《高频与射频电路》第4章 - LC振荡电路.ppt

1、LC并联谐振电路阻抗的幅频特性,当电流的频率为谐振频率时，LC谐振电路两端的电压最大。当电流的频率偏离谐振频率时，电压变小。Q值越大，这种变化越剧烈。,LC并联谐振电路阻抗的相频特性,当电流的频率为谐振频率时，电压和电流同相。当电流的频率偏离谐振频率时，电压和电流出现相移。Q值越大，由于频率偏离引起的相移就越大。,谐振放大器的幅频特性,当输入信号的频率为谐振频率时，增益最大。当输入信号的频率偏离谐振频率时时，增益变小，Q值越大，这种变化越剧烈。,谐振放大器的相频特性,当输入信号的频率为谐振频率时，Vo和Vi没有附加相移。当输入信号的频率偏离谐振频率时时，出现附加相移，Q值越大，由于频率偏离引起

2、的附加相移越大。,正弦波振荡器,概述 一、电子线路分两大类： 1、信号处理电路（如放大器），特点：有输入才有输出。 2、振荡电路，特点：不要输入信号也有输出信号，是信号发生器。 两种电路本质上都是能量转换装置，把直流电源提供的功率部分转换为交流输出功率。,二、振荡器分类,1、非正弦波振荡器，如多谐振荡器、三角波振荡器（数字电路中学） 2、正弦波振荡器 （1）反馈型 （A）LC振荡器： （a）变压器耦合式 （b）电感三点式 （c）电容三点式 （B）RC振荡器： （a） 桥式 ： （i） 文氏桥、 （ii）双T桥 （b）移相式 （2） 负阻型,三、主要技术指标,1、振荡频率的准确性和稳定性； 2、

3、振荡幅度大小及稳定性； 3、振荡波形的非线性失真程度。,3.1反馈振荡器的工作原理,一个典型的正弦波振荡器的基本原理 “K”打到“1”，由vi产生vo和vf。如果vf = vi ，则将“K”打到“2”，就可以由vf来代替vi ，这时即使没有vi也有vo 。就由放大器和反馈网络组成了振荡器。,一、振荡器的平衡条件,当振荡器有等幅的正弦 波输出时，对振荡频率 osc来说，有 即反馈信号与输入信号 幅度相等，相位相同。,即环路增益：,即为振荡器的平衡条件,1、幅度平衡条件：,即反馈信号与输入信号幅度相同。,2、相位平衡条件,即反馈信号与输入信号相位相同。,为环路增益相位，即反馈信号与输入信号相位差

4、为开环增益相位，即输出信号与输入信号相位差； 为反馈系数相位，即反馈信号与输出信号相位差。,二、振荡器的起振,1、振荡器的起振条件 实际的振荡器中是没有vi的，只要 一通电，马上就有输出信号vo 。 起振过程是这样的，当通电时，在 放大器的输入端就会有电扰动，称 为起始信号，其特点为（1）十分 微弱，（2）频率成分非常丰富。 在这些众多的频率中，如果有某个 频率osc满足vf vi ，且同相。则 每经过一次放大、反馈的循环， vi 、vo都增大一点，即vo的幅度在 逐渐地变大。这就是“起振”。,（1）幅度起振条件：,反馈信号幅度大于输入信号幅度； （2）相位起振条件： 反馈信号与输入信号同相。

5、,2、振荡器必须具有选频特性,只有某个频率osc满足起振条件，其他频率都不满足。这样振出来才是单一频率的正弦波。如果有多个频率满足起振条件，则振出来的就不是完好的正弦波。,3、振荡器必须包含非线性环节,这里的非线性不是指伏安特性非线性，而是指当输入信号幅度Vi变化时，环路增益T会跟着变化。一般是当输入信号幅度Vi 时，环路增益T ，这样才能使振荡器由起振到平衡。 起振时是小信号，A较大，T=Akf1， Vi 、Vo都在增大，三极管可能进入饱和或截止区，使A ，进而使T ，一直到T=Akf=1时，进入平衡状态，这时Vo保持不变，输出等幅波。,4、自偏压效应,RB1、RB2、RE；直流偏置（甲类）

6、。 小信号时，在交流反馈信号的整个周期内，发射结始终是导通的，交流反馈信号对C1的充、放电电荷相等，C1上不产生额外的直流电压。,大信号时，在负半周的某段时间内发射结可能截止，这样对C1的充、放电电荷不相等，C1上就会产生额外的直流负电压（左正右负），该负电压使三极管由甲类进入甲乙类甚至乙类、丙类，使A ，T ，振荡器就由起振(T1)到平衡(T=1)。这时如果用直流电压表测量三极管基极电压一般是负的，这是用直流电压表判断是否起振的简便方法。,5、振荡的建立过程,通电输入端电冲击（微弱、多频率）选频放大某一频率的Vf Vi且同相 Vo , Vi 进入非线性区 T Vf = Vi Vo保持不变，输

7、出等幅波。,三、振荡的稳定条件,稳定平衡和不稳定平衡 外界干扰会使系统离开原来的平衡状态，如果系统自己会产生一个恢复到原来平衡状态的趋势，则原来的平衡为稳定平衡。如果系统反而会产生一个进一步离开原来平衡状态的趋势，则原来的平衡为不稳定平衡。,幅度稳定条件：，,环路增益大小T与输入信号幅度Vi的关系特性曲线在平衡点处是负斜率。,相位稳定条件：,环路增益相位T与频率的关系特性曲线在振荡频率osc点处是负斜率,32 LC正弦波振荡器,一、变压器耦合式LC振荡器,能否振荡的判断 直流偏置：保证三极管工作在放大状态， （NPN）； 相位起振条件：由变压器的同名端来保证是正反馈; 幅度起振条件(略)，稳定

8、条件(略),几个注意事项,（1） 等都是大电容，交流短路; （2）画交流通路时一般略去偏置电阻； （3）反馈到哪里就以哪里作输入端。,例1,直流通路：,交流通路：,共E，正反馈，可以振荡,例2,直流通路：,交流通路：,共B，正反馈，可以振荡,二、三点式振荡器,三个电抗元件头尾相连。三个接点分别与三极管的三个极相连,电容三点式,电感三点式,三个电抗元件如果都是电容或都是电感则不振,（一）电容三点式振荡器（考毕兹 Colpitts 电路）,1、电路（共B）,直流通路：,交流通路(共B)：,振荡频率：,另一种电容三点式电路（共E）,直流通路：,交流通路(共E)：,（二）电感三点式振荡器（哈脱莱 Hartley 电路）,1、电路（共B）,直流通路：,交流通路(共B)：,振荡频率：,三点式振荡器是否满足相位条件的判断依据是: “射同基反” 电容三点式 电感三点式,与射极相连的两个电抗元件相同，与基极相连的两个电抗元件不同。,（三） LC串联或并联电路在LC三点式振荡器中的等效,1、LC串联电路,2、LC并联电路,例1 判断下图是否满足相位起振条件,当C3、L等效为电感时满足“射同基反