高频电子线路Class10.ppt

高频电子线路 王军 wangjun@stu.edu.cn 4.1 反馈振荡器的原理 4.1.1 反馈振荡器的原理分析 反馈型振荡器是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, 反馈网络一般是由无源器件组成的线性网络。 该放大器的闭环增益是： 　　　　　　　　　　　　　　 　　 4.1.2平衡条件 振荡器的平衡条件即为： 例如，用一个单调谐放大器构成振荡器时，设放大器集电级阻抗ZL，则： 4.1.3 起振条件 1.起振条件 要想使反馈系统最终达到平衡，首先必须能够起振，其初始激励来自电源接通的时刻，例如电冲击、热噪音等。只要反馈系统的反馈量是随时间逐渐增加的， 即输出是一个增幅振荡，一直循环下去，最后达到平衡的等幅振荡。 因此，为了起振，必须保证环路增益大于1，即： 2.起振到平衡的过程 那如何在增幅振荡的进行中逐渐达到等幅振荡，即达到平衡条件？因为反馈网络一般是一个线性网络，其反馈系数一般是个常数。很明显，放大环节的增益K(ω)必须随ui的增大而逐渐减小，即具有负斜率特性。其图解如下： 一般的放大器能满足这个条件。当晶体管进入非线性区时，由于非线性，输入的信号越大，其晶体管的ic-ube的平均跨导也越小，即增益越小。而且，放大器的自偏压效应也会是增益随输入幅度增大而减小，因此靠晶体管的非线性的，可以达到稳幅，因此这是一种内稳幅过程。例如： 4.1.4 稳定条件 当外界因素，如温度、湿度、电源电压等都将使振荡器的工作状态受到影响。改变平衡条件。使振荡器的频率不稳定或者停振。因此必须考虑振荡器的稳定工作条件。 4.2.1 三点式振荡器的组成原则 在满足高Q值的情况下。（即忽略外电路的影响）X1、X2、X3为电抗。根据谐振回路的性质, 谐振时回路应呈纯电阻性, 因而有： 图 4 -10是一些常见振荡器的高频交流等效电路 4.2.2 电容反馈振荡器 B=0时符合相位条件，因此解出振荡频率ω1为，即： 4.2.4 电感反馈振荡器 （电感三点式） 电容反馈振荡器和电感反馈的振荡器的比较 （1）两种线路都简单，容易起振。电感反馈振荡器只要改变抽头位置就可以改变反馈值F，而电容反馈振荡器需要改变C1、C2的比值。 （2）晶体管在稳定振荡时工作在非线性状态，因此在回路上存在少量谐波电压。对于电容反馈振荡器，由于反馈是由电容产生的，所以，高次谐波在电容上产生的反馈压降较小；而对于电感反馈的振荡器，反馈是由电感产生的，所以，高次谐波在电感上产生的反馈压降较大。因此电容反馈振荡器的输出波形比电感反馈振荡器的输出波形要好。 （3）由于晶体管存在极间电容，对于电感反馈振荡器，极间电容与回路电感并联，在频率高时极间电容影响大，有可能使电抗的性质改变，故电感反馈振荡器的工作频率不能过高；电容反馈振荡器，其极间电容与回路电容并联，不存在电抗性质改变的问题，故工作频率可以较高。 （4）改变电容能够调整振荡器的工作频率。电容反馈振荡器在改变频率时，反馈系数也将改变，影响了振荡器的振幅起振条件，故电容反馈振荡器一般工作在固定频率；电感反馈振荡器改变频率时，并不影响反馈系数，工作频带较电容反馈振荡器的宽。需要指出的是，电感反馈振荡器的工作频带也不会很宽，这是因为改变频率，将改变回路的谐振阻抗，可能使振荡器停振。 综上所述，由于电容反馈振荡器具有工作频率高、波形好等优点，在许多场合得到了应用 4.2.4 两种改进型电容反馈振荡器  1. 克拉泼振荡器(Clapp) 回路的总电容为： 2. 西勒振荡器 (Siler) 4.2.5 场效应管振荡器 场效应管三点式LC振荡器组成原则与晶体管三点式LC振荡器一样，即“源同余异”，具体电路如下： 4.2.6 压控振荡器(Volltage control Oscillater, 简称VCO) 1.原理 使用压控振荡器是通过改变电压来控制频率改变，可用于电调谐，调频，调相，锁相环中，一般采用的元件是变容二极管，变容二极管的特性如下： 数学表达式为： 其中：C0为外加u=0时的电容称为零偏压电容。 u：加在二极管两端的反向电压 uφ：二极管的势垒电压 γ：变容指数，取决于PN结的掺杂浓度和杂质分布。 显然，当改变加在二极管上的电压u时 ，就可以改变结电容 C j，如果用它直接做为振荡器的电抗元件，则可通过改变电压来改变频率。 一般定义压控灵敏度来表示u对f 的控制能力.