认识正弦波振荡器.doc

正弦波振荡器 本文重点 1．了解调谐放大器的电路结构、工作特点及工作原理。 2．理解正弦波振荡电路的工作原理、振荡条件。 3．掌握变压器耦合及三点式LC振荡电路的工作原理及振荡频率。 4．了解石英晶体振荡电路。 本文难点 1．调谐放大器的选频能力。 2．正弦波振荡电路的振荡条件。 1 正弦波振荡器的基本知识 正弦波振荡器：一种不需外加信号作用，能够输出不同频率正弦信号的自激振荡电路。 .1 自激振荡的工作原理 LC回路中的自由振荡 如图5 2.1(a)所示。 自由振荡——电容通过电感充放电，电路进行电能和磁能的转换过程。 阻尼振荡——因损耗等效电阻R将电能转换成热能而消耗的减幅振荡。图6.2.1(b)所示。 等幅振荡——利用电源对电容充电，补充电容对电感放电的振荡过程，图6.2.1(c)所示。这种等幅正弦波振荡的频率称为LC回路的固有频率，即 (5.2.1) 图5 2.1 LC回路中的电振荡 一、自激振荡的条件 振荡电路如图5.2.2所示。 振荡条件：相位平衡条件和振幅平衡条件。 1．相位平衡条件 反馈信号的相位与输入信号相位相同，即为正反馈，相位差是180(?的偶数倍，即 (???2n( (5.2.2) 其中，( 为vf与vi的相位差，n是整数。vi、vo、vf的相互关系参见图6.2.3。 2.振幅平衡条件 反馈信号幅度与原输入信号幅度相等。即 ??AVF???1 ? ? ? ? (5.2.3) 图5.2.2 变调谐放大器为振荡器 图5.2.3 自激振荡器方框图 三、自激振荡建立过程 自激振荡器：在图5.2.2中，去掉信号源，把开关S和点“2”相连所组成的电路。 自激振荡建立过程：电路接通电源瞬间，输入端产生瞬间扰动信号vi，振荡管V产生集电极电流iC，因iC具有跳变性，它包含着丰富的交流谐波。经LC并联电路选出频率为f0的信号，由输出端输出vo，同时通过反馈电路回送到输入端，经过放大、选频、正反馈、再放大不断地循环过程，将振荡由弱到强的建立起来。当信号幅度进入管子非线性区域后，放大器的放大倍数降低到?AVF???1时，振幅不再增加，自动维持等幅振荡。如图5.2.4所示。 [例5.2.1] 判断图5.2.5(a)所示电路能否产生自激振荡。 解 (1) 振幅条件：因V基极偏置电阻Rb2被反馈线圈Lf短路接地，使V处于截止状态，故电路不能起振。 ?(2) 相位条件：采用瞬时极性法，设V基极电位为“正”，根据共射电路的倒相作用，可知集电极电位为“负”，于是L同名端为“正”，根据同名端的定义得知，Lf同名端也为“正”，则反馈电压极性为“负”。显然，电路不能自激振荡。 如果把图5.2.5(a)改成图(b)。因隔直电容Cb避免了Rb2被反馈线圈Lf短路，同时反馈电压极性为“正”，电路满足振幅平衡和相位平衡条件，所以电路能产生自激振荡。 图5.2.5 自激振荡的判别 图5.2.6 共发射极变压器耦合振荡器 2 LC振荡器 一、变压器耦合式LC振荡器 电路特点：用变压器耦合方式把反馈信号送到输入端。常用的有以下两种。 1．共发射极变压器耦合LC振荡器 (1) 电路结构 如图5.2.6(a)所示。图中V为振荡放大管，电阻R1、R2、R3为分压式稳定工作点偏置电路，C1、C2为旁路电容，LC并联回路为选频振荡回路，L3-4为反馈线圈，L7-8为振荡信号输出端，电位器RP和电容C1组成反馈量控制电路。 (2) 工作原理 交流通路如图5.2.6(b)所示。对频率f???f0的信号，LC选频振荡回路呈纯阻性，此时和vf，反相，即φ1???180o。输出电压vo(再通过反馈线圈L3-4，使4端为正电位，即与的φ2???180o。于是，保证了正反馈，满足了相位条件。如果电路具有足够大的放大倍数，满足振幅条件，电路就能振荡。调节RP可改变输出幅度。 2．共基极变压器耦合LC振荡器 (1) 电路结构 如图5.2.7(a)所示。图中V为振荡放大管，电阻R1、R2、R3为分压式稳定工作点偏置电路，C1为基极旁路电容，C2为隔直耦合电容，L2为反馈线圈，L与C串联组成选频振荡电路。 (2) 工作原理 交流通路如图5.2.7(b)所示。接通电源瞬间，LC回路振荡