第8讲高频反馈振荡器工作原理

1、第八讲第八讲 反馈振荡器的工作原理反馈振荡器的工作原理3/15/2022 10:58 PM第3章 正弦波振荡器正弦波振荡器正弦波振荡器 振振荡荡器器：在在没没有有激激励励信信号号的的情情况况下下，能能自自动动的的将将直直流流电电源源能能量量转转换换为为周周期期性性交交流流信信号号输输出出的的电电子子电电路路。 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） LC 振振荡荡器器 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第八讲第八讲 反馈振荡器的工作原理反馈振荡器的工作原理3/15/

2、2022 10:58 PM第3章 正弦波振荡器正弦波正弦波反馈振荡器的电路组成反馈振荡器的电路组成正正弦弦波波反反馈馈振振荡荡器器主主要要由由三三个个部部分分构构成成: 电源电源 有源器件有源器件 选频网络选频网络 反馈网络反馈网络1 有有源源器器件件:非非线线性性有有源源器器件件,具具有有一一定定的的功功率率增增益益, 能能维维持持振振荡荡回回路路不不可可避避免免的的功功率率损损耗耗。 2 选选 频频 回回 路路 :决决 定定 振振 荡荡 器器 的的 工工 作作频频 率率 ,并并 能能 保保 证证 振振 荡荡 相相 位位 的的 稳稳定定 。 3 反反 馈馈 网网 络络 :实实 现现 正正 反

3、反 馈馈 ,一一 般般 可可 以以通通 过过 互互 感感 (变变 压压 器器 ),电电 感感 及及 电电 容容 等等 获获得得 正正 反反 馈馈 电电 压压 。 第八讲第八讲 反馈振荡器的工作原理反馈振荡器的工作原理3/15/2022 10:58 PM第3章 正弦波振荡器 互互感感反反馈馈振振荡荡器器:由由互互感感(变变压压器器)构构成成反反馈馈网网络络. 根根据据反反馈馈网网络络 电电感感反反馈馈振振荡荡器器:由由电电感感构构成成反反馈馈网网络络. 电电容容反反馈馈振振荡荡器器:由由电电容容构构成成反反馈馈网网络络. 要面对的问题：要面对的问题： 保证振动器正常工作的三个条件：保证振动器正常

4、工作的三个条件： 平衡条件平衡条件 起振条件起振条件 稳定条件稳定条件第八讲第八讲 反馈振荡器的工作原理反馈振荡器的工作原理3/15/2022 10:58 PM第3章 正弦波振荡器反馈振荡器的工作原理反馈振荡器的工作原理一、平衡条件。在上图中的闭合环路中，将它在一、平衡条件。在上图中的闭合环路中，将它在 X处折开。处折开。)()()(TjFjAvvvvvvjofioif）（它的环路增益为：X. 1)(,oscfiifoscjTvvvv，则，则即：即：同相又等幅，同相又等幅，与与）若在某一频率上（设为若在某一频率上（设为第八讲第八讲 反馈振荡器的工作原理反馈振荡器的工作原理3/15/2022 1

5、0:58 PM第3章 正弦波振荡器由由上上述述分分析析已已知知振振荡荡条条件件:1)()( jFjA它它是是维维持持振振荡荡的的基基本本条条件件， 通通常常也也称称为为振振荡荡的的平平衡衡条条件件。 又又由由于于 FAjjFejFAejA )()( 所所以以振振荡荡平平衡衡条条件件的的约约束束方方程程可可以以分分为为两两个个方方程程: )21，0(21，nnAFFA 或或 nFZ2 其其中中:的的相相角角与与基基极极输输入入电电压压为为集集电电极极基基波波电电流流i1c:ui 的的相相角角谐谐振振回回路路基基波波谐谐振振阻阻抗抗为为LC:Z 晶体管晶体管 反馈网络反馈网络 LC选频网络选频网络

6、Y Z F uiic1uc1uf第八讲第八讲 反馈振荡器的工作原理反馈振荡器的工作原理3/15/2022 10:58 PM第3章 正弦波振荡器变压器同名端同相仿真变压器同名端同相仿真第八讲第八讲 反馈振荡器的工作原理反馈振荡器的工作原理3/15/2022 10:58 PM第3章 正弦波振荡器1 自自激激振振荡荡过过程程: ifoccbiuuuiiiu1 VTRb1Rb2ReCeCL1LfECCbM主网络主网络反馈网络反馈网络+ui- -ic- -uo+uf- -ib实实 际际 上上 振振 荡荡 器器 在在 开开 始始 建建 立立 振振 荡荡 时时应应 满满 足足 的的 条条 件件 为为 :1

7、FA 即即有有:ofiouuFuuAFA ,.1而而 ifuu 有有可见起振初期是一个增幅的振荡过程可见起振初期是一个增幅的振荡过程 丙丙类类状状态态乙乙类类甲甲乙乙类类甲甲类类开启电源开启电源产生扰动电压产生扰动电压起振条件起振条件第八讲第八讲 反馈振荡器的工作原理反馈振荡器的工作原理3/15/2022 10:58 PM第3章 正弦波振荡器第八讲第八讲 反馈振荡器的工作原理反馈振荡器的工作原理3/15/2022 10:58 PM第3章 正弦波振荡器稳定条件稳定条件0)(: iAiUuioujT 振振幅幅稳稳定定条条件件实实际际中中, ,由由于于工工作作于于大大信信号号状状态态下下的的非非线线

8、性性有有源源器器件件正正好好具具有有这这种种特特性性, ,自自然然具具有有稳稳定定幅幅度度的的功功能能。 UiO|T(o)| A1UiA|T(o)|BAUiUiAUiB1要使平衡点稳定，要使平衡点稳定，|T(o)|必须在必须在UiA附近具有负斜率变化附近具有负斜率变化 振幅平衡的稳定条件振幅平衡的稳定条件第八讲第八讲 反馈振荡器的工作原理反馈振荡器的工作原理3/15/2022 10:58 PM第3章 正弦波振荡器2 2 相相位位平平衡衡的的稳稳定定条条件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坏时，电路本身能自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

9、点的条件。动地重新建立起相位平衡点的条件。由于由于dtd , ,即相位变化时即相位变化时 , ,频率也变化频率也变化故故相位稳定条件也就是频率稳定的条件。相位稳定条件也就是频率稳定的条件。第八讲第八讲 反馈振荡器的工作原理反馈振荡器的工作原理3/15/2022 10:58 PM第3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: :ifuuAF 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同理：同理：fu 0 落

10、后落后iu 信号周期信号周期信号频率信号频率0 显显然然可可以以看看出出由由于于外外因因引引起起的的相相位位变变化化与与频频率率之之间间的的关关系系为为: : 0000 即即可可得得：0 第八讲第八讲 反馈振荡器的工作原理反馈振荡器的工作原理3/15/2022 10:58 PM第3章 正弦波振荡器提提出出问问题题: :要要保保证证振振荡荡的的相相位位平平衡衡点点的的稳稳定定, ,必必须须当当振振荡荡器器频频率率发发生生变变化化的的同同时时, ,要要求求振振荡荡电电路路内内部部能能够够产产生生一一个个新新的的相相位位变变化化, ,而而这这个个相相位位变变化化与与外外因因引引起起的的相相位位变变化

11、化T 的的符符号号应应相相反反, ,以以消消弱弱或或抵抵消消由由外外因因引引起起的的变变化化, , 即即要要求求: :0)(0)( FAFA或或ZYA 其其中中 Y 为为放放大大器器正正向向传传输输导导纳纳的的相相移移 Z 为为选选频频网网络络负负载载阻阻抗抗的的相相移移又又因因为为一一般般Y 和和F 对对频频率率变变化化的的灵灵敏敏性性远远小小于于Z , ,即即有有 Y Z， ZF 0)( ZFZY有有 相相位位平平衡衡条条件件. . 第八讲第八讲 反馈振荡器的工作原理反馈振荡器的工作原理3/15/2022 10:58 PM第3章 正弦波振荡器 周周期期落落后后当当ifuu00z Oo2 2 即即要求选频网络的相频特性曲线要求选频网络的相频特性曲线z在工作频率附近应具在工作频率附近应具有负斜率有负斜率, 才能满足频率稳定条件。才能满足频率稳定条件。 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,故可故可自然满足。自然满足。第八讲第八讲 反馈振荡器的工作原理反馈振荡器的工作原理3/15/2022 10:58 PM第3章 正弦波振荡器总结：总结： 保证振动器正常工作的三个条件：保证振动器正常工作的三个条件： 平衡条件平衡条件: 起振条件起振条件: 稳定条件稳定条件