网络的反馈振荡器统称为的反馈振荡器统称为LC振荡器。振荡器。 LC振荡器按其反馈网络的振荡器按其反馈网络的不同，可分为互感耦合、电容不同，可分为互感耦合、电容耦合和自耦变压器耦合三种类耦合