《高频电子线路》课程教学资源（PPT课件讲稿）第4章 正弦波振荡器

◇第4正弦波振荡器 第4章正弦波振荡器 41反馈振荡器的原理 42LC振荡器 43频率稳定度 44LC振荡器的设计考虑 45石英晶体振荡器 4.6振荡器中的几种现象 47RC振荡器 48负阻振荡器 思考题与习题

第4章 正弦波振荡器 第4章 正弦波振荡器 4.1 反馈振荡器的原理 4.2 LC振荡器 4.3 频率稳定度 4.4 LC振荡器的设计考虑 4.5 石英晶体振荡器 4.6 振荡器中的几种现象 4.7 RC振荡器 4.8 负阻振荡器 思考题与习题

◇第4正弦波振荡器 引言: 1.(正弦波)振荡器-能在没有激励信号的情况下产 生 (正弦波信号)周期性振荡信号的电子线路。用于广 播、电视、通信设备、各种信号源等,是核心组成部 分之 2振荡器是一种能量转换器-自动将直流电源供给的 功率转换为指定频率和振幅的交流信号功率输出 3振荡器的分类一反馈型振荡器和负阻型振荡器 正弦波振荡器和非正弦波振荡器 LC振荡器、晶体振荡器、RC振荡器

第4章 正弦波振荡器 引言： 1.（正弦波）振荡器---能在没有激励信号的情况下产 生 （正弦波信号）周期性振荡信号的电子线路。用于广 播、电视、通信设备、各种信号源等，是核心组成部 分之一。 2.振荡器是一种能量转换器---自动将直流电源供给的 功率转换为指定频率和振幅的交流信号功率输出。 3.振荡器的分类---反馈型振荡器和负阻型振荡器 正弦波振荡器和非正弦波振荡器 LC振荡器、晶体振荡器、RC振荡器

◇第4正弦波振荡器 41反馈振荡器的原理 411反馈振荡器的原理分析 反馈型振荡器--由放大器和反馈网络组成的一个闭合环路。 放大器-通常是以某种选频网络(如振荡回路)作负载,是一调 谐放大器 反馈网络-一般由无源器件组成的线性网络。为了能产生自 激振荡,必须有正反馈-反馈到输入端的信号和放大器输入 端的信号相位相同。 U (s) U,(s) 放大器 U(S 0 K(s U;(s) 图4-1反馈型振 荡器原理框图 反馈网络 F(S)

第4章 正弦波振荡器 4.1.1 反馈振荡器的原理分析 反馈型振荡器----由放大器和反馈网络组成的一个闭合环路。 放大器----通常是以某种选频网络(如振荡回路)作负载，是一调 谐放大器。 反馈网络----一般由无源器件组成的线性网络。为了能产生自 激振荡，必须有正反馈----反馈到输入端的信号和放大器输入 端的信号相位相同。 图 4-1 反馈型振 荡器原理框图 4.1 反馈振荡器的原理

◇第4正弦波振荡器 对微弱信号进 行放大和选频 U( U(s) 放大器 U(S K(S) U;(s) 反馈网络 FS 将部分输出能 量回接到放大 图4-1反馈型振荡器原理框图 器输入端

第4章 正弦波振荡器 图 4-1 反馈型振荡器原理框图 对微弱信号进 行放大和选频 将部分输出能 量回接到放大 器输入端

◇第4正弦波振荡器 放大器的电压放大倍数为K(s), 设反馈网络的电压反馈系数为F(s) 闭环电压放大倍数为K(),则 K(s)= U(3)(4-1) 放大 奥 U(s) K() U。(s) (4-2) 反馈网络 F(S)= (4-3) F(S) U。(Ss) U(s)=U(s)+U/(s)(4)

第4章 正弦波振荡器 放大器的电压放大倍数为K(s)， 反馈网络的电压反馈系数为F(s)， 闭环电压放大倍数为Ku (s)，则 (4-1) (4-2) (4-3) (4-4) ( ) ( ) ( ) s o u U s U s K s = ( ) ( ) ( ) i o U s U s K s = ( ) ( ) ( ) o i U s U s F s  = ( ) ( ) ( ) i s i U s =U s +U s 设

◇第4正弦波振荡器 U(S)=K(SU(SF(S) U/(s)U(s)=U(( Uo(s) K(S) U。(s)K(s)1(s) U(s)U1(s)-U/(s) K(S K(s) K(S F(s)U0(s)1-K(s)F(s)1-T(s) (4-5) 7(S)=K(s)F(S) U/;(s) U(sT(S)-反馈系统的环路增益(46)

第4章 正弦波振荡器 1 ( ) ( ) 1 ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) 1 ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) i o i i i s o u T s K s K s F s K s U s F s U s K s U s U s K s U s U s U s K s − = − = − = −  = = ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) i i U s U s T s K s F s  = = ( ) ( ) ( ) o i U s = K s U s ( ) ( ) ( ) o i U s U s F s  = ( ) ( ) ( ) s i i U s =U s −U s T(S)---反馈系统的环路增益 (4-5) (4-6)

◇第4正弦波振荡器 K1(S) Uo(s) K(SU(s) K(SU (S) (s)U5(s)U/(s)-C/(s) K(S) K(s) K(s) F(s)U0(s)1-K(s)F(s)1-7(s) U1(s) 用sj代入,就得到稳态下的传输系数和环路增益。 分析:若在某一频率o=01上,Tjo0)=1→Kj(0)→∞→表明 即使没有外加信号,也可以维持振荡输出→自激振荡的条件 就是环路增益为,即 TGo=KGO)FGO)= (4-7) 称为振荡器的平衡条件

第4章 正弦波振荡器 1 ( ) ( ) 1 ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) 1 ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) i o i i i s i s o u T s K s K s F s K s U s F s U s K s U s U s K s U s U s K s U s U s U s K s − = − = − = −  = = = 分析：若在某一频率ω=ω1上，T(jω1 )=1→Ku (jω) →∞→表明 即使没有外加信号，也可以维持振荡输出→自激振荡的条件 就是环路增益为1，即 T(jω)=K(jω)F(jω)=1 (4-7) ----称为振荡器的平衡条件 用s=jω代入，就得到稳态下的传输系数和环路增益

◇第4正弦波振荡器 U/1(s) 7(S)=K(S)F(s)= U1(s) (jo)>1(jo)>V(jo),形成增幅振荡 r(jo)<1(jo)<U(jo)形成减幅振荡 (48) U/(s) 放大器 U(S K(S U;(s) 反馈网络 F(S

第4章 正弦波振荡器           (j ) 1 (j ) (j )， (j ) 1 (j ) (j )， i i i i 形成减幅振荡 形成增幅振荡       T U U T U U (4-8) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) i i U s U s T s K s F s  = =

◇第4正弦波振荡器 412平衡条件 振荡器的平衡条件 T〔o)=Kjo)f(jo)=1 T(jo)|=KF=1振幅平衡条件 仍n=qk+01=2mn=0,1,2,相位平衡条件

第4章 正弦波振荡器 4.1.2 平衡条件 振荡器的平衡条件 T(jω)=K(jω)F(jω)=1 T = K +F = 2nπ n = 0,1,2, 振幅平衡条件 相位平衡条件 ∣T(jω) ∣=KF=1

◇第4正弦波振荡器 b=yeb +reu K(jo)与Fo)的意义--以单 调谐谐振放大器为例来看。若 l=Y+Yu 放大器 由 K(吵人(s) K(3) U1(s) K(0)1==C=2y=-F(j0)z 反馈网络 F(S) Yfjo)-晶体管的正向转移导纳

第4章 正弦波振荡器 K(jω)与F(jω)的意义-----以单 调谐谐振放大器为例来看。若 Uo =Uc Ui =Ub f L c c b c b c i o (j ) Y (j )Z I U U I U U U U K  = = = = −          ( ) ( ) ( ) i o U s U s K s = b YieUb YreUc I    = + c YfeUb YoeUc I    = + ZL 由 Yf(jω)----晶体管的正向转移导纳