第3章 正弦波振荡器3.1.ppt

第 3 章正弦波振荡器
概述
反馈振荡器的工作原理
LC 正弦波振荡器
LC 振荡器的频率稳定度
晶体振荡器
RC 正弦波振荡器
概述
1. 与功放的比较(从能量角度)
(1) 功率放大器:在输入信号控制下,把直流电源提供的直流能量转换为按信号规律变化的交变能量。
(2) 正弦波振荡器(Sinewave Oscillator):不需要输入信号控制,自动地将直流能量转换为频率和振幅特定的正弦交变能量。
2. 正弦波振荡器的应用
(1) 无线发射机中的载波信号源,超外差接收机中的本振信号源,电子测量仪器中的正弦波信号源,数字系统中的时钟信号源。
要求:振荡频率和振幅尤其是振荡频率的准确性和稳定性。
(2) 高频加热设备和医用电疗仪器中的正弦交变能源。
要求:高效产生足够大的正弦交变功率,对振荡频率的准确性和稳定性不作过高要求。
本章只讨论前一类用途的振荡器
3. 分类(按组成原理)
反馈振荡器:利用正反馈原理构成,应用广泛。
负阻振荡器:利用负电阻效应抵消回路中的损耗,以产生等幅自由振荡。工作于微波段。二者工作原理是一致的。
反馈振荡器的工作原理
1. 组成
由主网络和反馈网络构成的闭合环路。
例:变压器耦合反馈振荡器(交流通路)
(1) 主网络——负载为谐振回路的谐振放大器
(2) 反馈网络——与 L 相耦合的线圈 Lf。
2. 工作原理
讨论该闭合环路产生等幅持续振荡的条件。
(1) 刚通电时,须经历一段振荡电压从无到有逐步增长的过程;
(2) 进入平衡状态时,振荡电压的振幅和频率要能维持在相应的平衡值上。
(3) 当外界不稳时,振幅和频率仍应稳定,而不会产生突变或停止振荡。
闭合环路成为反馈振荡器(Feedback Oscillator)的三个条件:
(1) 起振条件——保证接通电源后从无到有地建立起振荡。
(2) 平衡条件——保证进入平衡状态后能输出等幅持续振荡。
(3) 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。
平衡和起振条件
一、平衡条件
将闭合环路在×处拆开,并按所标极性定义它的环路增益为
同相又等幅,即
若在某一频率
上,
与
,或
(3-1-1)
则当环路闭合后:
,角频率为
(1) 主网络将输出正弦振荡电压
。
因而式(3-1-1) 即为振荡器的平衡条件。
令
(2) 所需输入电压
全部由反馈电压
提供,无需外加输入电压。
则平衡条件改写为:
(1) 振幅平衡条件:环路增益的模
(2) 相位平衡条件:环路增益的相角
(n = 0,1,2,…)
(1) 在刚接通电源时,电路中的各部分存在着各种电的扰动,这些扰动(电流突变或管子、电路中的固有噪声)具有很宽的频谱。
(2) 谐振回路具有选频功能,只有角频率为osc 的分量(osc 0)才能在谐振回路两端产生较大的电压。
(3) 变压器绕向正确,可保证反馈信号
与输入信号
同相,经放大和反馈的循环,振荡电压的振幅不断增长。
二、起振条件
若说明等幅持续振荡能否在接通电源后从无到有地建立起来,还需讨论起振条件。以变压器耦合反馈振荡器来说明。