谐振放大器的稳定性与稳定措施

1、College of Electrical and Information Engineering 电气与信息工程学院电气与信息工程学院 第第x讲讲 谐振放大器的稳定性与稳定措施谐振放大器的稳定性与稳定措施College of Electrical and Information Engineering 电气与信息工程学院电气与信息工程学院 College of Electrical and Information Engineering 电气与信息工程学院电气与信息工程学院 前面分析时，假定前面分析时，假定y yre0 0，即输出电路对输入端没，即输出电路对输入端没有影响（晶体管有影响（晶体

2、管单向工作单向工作），放大器工作于），放大器工作于稳定状态稳定状态。下面，讨论内反馈下面，讨论内反馈y yrere的影响。的影响。1. 1. 放大器的输入导纳和输出导纳放大器的输入导纳和输出导纳LYyyyyYoefereieisiefereoeoYyyyyYie0ireyYyoe0oreyYyCollege of Electrical and Information Engineering 电气与信息工程学院电气与信息工程学院 如果放大电路输入端也接有谐振回路如果放大电路输入端也接有谐振回路( (或前级放大器的输出或前级放大器的输出谐振回路谐振回路) )，那么输入导纳，那么输入导纳Y Yi i

3、并联在放大器输入端回路后并联在放大器输入端回路后( (假定耦假定耦合方式是合方式是全部接入全部接入) )，2. 2. 自激振荡的产生自激振荡的产生 ( (以输入导纳的影响为例以输入导纳的影响为例) )FieoefereieiYyYyyyyYLie1ie1iej CgyFFFjbgYCollege of Electrical and Information Engineering 电气与信息工程学院电气与信息工程学院 所谓所谓“谐振谐振”，就能量关系而言，是指：回路中，就能量关系而言，是指：回路中储存的能量是不变的，只是在电感与电容之间相互转储存的能量是不变的，只是在电感与电容之间相互转换；外加

4、电动势只提供回路电阻所消耗的能量，以维换；外加电动势只提供回路电阻所消耗的能量，以维持回路的等幅振荡。持回路的等幅振荡。 如果如果g= gs+ gie + gF 0，即整个回路的能量消耗为零，即整个回路的能量消耗为零，回路中储存的能量恒定，在回路中储存的能量恒定，在电感与电容之间相互转换，电感与电容之间相互转换，回路中的等幅振荡得以维持，回路中的等幅振荡得以维持，而不需外加激励。而不需外加激励。（自激振荡）（自激振荡）College of Electrical and Information Engineering 电气与信息工程学院电气与信息工程学院 如果反馈电导为负值，那么如果反馈电导为负

5、值，那么g g = = g gs s + + g gie1 ie1 + + g gF F = 0 = 0 可能可能存在，即发生自激振荡现象。存在，即发生自激振荡现象。3.3.自激产生的原因自激产生的原因( (以输入导纳的影响为例以输入导纳的影响为例) )FFoerefeFjbgYyyyYL 如果如果g= gs+ gie + gF 0，即整个回路的能量消耗，即整个回路的能量消耗为零，回路中储存的能量恒定，在电感与电容之间相互为零，回路中储存的能量恒定，在电感与电容之间相互转换，回路中的等幅振荡得以维持，而不需外加激励。转换，回路中的等幅振荡得以维持，而不需外加激励。College of Elec

6、trical and Information Engineering 电气与信息工程学院电气与信息工程学院 为了消除自激以及提高放大器的稳定性，下面确定产生为了消除自激以及提高放大器的稳定性，下面确定产生等幅自激振荡的条件。等幅自激振荡的条件。4. 4. 自激产生的条件自激产生的条件( (以输入导纳的影响为例以输入导纳的影响为例) ) oerefeiesisLYyyyyYYY等于回路谐振时，回路谐振时，g= gs+ gie + gF = 0= 01 refeoeiesyyYyyYL即分解为幅值和相位两个条件分解为幅值和相位两个条件1refeLoeiesyyYyyY幅值条件：n2refe21相位

7、条件：; 1jieSies1eyYyYY令; 2jLoeLoe2eYyYyYCollege of Electrical and Information Engineering 电气与信息工程学院电气与信息工程学院 refen221相位条件：不发生自激的条件不发生自激的条件，0)(jLoerefejiesLoerefeies2refe1eYyyyeyYYyyyyY1refeLoeiesyyYyyY幅值条件：0coscos 1Loerefe1iesFiesYyyyyYgggg回路谐振时，回路谐振时，g = gs + gie + gF = 0回路谐振时，回路谐振时，g= gs+ gie + gF 0

8、4. 4. 自激产生的条件自激产生的条件( (以输入导纳的影响为例以输入导纳的影响为例) )College of Electrical and Information Engineering 电气与信息工程学院电气与信息工程学院 1coscos121refeoeLiesrefeLoeiesyyggggyyYyyYS或稳定系数稳定系数 如果如果S1，放大器可能产生自激振荡；如果，放大器可能产生自激振荡；如果S 1，放，放大器不会产生自激。大器不会产生自激。 S越大，放大器离开自激状态就越远，越大，放大器离开自激状态就越远，工作就越稳定。工作就越稳定。4. 4. 自激产生的条件自激产生的条件( (

9、以输入导纳的影响为例以输入导纳的影响为例) )0coscos 1Loerefe1iesFiesYyyyyYggggCollege of Electrical and Information Engineering 电气与信息工程学院电气与信息工程学院 5. 5. 稳定性分析稳定性分析LoeiesYyyY假设放大器输入与输出回路相同，假设放大器输入与输出回路相同，21; oeLiesggggg即(包括谐振回路包括谐振回路)refen221相位条件：yygggg2refeoeLiescosS2cos)(refe2refeyyggggoeLiesreferefecos1)(2yyggggoeLies

10、1coscos21refeoeLiesyyggggSCollege of Electrical and Information Engineering 电气与信息工程学院电气与信息工程学院 5. 5. 稳定性分析稳定性分析referefe2cos12yygS ; 0 , ,femfeT因此实际上：由于工作频率gyff。，oreC90jy0rere0fe22SCygCollege of Electrical and Information Engineering 电气与信息工程学院电气与信息工程学院 5. 5. 稳定性分析稳定性分析;Afe0gyv;oeLiesggggg;gg re0fe02A

11、CSyvre0fe21CySg增益和稳定性为一对矛盾。增益和稳定性为一对矛盾。105通常，选S考虑到全部接入，即考虑到全部接入，即p p1 1= = p p2 2=1=1re0fe22SCygCollege of Electrical and Information Engineering 电气与信息工程学院电气与信息工程学院 如前所述，由于晶体管内存在如前所述，由于晶体管内存在y yrere的反馈，所以它是的反馈，所以它是一个一个“双向元件双向元件”。作为放大器工作时，。作为放大器工作时，y yrere的反馈作用的反馈作用可能引起放大器工作的不稳定。下面，讨论如何消除可能引起放大器工作的不稳

12、定。下面，讨论如何消除y yrere的反馈，变的反馈，变“双向元件双向元件”为为“单向元件单向元件”。这个过程称。这个过程称为为单向化单向化。A AF FCberbbCbcrbcrbevbercegm vbeA AF FCollege of Electrical and Information Engineering 电气与信息工程学院电气与信息工程学院 避免自激的最简单做法是在回路两端并接电阻，即增加损耗。避免自激的最简单做法是在回路两端并接电阻，即增加损耗。这就是这就是“失配法失配法”。 如果把负载导纳如果把负载导纳YL取得比晶体管取得比晶体管yoe大得多，即大得多，即YL yoe ，那么

13、输入导纳那么输入导纳iey不发生自激的条件不发生自激的条件，回路谐振时，回路谐振时，g= gs+ gie + gF 012re0fe2CygSFieoefereieiYyYyyyyYLCollege of Electrical and Information Engineering 电气与信息工程学院电气与信息工程学院 同理，如果把信号源导纳同理，如果把信号源导纳Ys取得比晶体管取得比晶体管yie大得多，那大得多，那么输出导纳么输出导纳 因此，所谓因此，所谓“失配失配”是指：信号源内阻不与晶体管输入是指：信号源内阻不与晶体管输入阻抗匹配；晶体管输出端负载阻抗不与本级晶体管的输出阻阻抗匹配；晶体管输出端负载阻抗不与本级晶体管的输出阻抗匹配。抗匹配。0ccosIVIYsierefeoeYyyyyoey 如果把负载导纳如果把负载导纳YL取得比晶体管取得比晶体管yoe大得多，即大得多，即YL yoe ，那么输入导纳那么输入导纳ieyFieoefereieiYyYyyyyYLCollege of Electrical and Information Engineering 电气与信息工程学院电气与信息工程学院 1refeLoeieSyyYyyYS稳定系数稳定系数 可知，当可知，当Ys yie 和和YL yoe ，稳定系数，稳定系数S大大增加。大大增加。 但同时但同时 ，增益必须减小