第6讲_负反馈振荡原理.ppt

1、第六讲反馈振荡原理,6.1 正弦波振荡器概述 6.2 反馈振荡原理 6.3 三点式振荡电路,反馈振荡原理,振荡器: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。 与放大器的区别: 无需外加激励信号, 就能产生具有一定频率、一定波形和一定振幅的交流信号。 分类：正弦波振荡器、非正弦波振荡器。 前者能产生正弦波, 后者能产生矩形波、 三角波、 锯齿波等。,6.1 概 述,反馈振荡原理,反馈振荡器组成：决定振荡频率的选频网络和维持振荡的正反馈放大器。 正弦波振荡器可分为振荡器、振荡器和晶体振荡器等类型。,振荡器和晶体振荡器用于产生高频正弦波;振荡器用于产生低频正弦波。,反馈振荡原理

2、,6.2 反馈振荡原理,6.2.1 并联谐振回路中的自由振荡现象,反馈振荡原理,并联谐振回路与一个直流电压源并联。e0是并联回路的谐振电阻。,当谐振电阻较大时, 并联谐振回路两端的电压变化是一个振幅按指数规律衰减的正弦振荡。,若回路无损耗, 即e00, 回路两端电压变化将是一个等幅正弦振荡。,反馈振荡原理,反馈振荡原理,6.2.2 振荡过程与振荡条件,反馈振荡器的基本原理,反馈振荡原理,反馈振荡器必须满足三个条件： 起振条件 保证接通电源后能逐步建立起振荡 平衡条件 保证进入维持等幅持续振荡的平衡状态 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,反馈振荡原理, 起振过程与起振条件

3、,反馈振荡原理,在谐振频率处, 反馈电压与原输入电压 同相, 并且具有更大的振幅, 则经过线性放大和反馈的不断循环, 振荡电压振幅就会不断增大。,振荡幅值的增长过程不可能无止境地延续下去, 因为放大器的线性范围是有限的。随着振幅的增大, 放大器逐渐由放大区进入饱和区或截止区, 工作于非线性区, 其增益逐渐下降。,反馈振荡原理,当放大器增益下降而导致环路增益下降到时, 振幅的增长过程将停止, 振荡器达到平衡, 进入等幅振荡状态。 振荡器进入平衡状态以后, 直流电源补充的能量刚好抵消整个环路消耗的能量。, 平衡过程与平衡条件,反馈振荡原理,根据振幅的起振条件和平衡条件：,反馈振荡器的平衡条件,起振

4、时环路增益幅值大于，而后下降至1 相位应保证为正反馈 ,反馈振荡原理,反馈振荡原理,不稳定因素：电源电压波动、 温度、 噪声干扰等。 平衡状态的不稳定与稳定：如果通过放大和反馈的不断循环, 振荡器越来越偏离原来的平衡状态, 从而导致振荡器停振或突变到新的平衡状态, 则表明原来的平衡状态是不稳定的。反之，是稳定的 。, 平衡状态的稳定性和稳定条件,反馈振荡原理,要使振幅稳定, 振荡器在其平衡点必须具有阻止振幅变化的能力。满足这个条件的环路增益特性与满足起振和平衡条件所要求的环路增益特性是一致的。,振幅平衡条件,反馈振荡原理,在平衡点UiUiA附近, 当不稳定因素使输入振幅Ui增大时, 环路增益幅

5、值(0)应该减小, 使反馈电压振幅Uf减小, 从而阻止Ui增大。反之，阻止Ui减小。,反馈振荡原理,在平衡点=0附近, 当不稳定因素使瞬时角频率增大时, 相频特性T（0）应产生一个-, 从而产生一个-, 使瞬时角频率减小。,为了保证相位稳定, 要求振荡器的相频特性在振荡频率点应具有阻止相位变化的能力。,相位平衡条件,反馈振荡原理,判断一个反馈振荡电路能否正常工作, 需考虑以下几点： 可变增益放大器件应有正确的直流偏置, 开始时应工作在甲类状态, 便于起振。 开始起振时, 环路增益幅值AF应大于1。由于反馈网络通常由无源器件组成, 反馈系数F小于1, 故A必须大于1。共射、共基电路都可以满足这一

6、点。为了增大A, 负载电阻不能太小。,6.2.3 反馈振荡电路判断,反馈振荡原理,选频网络应具有负斜率的相频特性。相位稳定条件应该由选频网络实现。, 环路增益相位在振荡频率点应为2的整数倍, 即环路应是正反馈。,以上第点可根据直流等效电路进行判断, 其余3点可根据交流等效电路进行判断。,反馈振荡原理,例 6.1 判断反馈振荡电路能否正常工作。 ,解: 由两级共射反馈电路组成, 是正反馈。,反馈振荡原理,假定回路由纯电抗元件组成, 其电抗值分别为ce, be和bc, 同时不考虑晶体管的电抗效应, 则当回路谐振（0）时, 回路呈纯阻性, 有：,be+bc +ce 0,6.3 三点式振荡器,6.3.

7、 电路组成法则,反馈振荡原理, ,因为这是一个正反馈反相放大器, 与 同相, 与 反相, 所以 。,即be与ce必须是同性质电抗, 因而Xbc必须是异性质电抗-射同它异,反馈振荡原理,与发射极相连接的两个电抗元件同为电容时的三点式电路, 称为电容三点式电路, 也称为考毕兹电路。 与发射极相连接的两个电抗元件同为电感时的三点式电路, 称为电感三点式电路, 也称为哈特莱电路。 ,反馈振荡原理,(a) 电容三点式 (b) 电感三点式,反馈振荡原理,例2 在图示振荡器交流等效电路中, 三个并联回路的谐振频率分别是：f1=1( ), f2=1( ), f3=1( ), 试问1、 2、3满足什么条件时该振荡器能正常工作？,反馈振荡原理,解: 由图可知, 只要满足三点式组成法则, 该振荡器就能正常工作。 若组成电容三点式, 则在振荡频率01处, 11回路与22回路应呈现容性, 33回路应呈现感性。 所以应满足1,2013或2,1013