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第四章 高频电子――正弦波振荡器PPT课件

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高频电子技术第4章.ppt

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4.1 反馈型振荡器
图4一3所示为输入电压与电压增益A及1/F之间的关系曲线， 曲线的左半部反映了当uo较小时，随着uo的增大电压增益A增 大，达到最大值后又将随着uo增大而减小。曲线与1/F有两个 交点B与Q。在这两个点都满足振幅平衡条件AF=1，所以， 都是平衡点。但B点为不稳定平衡点。假若在B点，由于某种 因素使uo增大，A增大，此时A>1,即AF>1，振荡会越来越强。 再看Q点，假定由于某种因素使uo增大，而增益A反而下降， 使A<1,即AF<1，振荡会自动减弱，从而使振荡稳定。所以， Q点为稳定的平衡点。在曲线B处的斜率为正，Q处的斜率为 负。
式中，略去晶体管极间电容的影响，则得并联谐振回路的 谐振频率，即振荡频率为
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4.2 三点式LC振荡器
由此可见， C1、C2对振荡频率的影响显著减小，那么与C1、 C2并接的晶体管极间电容的影响也就很小， C3越小，振荡频 率的稳定度就越高。但为了满足相位平衡条件，L、 C3串联 支路应呈感性，所以实际振荡频率稳定度提高了，改变C3 ， 反馈系数可保持不变，但谐振回路接入C3后，使晶体管输出 端(C、 E)与回路的藕合减弱，晶体管的等效负载减小，放大 器的放大倍数下降，振荡器输出幅度减小。 C3越小，放大倍 数越小，如C3过小，那么振荡器因不满足振幅起振条件而会 停止振荡。
4.2 三点式LC振荡器
由图可见C1 、 C2 、 L并联谐振回路构成反馈选频网络， 其中C1相当于如图4一5所示的X1, C2相当于X2, L相当于X3 ， 并联谐振回路3个端点分别与晶体管的3个电极相连接，且X1 与X2为同性质电抗元件， X3与X1、 X2为异性质电抗元件， 符合三点式振荡电路组成法则，满足振荡的相位平衡条件。 由此可得电路的振荡频率为

高频电子线路课件第四章ppt课件

高频电子线路课件第四章ppt课件
相对较低 可到达甚高频段
运用较少
4.3.3 LC三端式振荡器相位平衡条件的判别准那么
C
1、XCE与XBE的电抗性质一样；
X1
2、XBC与XCE、XBE的电抗性质相反；
3、对于振荡频率fo，应满足：
E
X3
XCE+XBE+XBC=0
X2 B
集基一样余相反
C
C1
E
L
C2
B
考毕兹电路
C
L1
E
C
L2
B
哈脱莱电路
gn
1 rn
uD
适用中，隧道二极管具有电压控制型负阻器件特性； 单结晶体管、雪崩管具有电流控制型负阻器件特性。
iD
iD
Q
IQ
Im
uUmcost
0
UQ
uD0
t
0
设将负阻特性直线化，并在任务点
电压UQ上叠加一正弦电压u
Um
iurnUm crnotsImcots
t
u D U Q u U Q U m cot s
0.01uF
200pF 100pF C3 C4
C2 200pF
L 8uH
C55.1pF
C1 51pF
4.5 石英晶体振荡器
频率稳定度可到达10-6~10-11。 石英晶体振荡器的优点： 石英晶体的等效谐振回路有很高的规范性； 石英晶体的Q值可高达数百万量级； 在串并联谐振频率之间很窄的任务频带内，
4.3.1 电感反响式三端振荡器〔哈脱莱电路〕
一、电路方式
C
B E
C E
B
二、交流等效电路
三、起振条件 四、振荡频率
hfe L1M 1 hiehoe L2 M hfe

高频电子线路正弦波振荡器.ppt

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单调谐放大器
高频电子线路——第4章 正弦波振荡器
3.相位(频率)稳定条件
相位稳定条件和频率稳定条件实质上是一回事
正弦信号相位φ和频率ω的关系：
d
dt
dt
振荡器的角频率 增大导致相位不断超前 相位 的不断超前表明角频率 增大
高频电子线路——第4章 正弦波振荡器
（1）相位(频率)稳定过程
原平衡态： L (0 ) f F 0
4.1.2 起振条件
1．起振过程分析
单调谐放大器
刚通电：电路中存在很宽的频谱的电的扰动，幅值很小
通电后：
1）谐振回路的选频功能，从扰动中选出 osc 分量(osc 0)
2）放大器工作在线性放大区， |T (josc)|>1 ，形成增幅振荡
3）忽略晶体管内部相移： f ＝0
回路谐振： L＝0
T (josc) =0，相移为零
起振 过程
平衡 状态
起振 过程
平衡 状态
输出波形：
高频电子线路——第4章 正弦波振荡器
4.1.4 稳定条件
1.平衡状态稳定分析：
（1）振荡电路中存在干扰
单调谐放大器
① 外部：电源电压、温度、湿度的变化，引起管子和回 路参数的变化。
② 内部：存在固有噪声(起振时的原始输入电压,进入平 衡后与输入电压叠加引起波动)。
单调谐放大器
外界干扰后： L (0 ) f F 0
Ub 相位超前 Ub 相位
升高
振荡回路相频特性 L 下降
L () f F 下降
L () f F 0
达到新的平衡 > 0
外界干扰消失后： L () f F 0
Ub 相位滞后 Ub 相位
降低

无线通信系统04正弦波振荡器PPT课件

无线通信系统04正弦波振荡器PPT课件

Re
C2
C1 L Ro
C2
(a)
(b)
图 4 - 10 (a) 实际电路; (b) 交流等效电路
由图4-10可知, 回路的总电容为
1
1
1
1
C3 C1C2
1
C C1 C2 C3
馈线圈L1两端的电压Ù`b与Ùc反相，故Ù`b与Ùb同相， 该反馈为正反馈。只要在工作时满足Ù`b= Ùb，在输 出端就会获得正弦波输出。
+Ucc
-M+
Rb1
C
u·c
+
·u-'b
Cb
+
Rb2 ubRe
Ce
-
图 4-4 互感耦合振荡器
4.2 LC 振 荡 器
4.2.1 振荡器的组成原则
基本电路就是通常所说的三端式(又称三点式)的振
(4-16a)
T f L F 2n n 0,1,2, (4-16b)
式(4-16a)和(4-16b)分别称为起振的振幅条件和相
位条件, 其中起振的相位条件即为正反馈条件。
振荡器的起振是幅值增长的过程，但不可
能是无止境地延续。因为随着振幅的增加，放
大器逐渐由线性区进入非线性区，其增益逐渐
讨论：
⑴ T j0 1 时 ， 即
T j0 K j0 F j0 1
Ui S 0 — 无需激励。
这种情况下，输出为等幅正弦波。
2 T j0 1 时,
即
这种情况下，输出为减幅振荡，这是我们所不 希望的。
3 T j0 1 时, 即
这种情况下，输出为增幅振荡。
结论：为了能获得稳定的正弦波输出，对给定的频率
振荡器的平衡条件即为
T ( j) K( j)F( j) 1 也可以表示为 T ( j) KF 1

《高频与射频电路》第4章---LC振荡电路PPT课件

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L1 C
RB1
L2
直流通路： Vcc
R B1
交流通路(共B)：
+
2 L2
C
+
+3
1
L1
-- -
CE CB
R B2
RE
R B2
RE
振荡频率：
osc
-
1 LC
其 中 L L 1 L 2 2 M ， M 表 示 互 感 32
• 三点式振荡器是否满足相位条件的 判断依据是:
“射同基反”
与射极相连的两个电抗元件相 同，与基极相连的两个电抗元 件不同。
• 即反馈信号与输入信号幅度相同。
+
主网络
+
vi
（放大器）
vo
-
A
-
+
vf
反馈网络
-
K-f
11
2、相位平衡条件
T (jo s c ) A (jo s c )k f(jo s c ) 1
T (o s c ) A (o s c ) k f(o s c ) 2 n ( n 0 , 1 , 2 )
主网络放大器反馈网络14二振荡器的起振1振荡器的起振条件实际的振荡器中是没有的只要一通电马上就有输出信号起振过程是这样的当通电时在放大器的输入端就会有电扰动称为起始信号其特点为十分微弱频率成分非常丰富
LC并联谐振电路阻抗的幅频特性
• 当电流的频率为谐振频率时，LC谐振电路 两端的电压最大。当电流的频率偏离谐振 频率时，电压变小。Q值越大，这种变化越 剧烈。
（B）RC振荡器： （a） 桥式 ： （i） 文氏桥、 （ii）双T桥 （b）移相式
（2） 负阻型
-
6

第四章 高频电子―― 正弦波振荡器2PPT课件

第四章 高频电子―― 正弦波振荡器2PPT课件
——为维持等幅振荡所需满足的条件
因为: UO AUi Uf FUO 所以: Uf AFUi
又 所因以:为平衡时AF有＝:AFU/φf AU+φi F＝1
因而可得:
相位平衡条件：φA+φF＝2nπ(n＝0,1,2,3,···)
振幅平衡条件： AF＝1
（3）起振条件 ——为了振荡起来必需满足的条件
由振荡的建立过程可知，为了使振荡器能够起 振，起振之初反馈电压Uf与输入电压Ui在相位上应 同相（即为正反馈）；在幅值上应要求Uf＞Ui，即：
起振条件 φA+φF＝2nπ（n＝0，1，2，···）
AF＞1
3、稳定条件
平衡状态有稳定平衡和不稳定平衡，振荡器工作 时要处于稳定平衡状态。
振幅稳定条件：AF与Ui的变化方向相反。 相位稳定条件：相位与频率的变化方向相反。
4、频率准确度与稳定度
（1）频率准确度
绝对频率准确度： Δf＝f－f0
相对频率准确度： f f f0
缺点：频率稳定性差，适用于中、短波段不是很高 的场合。
⑤电路的三种形式
集电极调谐型 发射极调谐型 基极调谐型
2、三点式振荡器
(1) 三点式振荡器一般组成原则:
设回路谐振时有电流 I在流动，则有：
（jX1+jX2+jX3)=0 即：X1+X2+X3=0 一般形式
根据：U U of
jX2 0X2
jX1
相对频率准确度： f f1f0 f1f0
f1
f1
f0
其中:f1为实际工作频率,f0为指定频率
应反复多次实测，取平均值
2. 频率稳定度 频率稳定度——是指振荡器实际振荡频率偏离其
标称频率而变化的程度，它定义为在一段时间隔 内，振荡频率的相对变化变化量的最大值。

第4章正弦波振荡器fp 高频电子线路 课件

第4章正弦波振荡器fp 高频电子线路 课件
8 FP
第四章正弦波振荡器
高频电子线路
对振荡器电路性能的要求可以归纳为以下三 点：
起振——保证振荡器接通电源后能够从无到有建立起具 保证振荡器接通电源后能够从无到有建立起具 起振 有某一固定频率的正弦波输出。 有某一固定频率的正弦波输出。 平衡——振荡器在进入稳态后能维持一个等幅连续的振 振荡器在进入稳态后能维持一个等幅连续的振 平衡 荡。 稳定——当外界因素发生变化时，电路的稳定状态不受 当外界因素发生变化时， 稳定 当外界因素发生变化时 到破坏。 到破坏。
起振过程: 起振过程
微小扰动电压： 微小扰动电压： 放大→选频 反馈 再放大→再选频 再反馈‥‥ 放大 选频→反馈 再放大 再选频 再反馈‥‥ 选频 反馈→再放大 再选频→再反馈
11
FP
第四章正弦波振荡器
高频电子线路
Pspice仿真振荡器输出波形 仿真振荡器输出波形
12
FP
第四章正弦波振荡器
高频电子线路
高频电子线路
第四章 正弦波振荡器
主要内容
概述 反馈型LC振荡原理 反馈型 振荡原理 反馈型LC振荡器 反馈型 振荡器 振荡器的频率稳定原理 高稳定度的LC振荡器 高稳定度的 振荡器 晶体振荡器
3
FP
第四章正弦波振荡器
高频电子线路
第一节 概述
一、振荡电路的功能
在没有外加输入信号的条件下， 在没有外加输入信号的条件下，电路自动将直流电 源提供的能量转换为具有一定频率 一定波形 一定振幅 频率, 波形, 振幅的 源提供的能量转换为具有一定频率,一定波形,一定振幅的 交变振荡信号输出。 交变振荡信号输出。
调谐放大器正反馈网络条件放大器必须是调谐放大器具有选频滤波的功能反馈网络必须是正反馈高频电子线路第四章正弦波振荡器fp反馈振荡器的组成方框图及相应电路高频电子线路第四章正弦波振荡器fp串联谐振回路中的自由振荡现象在反馈振荡器中lc串联谐振回路是最基本的选频网络所以先讨论lc串联回路的自由振荡现象并以此为基础分析反馈振荡器的工作原理

【创意版】高频电子线路阳昌汉版第4章_正弦波振荡器.ppt

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.精品课件.
17
2) 振荡器的静态工作点应设计在软激励状态
3) 从振荡到平衡是由晶体管非线性与自给反偏压共同作用 的结果，称为内稳幅；需要外加稳幅电路的称为外稳幅
+
UE _
U BE
Rb2 Rb1 Rb2
VCC
Re IE
显然
Re 上的直流电压
UE
是由发射极电流 IE 自己建立的,且随 IE 的变化而变化,故称为自给偏压.
刚起振时，起始偏压为正偏置
U BEQ
Rb2 Rb1 Rb2
VCC
Re I EQ
其中 IEQ 为发射极静态电流.
起振后，由于 A0F 1 , 从而使:
稳定
Q Q1
外因消失 F 输出减小
AF<1 （减幅振荡） 回到Q点达到平衡
硬激励 （应避免）
振幅的稳定条件： A
0 即表明:在平衡点附近,放大器增益随信
U o Uo UoQ
号振幅的.精变品化课件特. 性具有负斜率.
14
4） 相位平衡的稳定条件 （频率的稳定条件）
相位稳定条件的意义:指当相位平衡条件遭到破坏时，电路本身能
Ui iE IE (IEQ IE0 ) UE ReIE UBE
晶体管进入截止区
A
当A F 1时, .精品课件.
U
稳定
i
9
A
AF 1即Ui Uf
1
反馈特性
F
振荡特性
O
Uo
.精品课件.
10
放大器进入平衡的原因： （1）放大器固有的非线性特性 （2）自给偏压效应
从起振到平衡，放大器工作状态的变化: 甲类 甲乙类 乙类 丙类
（选频网络）
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第四章 正弦波振荡器
4.其它外界因素的影响
（１）机械振动：使电感和电容产生形变，Ｌ、Ｃ 值会改变
（２）温度和气压的变化：改变了电容器中介质材 料的介电系数，使Ｃ值变化
（３）外界磁场感应：引起电感量的变化
第四章 正弦波振荡器
三、提高频率稳定度的主要措施
1．尽可能减小外界因素的变化 2. 提高谐振回路的标准性 谐振回路的标准性——是指谐振回路在外界因素变化
第四章 正弦波振荡器
二、导致振荡频率不稳定的因素
振荡频率主要取决于谐振回路的参数Ｌ、Ｃ、Ｒ， 也与有源器件以及电路其他元件的参数有关。 （包括外界和电路本身）
外界因素： 1.温度变化的影响
环境温度的温度、设备自然产生的温度变化 影响原因： （１）温度变化会改变谐振回路的电感线圈和电容
器几何尺寸以及电容的介电常数。 （２）温度变化还严重地影响着有源器件的参数和
➢ 缺点：调节频率影响反馈系数，受三极管等效输入 电容和输出电容影响。
第四章 正弦波振荡器
(3) 电感三点式（Hartley，哈特莱电路）
①交流通路的基本形式：
三极管三个电极分别与电感三个引
出端相连，反馈电压取自L2上。
②振荡频率：
f0
2
1 LC
其中： LL 1L 22 M
③反馈系数：
F Uf /Uo (L 2M )/L (1M )
性质相反
“射同它 第四章 正弦波振荡器
(2) 电容三点式（ Colpitts，考毕兹电路）
①交流通路的基本形式
三极管三极分别与电容的三个引出 端相连，反馈电压取自C2上。
②振荡频率：
f0
2
1 LC
③反馈系数：
C C1C2 C1C2
F Uf /Uo C1/C2
④电路特点：
➢ 优点：高次谐波成份小，波形好。
长期稳定度:一般指几天或几个月 短期稳定度: 指一天内,以小时,分,秒计. 瞬时稳定度: 一般以秒或毫秒计. 一般关注的是短期频率稳定度
第四章 正弦波振荡器
对振荡频率稳定度的要求视振荡器的用途不同而不 同。
一般中波广播电台发射机：１０－５数量级 电视发射机：１０－７ 普通信号发生器：１０－３～１０－５ 精密信号发生器：１０－８～１０－９ 移动式超频波通信机：１０－４～１０－５ 单边带通信机：优于１０－６
集电极调谐型 发射极调谐型 基极调谐型
第四章 正弦波振荡器
2、三点式振荡器
(1) 三点式振荡器一般组成原则:
设回路谐振时有电流 I在流动，则有：
（jX1+jX2+jX3)=0 即：X1+X2+X3=0 一般形式
根据：U U of
jX2 0X2
jX1
X1
0
得三点式的一般组成原则：
➢ X1与X2电抗性质相同 ➢ X3与X1（或X2）电抗
工作点。
第四章 正弦波振荡器
2.电源电压变化的影响 电源电压发生变化时，必定引起有源器件参数和
振荡器工作状的变化从而使振荡频率发生变化。
3.负载阻抗变化的影响 任何与振荡器相耦合的电路，它们都会吸取振荡
器的振荡的振荡功率，成为振荡回路的品质因数、 还影响了回路谐振频频和相角ψf、ψz，所以振荡 频率也将发生变化。
平衡状态。
第四章 正弦波振荡器
(2)平衡条件
——为维持等幅振荡所需满足的条件
因为: UO AUi Uf FUO 所以: Uf AFUi
又 所因以:为平衡时AF有＝:AFU/φf AU+φi F＝1
因而可得:
相位平衡条件：φA+φF＝2nπ(n＝0,1,2,3,···)
振幅平衡条件： AF＝1
第四章 正弦波振荡器
f
相对频率准确度： f1
f1f0 f1
f1f0 f0
其中:f1为实际工作频率,f0为指定频率
应反复多次实测，取平均值
第四章 正弦波振荡器
2. 频率稳定度 频率稳定度——是指振荡器实际振荡频率偏离其
标称频率而变化的程度，它定义为在一段时间隔 内，振荡频率的相对变化变化量的最大值。 频率稳定度=一般按时间的长短不同,通常可分 为三种频率稳定度:
2、平衡条件与起振条件
（1）振荡的建立过程
当接通电源时，回路内的各种电扰动信号经选频网络选频后，
将其中某一频率的信号反馈到输入端，再经放大→反馈→放大
→反馈的循环，该信号的幅度不断增大，振荡由小到大建立起
来。随着信号振幅的增大，放大器将进入非线性状态，增益下
降，当反馈电压正好等于输入电压时，振荡幅度不再增大进入
振幅稳定条件：AF与Ui的变化方向相反。 相位稳定条件：相位与频率的变化方向相反。
第四章 正弦波振荡器
对频率准确度： Δf＝f－f0
相对频率准确度： f f f0
f0
f0
（2）频率稳定度
振荡频率的稳定度= fmax /时间间隔 f0
第四章 正弦波振荡器
4.2 LC正弦波振荡器
（3）起振条件 ——为了振荡起来必需满足的条件
由振荡的建立过程可知，为了使振荡器能够起 振，起振之初反馈电压Uf与输入电压Ui在相位上应 同相（即为正反馈）；在幅值上应要求Uf＞Ui，即：
起振条件 φA+φF＝2nπ（n＝0，1，2，···）
AF＞1
第四章 正弦波振荡器
3、稳定条件
平衡状态有稳定平衡和不稳定平衡，振荡器工作 时要处于稳定平衡状态。
④电路特点：
优点：易起振，调节频率基本不影响反馈系数。
缺点：采用电感反馈，输出波形差，谐波成份多。
第四章 正弦波振荡器
f f1f0
4.3 振荡器的频率稳定度
一、频率准确度和频率稳定度
1. 频率准确度（频率精度） 是指振荡器在规定的条件下，实际振荡频率f
与要求的标称频率f0之间的偏差（或称频率误差） 绝对频率准确度：f f1f0
1、变压器反馈式正弦波振荡器 ①相位条件：
a.判断Uf和Ui是否同相
b.判断是否为正反馈
②起振条件：
rberc M L
③振荡频率：
f0 2
1 LC
第四章 正弦波振荡器
④电路特点：
优点：结构简单，易起振，输出幅度大，调节方便。 缺点：频率稳定性差，适用于中、短波段不是很高
的场合。
⑤电路的三种形式
第4章 正弦波振荡器
➢ 4.1 反馈式振荡器的工作原理 ➢ 4.2 LC正弦波振荡器 ➢ 4.3 石英晶体振荡器 ➢ 4.4 RC振荡器 ➢ 4.5 负阻正弦波振荡器
➢ 本章小结 ➢ 思考题
第四章 正弦波振荡器
4.1 反馈式振荡器的工作原理
1、组成与分类
(1) 组成
(2) 分类
第四章 正弦波振荡器