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第 3 章　正弦波振荡器 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 　　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。 　　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 -gn是隧道二极管在静态工作点上的增量电导， 　　加到器件上的平均功率： vD VQ + v VQ + Vmsin? t iD IQ + i IQ - Imsin? t i - Imsin? t 　　因为Vm VQ，Im 0 说明负阻器件还是消耗功率的；电路通过负电导器件将一部分直流功率转换为交流功率。 　　小信号时gn为一定值，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 。 器件给出交流功率 -gn Vm - Im 图 3-6-2 给出了隧道二极管工作在大信号时的特性，图中平均增量电导： 式中： I1m — iD基波电流振幅。 平均增量电导gn av）随Vm单调下降 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。 　　电路的奇次微分方程为 式中：ge ge0 - gn av ge0 — 谐振回路固有谐振电导。 -gn av —负阻器件的平均负增量电导。 　　当 时 上式中， 　　当 时，受到扰动时起振，振荡角频率为 　。 　　gn ge0 ge 0 ? 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 。 ge ge0 - gn av 平衡条件： 或 ge0 gn av ， 　　振幅稳定条件： 　　相位稳定条件： 　　由并联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 振幅稳定条件： 相位稳定条件：由谐振回路的相频特性予以保证 。 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 R R1 // R2 　　若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。 C1是高频旁路电容 直流负载线 vD 0，iD VDD/R1 VDD0/R； iD 0，vD VDDR2/ R1+R2 VDD0 3.6.3　用负阻观点讨论 LC 反馈振荡器 　　从能量的观点看，带有正反馈的放大器件可以等效地看成负阻器件。参见图 3-6-6 a 。 　　受控电流源支路的等效导纳 　　参见图 3-6-6 b 。 　　用负阻的观点和用反馈的观点研究振荡器的特性是等效的。 第 3 章　正弦波振荡器