非线性电子线路课件

§0-1线性电子线路与非线性电子线路§0-2非线性电子线路在通信系统中的应用一、通信系统的框图二、无线电信号的特点：1.传递过程要处理的无线电信号类型2.无线电信号的表示方法●●时域中用数学表达式频域中用频谱表示无线电信号波长与频率满足绪论无线电波的波段划分表波段名称波长范围频率范围波段名称传播方式应用场合长波波段(LW)1000～10000m30～300KHz低频(LF)地波远距离通信中波波段(MW)100～1000m300～3000KHz中频(MF)地波，天波广播，通信，导航短波波段(SW)10～100m3～30MHz高频(HF)天波，地波广播，中距离通信超短波波段(VSW)1～10m30～300MHz甚高频(YHF)直线传播对流层散射移动通信，电视广播，调频广播，雷达导，航等分米波波段(USW)10～1000cm300～3000MHz超高频(UHF)直线传播散射传播通信，中继通信，卫星通信，电视广播，雷达厘米波波段(SSW)1～10cm3～30GHz特高频(SHF)直线传播中继通信，雷达，卫星通信毫米波波段(ESW)1～10mm30～300GHz极高频(EHF)直线传播微波通信，雷达●电磁波传播方式●调制与解调概念三、无线电通信调幅广播发射机、接收机组成与工作原理●发射机框图●接收机框图四、非线性电子线路功能1.实现能量转换的功能2.实现频谱（或频率）变换的功能§0-3本课程特点与要求一.特点二.要求下面请收看下页电视发射与接收系统的绪论视频（13分钟）第一章功率放大器§1-1功率放大器概述§1-2非谐振功率放大器§1-3谐振功率放大器

一、功放的任务与功率管安全工作条件§1-1功率放大器概述第一章功率放大器二、功率放大器的分类三、功率放大器能量关系一、功放的任务与功率管安全工作条件§1-1功率放大器概述PCmax≤PCMvCEmax≤V(BR)CEOiCmax≤ICM第一章功率放大器任务：功率管在安全工作的条件下，非线性失真在允许的范围内，高效率地输出大的功率。功率管安全工作的条件1.2.二、功率放大器的分类

1.按负载性质划分①非谐振功放（纯电阻性负载）②谐振功放（电抗性负载）2.按流通角划分甲类功放

●

电源供给功率●

集电极输出功率●

集电极平均管耗●集电极效率●

变压器传输效率●

放大器效率三、功率放大器能量关系丙类

高效率功放管子工作在开关状态●●乙类功放甲乙类功放●●一.变压器耦合甲类单管功率放大器§1-2非谐振功率放大器二、乙类推挽功率放大器三、桥式推挽功率放大器(BTL)四、集成功放及应用实例五、宽带高频功放和功率合成技术一.变压器耦合甲类单管功率放大器§1-2非谐振功率放大器各元件的作用交流负载RL’

▲若RT1=RT2=0,

▲若RT1≠

0，RT2≠0与交流放大器的区别原理电路●●●●则

RL’=n2RL,ηT=100%（或其中有一不为零）,RL’=RT1+n2（RT2+RL）

2.图解分析i)

确定工作点Qi)匹配：工作点Q处在交流负载线的中心充分激励（不匹配）：工作点确定→为获得最大输出功P‘omax(不失真)→对应最大激励信号时的状态iii)匹配并充分激励：最大输出功率Pomax>P‘

①匹配、充分激励的概念ii)a)求②分析其中，

omax（或）b)直流负载线●

设RT1=0,RE≈0即ROL≈0●

VCEQ=VCC-ICQ(RT1+RE)≈VCC（直线AB）

●

设Q处在交流负载线中点（即匹配）ii)交流负载线

vCE=VCEQ-IcmRL’

sinωt

iii)画出波形 iv)写出ic,vCE表达式其中：Vcm=IcmRL'电压利用系数（匹配充分激励时，ξ=1）(直线CD)●●电源供给功率集电极输出功率集电极平均管耗集电极效率3.能量估算■■■■①一旦电路确定，甲类单管功放PD为恒值。4.结论②匹配情况下，匹配负载值是唯一的；在匹配并充分激励的情况下，若vi=0,则Pcmax=PD

③

PO大小与交流负载RL’

及工作点Q有关

④

欲想提高Pomax主要受到PCM限制Pcmax=PD=2Pomax≤PCM→Pomax=Pcmax≤PCM

问题：功率小、损耗大、效率低▲

为保证输出电路波形不失真，应采用推挽电路形式5.甲类单管功放存在问题及解决途径原因：工作点设置太高解决思想方法：■■■1.变压器耦合乙类推挽电路二、乙类推挽功率放大器①原理电路及元件作用电路结构特点Tr2变压器上下感应原理

●●▲

工作点乙类工作状态②工作原理

在正弦信号激励下，基极、集电极的电流均是半个令VBE(on)=0,若v>VBE(on)，T导通，若v<VBE(on)，T截止正弦波,而集电极电压与负载电流均是完整的正弦波。Tr1完成两管交替导通，Tr2完成上下波形的合成，形成完整的正弦波。●●③图解分析提高P0max主要受到VBR(CEO)和ICM的限制⑤安全工作条件放大器总效率④能量估算●●●⑦存在问题及解决途径问题：解决途径去掉Tr2

→OTL电路

现象

原因：设VBE(on)=0，实际VBE(on)≠0

措施：对Tr1

，Tr2发射结适当加入正偏压⑥非线性失真—交叉失真（或交越失真）●●●●●①OTL电路i)类型：同型管，异型管●

共同点：①有公共负载

RL

②有两个电源

VCC

●

不同点：同型管构成的需两个激励源

异型管构成的只需一个激励源2.无输出变压器的互补推挽功放ii)互补对称的OTL电路及工作原理互补对称的OTL电路原理：图解分析●●iii)

OTL电路存在的问题直接耦合导致工作点漂移措施：a)在末级两管射极加入反馈电阻存在交叉失真采用形式:a)

R与D1,D2串联，使VB2B3≥VBE2(on)+VBE3(on)

难选择到互补对称管措施：采用复合管替代末级互补对称管

b)采用两级电压并联负反馈加一电阻R，R两端并联一只大容量的交流旁路电容，以保证R两端无交流压降，只有直流压降

c)恒压偏置电路b)措施：可在两管B2～B3之间加适当正偏压●●●不能充分利用末级互补对称管原因：推动级T1工作在甲类，ROL=R3>RΩ=R3//Ri3

措施：引入自举电路，使RΩ>ROL

iv)实际OTL电路举例（准互补对称的OTL电路）电路：优点a)克服工作点漂移加负反馈电阻R10,R11改善热稳定

▲采取两级电压并联负反馈

T6、R4、Rw构成恒压偏置，克服交叉失真

用复合管替代互补对称管，克服选管困难

引入自举电路,克服不能充分利用末级互补对称管▲b)c)d)●●●V)能量估算注意：RL为交流负载，Vi)调整静态VA=

（调R1,R3）波形出现交叉失真（调RP）●●●●●●ii)原理（与OTL电路相同）iii)与OTL不同：a)负载支路中去掉了一个大电容CL改成双电源正负供电b)调整：静态时，使VA=0V，IL=0

②OCL电路i)电路c)能量估算时，电源用

替代即可1.电路2.原理三、桥式推挽功率放大器(BTL)3.优缺点优点a)提高电源利用率b)适合低电源工作缺点a)电路难以对称b)转换效率低c)输入输出均勿接地点●●静态时v0＝0当输入vi时，在负载上输出v0＝2vi4.结论在电路参数相同情况下，它比OTL（或OCL）电路输出电压幅值增大两倍，输出功率增大四倍1.集成电路要求与特点要求：①大电容，大电阻，电感外接构成：四、集成功放及应用实例③晶体管数目不限②二极管用晶体管连接替代 2.举例：集成功率芯片例一

5G37集成芯片●内部电路框图工作原理T1，T2复合射随器T3，T4为复合管，作为推动级T5～T7提供输出级静态工作偏置T8～T12为末级准互补推挽OTL功放●●＊例二DG4100集成芯片内部电路●DG4100电路框图工作原理T1、T2差分输入级T3、R4、R5、T5组成分压电路T4、T7两级电流串联负反馈放大器T5、T6有源负载T8～T14互补对称OTL功放●●3.应用实例①用5G37实现电视伴音功率放大器②用5G37组成BTL电路③用LM380实现5W高频功放④用TDA2020实现20W高频功放五、宽带高频功放和功率合成技术1.传输线变压器

结构性能①结构与性能●●②工作原理:(1:1倒相器为例)前提条件:传输线理想无损耗，终端匹配（工程上）传输线变压器满足：端口电压相等（即v1=v2=v）流过传输线电流大小相等，方向相反(i1=－i2)例：1：1倒相器Ri

:RL=1:1vi=v，vo=－v③常用的传输线变压器i1：1倒相器ii1：1平衡与不平衡变换器a)1：1平衡变不平衡变换器b)1：1不平衡变平衡变换器

iiim：1传输线变压器

n:n个1:1个理想传输线变压器(n=0,1,2,…)

“1”:一根导线一般构成原则：n个1:1理想传输线变压器与一根短路线始端相串，终端相并构成m:1传输线变压器iv1：m传输线变压器

m=(1+n)2一般构成原则：n个1:1理想传输线变压器与一根短路线始端相并，终端相串构成1:m的传输线变压器

m=(1+n)2

其中④存在问题：阻抗比不能实现任意比值频带宽，谐波分量多，导致非线性失真可用平衡推挽电路抵消偶次谐波分量2.宽带功率合成技术②特点：

若有几个功放，每个功放对负载提供功率为P，则n个功放对负载提供功率为nP

n个功放之间彼此相互隔离，若其中一个损坏，不影响其他功放正常工作①宽带功率合成的涵义用传输线变压器构成混合网络（即用4:1或1:1传输线变压器构成混合的网络称为魔T型网络）作为功率放大器的级间耦合网络或多级这样放大器级连实现功率合成或分配的技术。●●●●③魔T型网络i用4:1或1:4传输线变压器构成的魔T型网络

a)结构b)理想魔T网络条件

设1:4或4:1特性阻抗为R，则理想魔T网络满足

有四个端口A、B、C、D，各端负载电阻为RA，RB，RC和平衡电阻RDC端称和端（∑）D端称差端（Δ）又称平衡端●●魔T网络等效为：ii用两个1:1传输线变压器构成的魔T网络

a)结构

b)理想魔T网络条件设1:1传输线变压器的特性阻抗为R，则理想魔T网络满足

iii)理想魔T网络性能示意图：a)功率合成同相功率合成反相功率合成

b)

功率分配

同相功率分配

反相功率分配根据分配原理还可实现三分配、六分配等，也可实现四分配、八分配等●●●●iv)

举例：有一个内阻为Rg的信号源vg，试设计一个三●用三个魔T络构成。●

Tr2、Tr3魔T网络，A、B端负载是不同，流过电流也不同。

设计一:▲设计考虑●因是同相分配器，功率分配器。所以应将信号源加到魔T网络的C端

则：

设计二：试用1：1传输线变压器构成的魔T网络设计一个功率三分配器。（请同学课后设计）▲

确定各电阻值上图中§1-3谐振功率放大器

一、概述二、丙类谐振功率放大器三、丙类谐振功放工作状态的分析四、谐振功率放大器线路

五、晶体管倍频器*六、高效率功率放大器§1-3谐振功率放大器

1.引入谐振功放的必要性2.谐振功率放大器的分类：●线性谐振功放(或或)

放大已调幅波

●丙类谐振功放()

放大高频等幅波——载波、调频波、调相波等

●高效率功放（,功率管工作在开关状态）一、概述二、丙类谐振功率放大器1.原理电路及各元件作用

●

原理电路

Lr、Cr：输出并谐回路谐振电阻C1、C2：高频旁路电容与隔直作用●

Lr、Cr并谐回路的作用：选频；完成阻抗匹配●实际电路输入回路中有输入谐振回路L1C1，并联谐振电阻为Re1Re2.工作原理：①在vs产生激励电流为is=Ismcosωt作用下,看各极电压电流波形:

●

ic的波形为一串余弦脉冲……称为电流分解分数●

ib的波形为一串余弦脉冲

●

工作原理描述：在is为余弦信号的激励下，丙类谐振

●

vce的波形为余弦波

因负载是具有选频作用的Lr、Cr并谐回路；

所以

vce=Vcm

cosωt

（其中Vcm=Ic1mRe）其中功放的ib，ic均是余弦脉冲，而vb,vc是完整的余弦波。（因为输入输出均为LC选频网络）●

管外特性方程：●

vb的波形为余弦波

vBE=VBB+vb=VBB+(Ism-Ib1m)Re1cosωt=VBB+Vbmcosωt

②结论：3.

能量关系

●●●●●若，则称波形系数，三、丙类谐振功放工作状态的分析1.工作状态的划分方法2.如何求动态线①依据：管外特性方程②方法：近似静态特性分析方法③动态线与波形：●

定义：若

不变，放大器随

变化的特性④结论：●

动态线由一根曲线（因负载是电抗性质）与一根线段构成，动态线与横轴交在小于VCC地方（因）●

集电极电流是一串余弦脉冲（或一串凹陷脉冲）●

过压状态电流出现凹陷原因是集电极负载是谐振回路所致3.工作状态分析讨论

对工作状态的影响①负载特性称为负载特性。●

负载特性分析●

画出负载特性曲线：●

结论：实际负载应取在弱过压状态。（因

趋近

可见Ic1m、IC0在欠压区下降慢，在过压区明显下降；Vcm变化趋势却相反最小值，功率管最安全，仍提高、P0

也较大）②调制特性i

集电极的调制特性

●

定义：若不变，放大器随的变化特性。

●

集电极调制特性分析●

画出调制特性曲线●

结论：欲想改变VCC能有效控制VCm实现集电极调制，则放大器应工作在过压状态；集电极调制特性是实现集电极调幅的原理依据。（集电极调幅参阅高电平调制电路）ii基极的调制特性●

定义：若不变，放大器随的变化特性。●

基极调制特性分析●

画出调制特性曲线改变欲想有效控制实现基极调制，则放大器应工作在欠压状态；基极调制特性是实现基极调幅的原理依据。（因基极调幅非线性失真大；需激励信号功率大；所以一般不采用）●

结论：

iii集电极调幅与基极调幅a)集电极调幅电路：；丙类谐振功放的集电极调制特性是实现集电极调幅的原理依据。

▲

电压电流波形▲

电路工作原理

▲

平均功率b)基极调幅电路▲

电路与工作原理其中(PD)0

、(PO)0

、(PC)0是载波状态功率;丙类谐振功放的基极调制是基极调幅的原理依据③放大特性定义：若VCC、VBB、Re不变，放大器随Vbm变化特性。▲

平均功率式中(PD)0

、(P0)0、(PC)0是载波状态平均功率●●

放大特性分析●画出放大特性曲线●

结论欲想改变Vbm有效控制Vcm实现放大，则放大器应工作在欠压状态；它可以放大高频等幅波（载波、调频波、调相波）欲想改变Vbm，使Vcm基本不变实现限幅，则放大器应工作在过压状态。四、谐振功率放大器线路

1.直流馈电馈电原则：●

对直流呈短路●

对基波分量呈现最大阻抗①集电极馈电（串馈、并馈）若功率管C-E结、、

LC回路三者是串联(或并联)，则称为集电极串馈（或并馈）电路●

集电极串、并馈●

对其他谐波分量基本呈现短路●

按电流流通路径划分馈电电路形式集电极馈电电路基电极馈电电路电路形式●

串并馈电电路的异同点ii不同点：

并馈：LC回路两端均是直流低电位端，且有一端接地；

串馈：LC回路两端均是直流高电位端，且没有一端接地；馈电附加元件（LC

、）

并馈：LC

、加在LC回路高电位端，造成分布参数并到LC回路上，影响频率稳定。串馈：LC

、加在LC回路低电位端，不影响频率稳定。▲▲▲▲

i共同点：供电效果相同；均是接在高频电位的地电位端。●

常用基极馈电电路

②基极馈电若功率管的发射结、vi、VBB三者是串联（或并联），则称为基极串馈（或并馈）电路。●

基极馈电形式:有串馈与并馈两种形式③自给反偏压电路的作用●

放大器中引入自给反偏压是稳定工作点。●丙类谐振功放引入基极自给反偏压是稳定工作状态，克服非线性失真●振荡器中自给偏压的作用是稳定输出电压的振幅。●

切不可在乙类变压器耦合推挽功率放大电路或线性谐振功2.匹配网络①对输出匹配网络的要求●

将外接RL转化成功率管集电极要求的匹配负载Re。●

选出基波分量，滤除谐波分量。用、

描述滤波性能。率放大电路中加自给反偏压电路，否则可能导致非线性失真②设计LC匹配网络的基本依据——串并支路阻抗变换公式③常用匹配网络设计iL形匹配网络●

定义：用两个异型电抗连接成L形●

结构：ii）π形匹配网络设计●

定义：用两个同性抗和一个异性抗连接成π形网络。●

结构：●

设计举例：（如图所示L形网络，已知，且求xs、xp）●

设计实现的条件π型变成二个L形第二个L形把RL变换为假想电阻Rs

第一个L形把RS变换为匹配电阻Re

（a）变换原则（b）设计方法已知：RL、Re

，求实现条件：；已知、确定，但、不是唯一的选择，可以合理组合使、

达到最佳状态的匹配网络，所以π型网络得到广泛应用。●

结论：iiiT形匹配网络设计

●

定义：用两个同性质的电抗与一个异形电抗连接成T形网络

●

结构形式：●

设计与实现条件：

a）设计原则第二个L形假想电阻第一个L形匹配电阻T形两个L形若串臂为两个同性电抗，则并臂分成两个同性电抗若半臂为异性电抗，则并臂分成两个异性电抗●

结论：

b）设计方法：已知、，求实现条件：；已知、确定，但、不是唯一的选择，可以合理组合，使达到最佳状态、所以滤波性能好，得到了广泛应用。*iv）互感耦合双调谐回路（r‘是RL反映到一次回路等效电阻）●

互感耦合双调谐回路如下图所示●

设计思想方法求：L1、C1

、L2、C2已知：RL、Re

、ω，耦合系数k，为了兼顾回路效率3.谐振功放应用实例例一50MHz，25W谐振功放例二160MHz，10W谐振功放例三175MHz，10WVMOS管谐振功放例四470MHz，4～14W谐振功放4.

功率放大器调谐和调整①调谐调谐是把负载回路调到谐振状态为保护晶体管，把电源电压降到～，使放大器在过压状态下进行调谐，并适当减小输入激励信号幅度，待调好后再一一恢复到额定值。●●调谐电路举例●电路

方法▲▲五、晶体管倍频器1.倍频器类型●

晶体管倍频器（几十MHz以下）●

参量倍频（100兆周以上）2.晶体管倍频原理电路、工作状态及其特点

●

与丙类谐振功放相似

●

不同点在于LrCr谐振在②工作状态：a）需很大的激励功率，使功率管增益明显下降b）晶体管进入饱和区输出阻抗明显降低，致使●

应工作在欠压或临界状态●

一般不工作在过压状态的原因：①电路：下降，严重影响滤波能力③特点：

●

谐振在nωs上，n不宜过大，否则电流太小

●

LC选频网络选出nωs分量，滤除大于或小于nωs的分量，若若●

高的倍频可以用n个二倍频或三倍频电路级连●

采用推挽电路：

a）若输出电流差分，可实现奇数倍频

b）若输出电流之和，可实现偶数倍频④电路：LC回路难以选择，所以n一般为2或3。要求滤波条件苛刻。n一般采取2或3，不宜过大，否则会导致：*六、高效率功率放大器1.丁类功率放大器①电压开关型电路●

电路●

工作原理：主要波形如下●

功率与效率②电流开关型电路●

电路●

工作原理：主要波形●

功率与效率2.戊类功率放大器●

电路●

工作原理：各类波形§2-1概述第二章正弦波振荡器§2-2反馈振荡器的工作原理§2-4、晶体振荡器§2-3、LC正弦波振荡器§2-5RC振荡器和开关电容振荡器§2-1概述一、振荡器的功能二、振荡器分类三、反馈振荡器的含义与用途§2-1概述一、振荡器的功能

无输入信号情况下，将直流电源的能量转换成按特定频率变化的交流信号的能量二、振荡器分类第二章正弦波振荡器1.含义：2.用途：凡是从输出信号中取出一部分反馈到输入端作为输入信号，无需外部提供激励信号,能产生等幅正弦波输出称为正反馈振荡器电子设备高频加热设备医疗仪器发射机(载波频率fC）接收机（本地振荡频率fL）仪器仪表振荡源数字系统时钟信号三、反馈振荡器的含义与用途§2-2反馈振荡器的工作原理一、构成框图二、工作原理:包括平衡条件、起振条件、稳定条件§2-2反馈振荡器的工作原理一、构成框图

回归比（环路增益）主网络电压增益为：正反馈网络反馈系数为●●●二、工作原理:包括平衡条件、起振条件、稳定条件1.平衡条件当<1时为负反馈放大器因为放大器转换为振荡器所以，振荡器平衡条件：

即振幅平衡条件：相位平衡条件：2.起振条件自给偏置电路起振物理过程●●起振条件即3.稳定条件幅度稳定条件：相位稳定条件：振幅起振条件：相位平衡条件：●●●4.结论起振条件：

,平衡条件:,

其中稳定条件:,;其中A表示平衡点①正弦振荡器工作原理包括②平衡时，起振时

则Avo>Av说明起振时Avo最大，永远大于平衡时Av；③振荡器的静态工作点应设计在软激励状态（即放大区略偏向截止方向）；④若从起振到稳幅是由晶体管伏安特性的非线性和自给反偏压电路共同作用的结果，则称为内稳幅；

判断振荡器是否可能振荡——首先看电路供电是否正确；二是看是否满足相位平衡条件。

判断振荡器是否能起振——在满足相位平衡的条件下，还得判断是否满足振幅起振条件⑤判断若是外电路作用达到稳幅，则称为外稳幅●●§2-3、LC正弦波振荡器一、变压器耦合LC正弦振荡器二、三点式LC振荡器三、差分对管LC振荡器和集成LC正弦振荡器四、LC振荡器频率稳定度五、改进型三点式振荡器§2-3、LC正弦波振荡器一、变压器耦合LC正弦振荡器1.电路2.工作原理3.结论

是否能起振，在同名端标向正确的前提下，取决于变压器是否有足够的耦合量M，是否可能振荡，取决于变压器正确的同名端标向

正反馈系数，振荡教频率

●●●二、三点式LC振荡器1.定义：用LC并联谐振回路作为选频和移相网络的振荡器LC回路有三个抽头，分别与晶体管三个电极相连。2.构成原则：与射极相连的是同性质电抗，不与射极相连的是异性质电抗（可以证明满足相位平衡条件）3.工作原理：若电路设计正确（即处于软激励状态）,假设能起振，即可到达平衡并满足稳定条件。由此可见对三点式振荡器工作原理的讨论,归结为求振荡器是否满足振幅起振的问题。4.举例：求振幅起振思想方法振幅起振条件应满足：其中：==表示输出等效电导（集电极对地等效电导）即求共基电容三点式振荡器振幅起振条件电路●●●表示输入等效电导（基极b对地等效电导）5.

结论：判断三点式振荡器是否可能振荡的方法：在电路供电正确前提下，判断电路是否满足三点式电路的构成原则。

无论是什么形式的三点式振荡器——振幅的起振条件均应满足：所不同的仅仅是、、由不同的电路求得的值也不相同。即=●●分别求出、、:例如：共发电容三点式电路振荡角频率ωosc=1/

不宜太大也不宜太小，否则导致停振。振幅起振条件：●●●●(若Re=RL)，（）三、差分对管LC振荡器和集成LC正弦振荡器1、差分对管振荡器①电路与元件作用元件作用T1、T2差分对管C1L1振荡回路Reo为L1C1并谐电阻Cc高频隔直耦合电容RB构成基极电流回路CB旁路电容Io为恒流源电路●●②电路特点T1与T2的基极与T2的集电极、T1

的基极均是直流同电位，波形好，谐波少。a)T1的C-B与T2的C-B接LC并谐回路，T1的C-E与的C-E之间良好匹配。b)③因为vi与vo同相，vc与vf同相，所以vi与vf同相，只要能起振，就可以达到平衡。a)工作原理b)振幅稳定是在T2截止时实现，LC回路Q值稳定，使振幅稳定性好，频率稳定度高。求出振幅起振条Io>4VT/RL，其中RL=RB//Reo//2rbe，RL一定，可见只要选择合适的Io即可起振。c)L1C1为选频移相网络，一定可以满足相位稳定条件，所以该电路满足振荡器的起振、平衡和稳定条件芯片内部电路图①E1648芯片2、集成振荡器●●内部电路工作原理②集成运放振荡器构成原则：与同相端相连为同性抗，不与同相端相连为异性抗。举例：运放电感三点式振荡器●●四、LC振荡器频率稳定度1.频率稳定度基本概念①与、、有关i，不变，变a)不变，变2.

频率稳定度的分析b)不变，变化ii，不变，变a)不变，变

b)不变，变化iii，不变，变②结论：3.提高频率稳定度的措施：减少外界因素的影响提高回路标准性五、改进型三点式振荡器1.与什么因素有关？因电感L值固定，要减少极间电容对回路的影响，所以应提高回路电容值，又不影响振荡性能。●●●●2.改进型振荡器①克拉泼振荡器a)电路L不变，提高C1、C2的值，减小极间电容影响，仍然

条件：不变b)提高频率稳定度的分析：

但C3不宜太小，否则导致停振，所以克拉泼振荡器是为固定频率的振荡器。极间电容引起回路电容变化了L不变时，●●●●变化量

为可调②西勒振荡器a)电路L不变，提高C1、C2值，减小极间电容影响，保持不变=b)做成频率可调的振荡器。，§2-4、晶体振荡器一、概述二、晶体振荡电路频率稳定度很高，约；§2-4、晶体振荡器一、概述1.定义：用石英晶体谐振器控制并稳定高频振荡频率的振荡器称为晶体振荡（简称晶振）优点：Qq很高，约；2.石英晶体性能特点①物理性能i稳定性好：ii具有压电效应：ⅳ

泛音效应若，压电效应较强，称n

为n次泛音（一般采用三次或五次泛音）

iii振荡频率若，压电效应最强，称为基频②电性能：i做一个实验:电流滞后电压；电流最大，呈纯阻；电流超前电压；可见石英晶片等效的串联谐振回路。●●●若在石英晶片两端加一信号源，观察流过晶体的电流与它二端电压的关系现象结论：b)性能一般Lq：几毫亨～几百亨Cq：10-4pF～

10-1pFrq：几十Ω～几百Ω支架电容C0为几皮法i)Qq

很高，ii)接入系数n很小iii)具有电抗特性当时，电抗x=0呈串联谐振，等效一根短路线，在串联型晶振电路中等效短路元件；当时，电抗x=∞呈并谐，等效开路；当时，电抗x<0呈容性；当时，电抗x>0呈感性，在晶振电路中等效,因为感性区狭窄，电抗性性陡；对频率的变化具有极灵敏的补偿能力。所以在晶振电路中，晶体选择感性区，它等效一个电感元件。▲▲▲▲●结论电感元件二、晶体振荡电路1.并联型晶振电路：晶体等效L①

皮尔斯振荡器（JT

等效电容三点式中的电感）例如：b)密勒振荡器（JT等效电感三点式中的一个电感）使LC呈电感L'例如：2、串联型晶振电路：有两种电路类型例如电路一：等效短路元件，JT例如电路二：§2-5RC振荡器和开关电容振荡器一、RC移相网络二、RC振荡电路*三、开关电容振荡器§2-5RC振荡器和开关电容振荡器一、RC移相网络1.RC超前型网络2.RC滞后型网络3.RC串并联选频网络二、RC振荡电路1.RC超前型振荡器构成：反相放大器+三节RC超前型网络2.RC滞后型振荡器3.RC串并联选频网络振荡器（文氏电桥振荡器）①桥路平衡时：其中：

②只有时才能保证起振即，也就是

其中：，*三、开关电容振荡器1.开关电容开关电容振荡器是由MOS开关、MOS电容和MOS运算放大器构成的①MOS开关：是利用工作在可变电阻区的压控电阻特性，构成性能优良的模拟开关例如N沟道MOS管开关2.开关电容振荡器②MOS电容：采用MOS技术制作电容，称为MOS电容③MOS运算放大器构成：输入级(差动放大)中间驱动级(含频率补偿和

电平移位)输出级(射随级)①开关电容文氏电桥振荡器②移项式开关电容振荡器*§2-6负阻振荡器*§2-7寄生振荡和间歇振荡§2-1概述第二章正弦波振荡器§2-2反馈振荡器的工作原理§2-4、晶体振荡器§2-3、LC正弦波振荡器§2-5RC振荡器和开关电容振荡器§2-1概述一、振荡器的功能二、振荡器分类三、反馈振荡器的含义与用途§2-1概述一、振荡器的功能

无输入信号情况下，将直流电源的能量转换成按特定频率变化的交流信号的能量二、振荡器分类第二章正弦波振荡器1.含义：2.用途：凡是从输出信号中取出一部分反馈到输入端作为输入信号，无需外部提供激励信号,能产生等幅正弦波输出称为正反馈振荡器电子设备高频加热设备医疗仪器发射机(载波频率fC）接收机（本地振荡频率fL）仪器仪表振荡源数字系统时钟信号三、反馈振荡器的含义与用途§2-2反馈振荡器的工作原理一、构成框图二、工作原理:包括平衡条件、起振条件、稳定条件§2-2反馈振荡器的工作原理一、构成框图

回归比（环路增益）主网络电压增益为：正反馈网络反馈系数为●●●二、工作原理:包括平衡条件、起振条件、稳定条件1.平衡条件当<1时为负反馈放大器因为放大器转换为振荡器所以，振荡器平衡条件：

即振幅平衡条件：相位平衡条件：2.起振条件自给偏置电路起振物理过程●●起振条件即3.稳定条件幅度稳定条件：相位稳定条件：振幅起振条件：相位平衡条件：●●●4.结论起振条件：

,平衡条件:,

其中稳定条件:,;其中A表示平衡点①正弦振荡器工作原理包括②平衡时，起振时

则Avo>Av说明起振时Avo最大，永远大于平衡时Av；③振荡器的静态工作点应设计在软激励状态（即放大区略偏向截止方向）；④若从起振到稳幅是由晶体管伏安特性的非线性和自给反偏压电路共同作用的结果，则称为内稳幅；

判断振荡器是否可能振荡——首先看电路供电是否正确；二是看是否满足相位平衡条件。

判断振荡器是否能起振——在满足相位平衡的条件下，还得判断是否满足振幅起振条件⑤判断若是外电路作用达到稳幅，则称为外稳幅●●§2-3、LC正弦波振荡器一、变压器耦合LC正弦振荡器二、三点式LC振荡器三、差分对管LC振荡器和集成LC正弦振荡器四、LC振荡器频率稳定度五、改进型三点式振荡器§2-3、LC正弦波振荡器一、变压器耦合LC正弦振荡器1.电路2.工作原理3.结论

是否能起振，在同名端标向正确的前提下，取决于变压器是否有足够的耦合量M，是否可能振荡，取决于变压器正确的同名端标向

正反馈系数，振荡教频率

●●●二、三点式LC振荡器1.定义：用LC并联谐振回路作为选频和移相网络的振荡器LC回路有三个抽头，分别与晶体管三个电极相连。2.构成原则：与射极相连的是同性质电抗，不与射极相连的是异性质电抗（可以证明满足相位平衡条件）3.工作原理：若电路设计正确（即处于软激励状态）,假设能起振，即可到达平衡并满足稳定条件。由此可见对三点式振荡器工作原理的讨论,归结为求振荡器是否满足振幅起振的问题。4.举例：求振幅起振思想方法振幅起振条件应满足：其中：==表示输出等效电导（集电极对地等效电导）即求共基电容三点式振荡器振幅起振条件电路●●●表示输入等效电导（基极b对地等效电导）5.

结论：判断三点式振荡器是否可能振荡的方法：在电路供电正确前提下，判断电路是否满足三点式电路的构成原则。

无论是什么形式的三点式振荡器——振幅的起振条件均应满足：所不同的仅仅是、、由不同的电路求得的值也不相同。即=●●分别求出、、:例如：共发电容三点式电路振荡角频率ωosc=1/

不宜太大也不宜太小，否则导致停振。振幅起振条件：●●●●(若Re=RL)，（）三、差分对管LC振荡器和集成LC正弦振荡器1、差分对管振荡器①电路与元件作用元件作用T1、T2差分对管C1L1振荡回路Reo为L1C1并谐电阻Cc高频隔直耦合电容RB构成基极电流回路CB旁路电容Io为恒流源电路●●②电路特点T1与T2的基极与T2的集电极、T1

的基极均是直流同电位，波形好，谐波少。a)T1的C-B与T2的C-B接LC并谐回路，T1的C-E与的C-E之间良好匹配。b)③因为vi与vo同相，vc与vf同相，所以vi与vf同相，只要能起振，就可以达到平衡。a)工作原理b)振幅稳定是在T2截止时实现，LC回路Q值稳定，使振幅稳定性好，频率稳定度高。求出振幅起振条Io>4VT/RL，其中RL=RB//Reo//2rbe，RL一定，可见只要选择合适的Io即可起振。c)L1C1为选频移相网络，一定可以满足相位稳定条件，所以该电路满足振荡器的起振、平衡和稳定条件芯片内部电路图①E1648芯片2、集成振荡器●●内部电路工作原理②集成运放振荡器构成原则：与同相端相连为同性抗，不与同相端相连为异性抗。举例：运放电感三点式振荡器●●四、LC振荡器频率稳定度1.频率稳定度基本概念①与、、有关i，不变，变a)不变，变2.

频率稳定度的分析b)不变，变化ii，不变，变a)不变，变

b)不变，变化iii，不变，变②结论：3.提高频率稳定度的措施：减少外界因素的影响提高回路标准性五、改进型三点式振荡器1.与什么因素有关？因电感L值固定，要减少极间电容对回路的影响，所以应提高回路电容值，又不影响振荡性能。●●●●2.改进型振荡器①克拉泼振荡器a)电路L不变，提高C1、C2的值，减小极间电容影响，仍然

条件：不变b)提高频率稳定度的分析：

但C3不宜太小，否则导致停振，所以克拉泼振荡器是为固定频率的振荡器。极间电容引起回路电容变化了L不变时，●●●●变化量

为可调②西勒振荡器a)电路L不变，提高C1、C2值，减小极间电容影响，保持不变=b)做成频率可调的振荡器。，§2-4、晶体振荡器一、概述二、晶体振荡电路频率稳定度很高，约；§2-4、晶体振荡器一、概述1.定义：用石英晶体谐振器控制并稳定高频振荡频率的振荡器称为晶体振荡（简称晶振）优点：Qq很高，约；2.石英晶体性能特点①物理性能i稳定性好：ii具有压电效应：ⅳ

泛音效应若，压电效应较强，称n

为n次泛音（一般采用三次或五次泛音）

iii振荡频率若，压电效应最强，称为基频②电性能：i做一个实验:电流滞后电压；电流最大，呈纯阻；电流超前电压；可见石英晶片等效的串联谐振回路。●●●若在石英晶片两端加一信号源，观察流过晶体的电流与它二端电压的关系现象结论：b)性能一般Lq：几毫亨～几百亨Cq：10-4pF～

10-1pFrq：几十Ω～几百Ω支架电容C0为几皮法i)Qq

很高，ii)接入系数n很小iii)具有电抗特性当时，电抗x=0呈串联谐振，等效一根短路线，在串联型晶振电路中等效短路元件；当时，电抗x=∞呈并谐，等效开路；当时，电抗x<0呈容性；当时，电抗x>0呈感性，在晶振电路中等效,因为感性区狭窄，电抗性性陡；对频率的变化具有极灵敏的补偿能力。所以在晶振电路中，晶体选择感性区，它等效一个电感元件。▲▲▲▲●结论电感元件二、晶体振荡电路1.并联型晶振电路：晶体等效L①

皮尔斯振荡器（JT

等效电容三点式中的电感）例如：b)密勒振荡器（JT等效电感三点式中的一个电感）使LC呈电感L'例如：2、串联型晶振电路：有两种电路类型例如电路一：等效短路元件，JT例如电路二：§2-5RC振荡器和开关电容振荡器一、RC移相网络二、RC振荡电路*三、开关电容振荡器§2-5RC振荡器和开关电容振荡器一、RC移相网络1.RC超前型网络2.RC滞后型网络3.RC串并联选频网络二、RC振荡电路1.RC超前型振荡器构成：反相放大器+三节RC超前型网络2.RC滞后型振荡器3.RC串并联选频网络振荡器（文氏电桥振荡器）①桥路平衡时：其中：

②只有时才能保证起振即，也就是

其中：，*三、开关电容振荡器1.开关电容开关电容振荡器是由MOS开关、MOS电容和MOS运算放大器构成的①MOS开关：是利用工作在可变电阻区的压控电阻特性，构成性能优良的模拟开关例如N沟道MOS管开关2.开关电容振荡器②MOS电容：采用MOS技术制作电容，称为MOS电容③MOS运算放大器构成：输入级(差动放大)中间驱动级(含频率补偿和

电平移位)输出级(射随级)①开关电容文氏电桥振荡器②移项式开关电容振荡器*§2-6负阻振荡器*§2-7寄生振荡和间歇振荡第三章模拟相乘器和混频器§3-1模拟相乘器§3-2混频器§3-1模拟相乘器一、基本特性二、

模拟相乘器的实现方法三、二极管相乘器四、晶体管相乘器五、集成模拟相乘器六.电流模相乘器七.集成MOS模拟相乘器八.相乘器的应用第三章模拟相乘器和混频器§3-1模拟相乘器一、基本特性1.基本概念含义：可实现任意两个互不相关模拟信号相乘的三端口的非线性电子器件

（AM为相乘增益，亦称比例系数或标尺因子）工作区域单象限二象限四象限2．传输特性直流和低频传输特性零输入响应：零输入状态时，是非零的输出，存在误差电压（输出失调电压和馈通误差电压）●直流传输特性（一个输入为直流时）●平方律特性（）●非线性传输特性正弦信号传输特性3．误差分析误差引起误差原因：二．模拟相乘器的实现方法二极管相乘器技术●四分之一相乘技术●三角波相乘技术●对数反对数相乘技术●脉冲高度宽度的相乘技术●可变跨导的相乘技术（晶体管）●三、二极管相乘器(二极管平衡相乘器、二极管双平衡（环形）相乘器)1．分析方法――开关函数分析余弦型若i单向正相余弦开关函数

ii单向反相余弦开关函数iii双向开关函数正弦型若i单向正相正弦开关函数ii单向反相正弦开关函数iii双向开关函数★大信号控制二极管开关工作，二极管等效导通电阻RD与开关K串联。2.二极管平衡相乘器电路及特点电路●

特点：●v1(t)=V1msinω1tv2(t)=V2msinω2ta)D1、D2为近似理想开关二极管

b)v1同相加到D1、D2上，v2反相加到D1、D2上

c)Tr1二次与Tr2一次绕组具有中心抽头，并上下严格对称

d)电流差分输出i=iD1-

iD2

工作原理

V1m>>V2m

V1m>>VD(on)

v1控制D1、

D2开关工作若v1>0，D1、D2导通；若v1<0，D1、D2截止根据等效电路，可以列出回路方程求得●●

实现相乘条件应在RL两端并上LC带通滤波器

(满足中心频率谐振在

)

3.二极管双平衡相乘器（环形相乘器）电路及特点在负载上选出●●输出电压

电路：

特点：

iD1-D4理想开关二极管

iiTr1次级Tr2初级具有中心抽头，上下严格对称iiiv1同相，v2反相加到D1、D2或D3、D4上iv差分输出●●工作原理实现相乘条件：在RL两端并上LC带通滤波器（满足中心频率谐振在）●●●●4.二极管环形组件相乘器：★二极管环形相乘器与平衡相乘器相比不仅频谱更纯净，而且相乘效率提高一倍，得到了广泛应用，所以把环形电路接成环形电路组件。

电路：●工作原理由同学自己完成。●●四.晶体管相乘器

1．差分特性分析法

电路：●差分特性，●●●对近似方法

①若V1m<26mv，

②若26mv<V1m<260mv

③若V1m≥260mv，双曲正切函数表示欲实现理想相乘时存在的问题:a)相乘增益与温度T成反比（即AM∝）不稳定

b)动态范围受V1m<26mv的限制2．单差分对管相乘器

电路

工作原理

●●

分别在V1m<26mv、26mv<V1m<260mv、V1m>260mv时，对进行频谱分析讨论,通过LC带通滤波器（中心频率谐振在

,3dB带宽为2），即可实现

不失真的相乘。●●iV1m>26mv,V2m>26mv无意义，说明必须为小信号a)

交叉地加到T1、

T2与T3、T4基极上特点b)

i=iI-iII差分输出

工作原理分类讨论

电路：3．双差分对管相乘器①电路及其特点●●●●iiV1m<26mv,V2m<26mv实现近似理想相乘iii26mv<V1m<260mv,V2m<26mvivV1m≥260mv,V2m<26mv输出i经LC带通滤波器，（中心频率谐振在,）可实现不失真的相乘欲实现理想相乘时存在的问题：i实现理想相乘,要受到V1m<26mv，V2m<26mv的限制ii相乘增益与温度T2成反比（即AM∝）4．三差分对管相乘器（线性化四象限可变跨导相乘器或模拟相乘器）目的：扩大的动态范围，实现任意两个模拟信号的相乘。

框图：●●电路●

流控吉尔伯特电路电路（由T1～T4、T7、T8构成）v'=vBE7–vBE8实现：●●

电压—电流线性变换器电路实现：

；实现方法：分别在差分对管T5

、T6

与T9、T10的两个射极间分别加一个大电阻RE2与RE1,实现深度负反馈；优点：a)实现任意两个模拟信号的相乘b)AM=4Rc/Io’RE1RE2与T无关，所以电路特性稳定

实现相乘条件：，结论：；

●3)●●●●五、集成模拟相乘器1.MC1596

相乘器(或XFC1596)2.MC1595(或BG314）相乘器

电路与工作原理●

内部电路

外部连接图

工程估算

已知：估算：（设计）a)RE1,RE2:估算时，

工作原理：

v0=AMv1v2，●●●●其中d)R3,R13:e)Rk:c)估算+VCC,-VEE：从V2max,-V2max分别往上，往下估算，遇C-B结，用2.5V估算，遇B-E结用0.7V估算，加适当的裕量即可。b)Rc:

调零技术（调整）电路：(F007为单位倒相增益放大器)调整：在输出端接示波器（或计数器）i)调零：零输入状态下，使。反复调）

ii)调AM

:

调