《高频电路——非线性电子线路》课程教学资源（PPT课件）第三章 正弦波振荡器（3.6）负阻正弦波振荡器

第3章正弦渡振猛器“ 第3章正弦波振荡器 3.6负阻正弦波振荡器 3.6.1负阻器件 3.6.2负阻振荡原理及其电路 3.63用负阻观点讨论LC反馈振荡器

第 3 章 正弦波振荡器 3.6 负阻正弦波振荡器 3.6.1 负阻器件 3.6.2 负阻振荡原理及其电路 3.6.3 用负阻观点讨论 LC 反馈振荡器

今第3章正弦波振器 负阻振荡器是采用负阻器件与LC诸振回路共同构成 的一种正弦波振荡器,主要工作在100MHz以上的超高频 段 3.6.1负阻器件 负阻器件是指它的--+ 增量电阻为负的器件。 隧道二极管的伏安 特性如图3-6-1所示。 图3-6-1隧道二极管特性

负阻振荡器是采用负阻器件与 LC 谐振回路共同构成 的一种正弦波振荡器，主要工作在 100 MHz 以上的超高频 段。 3.6.1 负阻器件 负阻器件是指它的 增量电阻为负的器件。 隧道二极管的伏安 特性如图 3-6-1 所示

第3章正弦渡振猛器 D 图中 v=vety=vo+v sino 忽略失真的情况下 VD t Do+i=o+lsinot 增量电流 i=(g)v=(gnVmsinat =-Imsinot 加到器件上的平均功率 P=Tlo ob dt(o +Vm sin ot(Io-Ims sin at )dt =VoI-V/2=V QQ Vmg /2 In n

图中 vD = VQ + v = VQ + Vmsint 忽略失真的情况下 iD = IQ + i = IQ + Imsint 增量电流 i = (-gn )v = (-gn )Vmsint = - Imsint 加到器件上的平均功率 / 2 / 2 ( sin )( sin )d 1 d 1 n 2 Q Q m m Q Q m Q m 0 Q m 0 D D V I V I V I V g V V t I I t t T v i t T P T T = - = - = = + -    

第3章正弦渡振猛器“ LD D=V+v=vo+v sino Q +i=lo+sino i=-lsinot VD pinot=volo -,/2 器件给出交流功率 因为 0 器件是将一部分直流功率转换为交流功率。 当器件工作在大信号时,定义器件的平均负增量电导 为-gn n(av)°

vD = VQ + v = VQ + Vmsint iD = IQ + i = IQ + Imsint i = - Imsint d / 2 1 n 2 Q Q m 0 D D v i t V I V g T P T = = -  器件给出交流功率 因为 Vm 0 器件是将一部分直流功率转换为交流功率。 当器件工作在大信号时，定义器件的平均负增量电导 为 -gn(av)

第3章正弦波振器 图3-6-2给出了隧道二极管工作在大信号时的特性, 图中电导 D gn(av)4 Im n(av) 式中: Vp O D Im 基波电流振幅。 图3-6-2隧道二极管工作在大信号时的特性 (a)电流波形 (b)平均电导特性

图 3-6-2 给出了隧道二极管工作在大信号时的特性， 图中电导 m 1m n(av) V I g = 式中： I1m — 基波电流振幅

今第3章正弦波振猛器 3.6.2负阻振荡原理及其电路 图3-6-3给出了电压控制型负阻振荡器。 器件并接在诸振回路上。 g 电路方程为 L e0 n(av dv 十 dt L vdt +8v=0 式中:g=90-8may 图3-6-3负阻振荡原理及其电路 g—谐振回路固有谐振电导

3.6.2 负阻振荡原理及其电路 图 3-6-3 给出了电压控制型负阻振荡器。 器件并接在谐振回路上。 电路方程为 d 0 1 d d + + e =  v t g v t L v C 式中：ge = ge0 - gn(av) ge0 — 谐振回路固有谐振电导

第3章正弦渡振猛器“ e 当8。8s→>振幅增长→gm下降。 当g n(av) 产生稳定振荡,其角频率为a 起振条件:gn>80

当 1 时 2 0 e  C g  ( ) e cos( ) 0   =  + - v t A t t 上式中， C ge 2 1  = 2 2 0  = 0 - LC 1 0 = 当 1 时，受到扰动时起振，振荡角频率为 。 2 0 e  C g  0  gn > ge0  振幅增长  gn(av)下降。 当 gn(av) = ge0，产生稳定振荡，其角频率为 0。 起振条件：gn > ge0

第3章正弦渡振猛器岭 平衡条件: +ioc+ n(av OSC JOols 或 0=8 n(av)9 OSc LO 振幅稳定条件: ge g n(av) <0 vCL e0 g n(av) 相位稳定条件。 谐振回路的相频特性予以保证

平衡条件： 0 j 1 j osc e0 - n(av) + osc + = L g g C   或 ge0 = gn(av) ， LC 1 osc = 0 = 振幅稳定条件： 0 m n(av)    V g 相位稳定条件。 谐振回路的相频特性予以保证

第3章正弦渡振猛器“ 电流控制型负阻器件如图 3-6-4所示。 负阻器件串接在诸振回路中 采用同样的分析方法得到 起振条件:rn1>re0 Q 平衡条件: (a) n(av n(av = LC 振幅稳定条件: 相位稳定条件 n(av) <0 谐振回路的相频特性予以保证

电流控制型负阻器件如图 3-6-4 所示。 负阻器件串接在谐振回路中。 采用同样的分析方法得到。 起振条件：rn > re0 平衡条件： re0 = rn(av) LC 1 osc = 0 = 振幅稳定条件： 0 m n(av)    I r 相位稳定条件。 谐振回路的相频特性予以保证

第3章正弦波振器 例如:电压控制型负阻振荡器如图3-6-5所示 R D V DDO -V DDR,+R2 2 DDO R R=R1∥R DD R TD VoDo 图3-6-5电压控制型负阻振荡器 (b) R1、R2取值过大,如虚线所示,有三个交点,会引起 静态工作点不稳定

例 如 ：电压控制型负阻振荡器如图 3-6-5 所示。 图 3-6-5 电压控制型负阻振荡器 1 2 2 DD0 DD R R R V V + = R = R1 // R2 R1、R2 取值过大，如虚线所示，有三个交点，会引起 静态工作点不稳定