高频电子线路第三章课件.

右图B点为非稳定平衡点。 只有外加激励超过 VoB 后 才能到达Q点，建立稳定平衡。
这种需要预先加上一定幅度的信号才能起振的现象， 称为硬激励。
②相位稳定平衡条件
相位变化时，频率也必然发生变化。因此，相位稳 定条件和频率稳定条件实质上是一回事。
（外温界度因、素电影压响等） (超前 ）Vf 提前反馈到输入
ZP
ZP
1 hob
hfbIe 1
ZP hobZ P
A0
Vc Vi
hfbZP hib hbZ P
Vi
Iehib
hrbVc
Iehib
hrb h fb I e
1
ZP hob Z P
其中 hb hibhob hrbhfb
由于 Ie 与实际方向相反，因此
A0
hib
hfbZP hbZP
由于 Vc jLI rI Vf jMI
1 j
Co
Lq
1
Cq
1
Co
jLq1Biblioteka Cq1Co
q
P , Ze呈感性
P , Ze呈容性
2、并联谐振型晶体振荡器
o
1
Lq
Cq Co CL Cq Co CL
q
1 Cq Co CL
CL
C1C2 C1 C2
可以对振荡频率有微调的作用
3、串联谐振型晶体振荡器
这是一个电容三点式振荡器。
A gmRp1(c )(1 cosc ) A01(c )
A0 gm Rp
小信号增益
1(c ) 1(c )(1 cosc )
也称为余弦脉冲分解系数
1(c )
c 1(c ) A
当 A 1 时 平衡状态
F
因此，放大器的增益从 A0 A
c
起振条件： A0F 1
A A0
A0 F 2k 1
F
平衡条件： AF 1
A F 2k
Vo VoQ
反馈系数F取决于无源网络（电阻网络或R、L、C网络）
决定的比例系数，与振荡幅度的大小无关。
3）稳定平衡条件
外界条件作用下，能在新位置建立平衡状态 稳定平衡条件：
外界条件消除后，能恢复原来的平衡状态
A
非稳定平衡
A0
1
F
稳定平衡
Vo
①幅度稳定平衡条件
VoQ
①反馈性质： 通过射极反馈，e与c同
号，反馈信号与输入同极 性。这是一个正反馈。故电 路可能振荡。
②等效计算 交流等效
共基混合参数模型
r jL
ZP
1 2 LC
jrC
（混合参数：hib输入阻抗，hob输 出导纳，hfb（正向）电流传输系 数，hrb（反向）电压传输系数）
Vc
h
fb
Ie
1 hob
4、电容三点式振荡电路的改进
目的：①为了克服调整频率 时，影响反馈系数， 从而影响起振；
②减小晶体管参数和 负载谐振阻抗对工作 频率的影响，从而提 高振荡器的频率稳定 度。
如何尽量减小这些因素对振荡器的影响？
1）克拉拨（Clapp）电路
振荡频率： f0
1
2
1 1
LC 2
1 LC3
起振要求： hfe
平衡点：Vo VoQ
当受到外界干扰，VoQ A AF 1 (Vo VoQ )
当受到外界干扰，VoQ A AF 1 (Vo VoQ )
即： A
0
Vo Vo VoQ
这就是幅度稳定平衡条件
晶体管工作于丙类状态自然具有稳定振幅的功能！
A 越大，稳幅能力越强!
Vo
一上电就能满足起振条件，无需外加激励，就能形 成自激，称为软激励。
：反馈网络相位
F
由于
：选频网络相位
Z
Z
Y
Z
F
Z
2
相位稳定平衡条件： Z
0
0
2
LC并联谐振回路正好具有这样的相频特性。
越大，稳频能力越强!
Q 越大，稳频能力越强!
3、反馈型振荡器的基本组成及分析方法
有源器件：晶体三极管、场效应管、集成电路 振荡器选频网络：LC谐振回路、RC移相电路、晶体谐振器
起振要求： h fe L1 M 1
hiehoe L2 M h fe
h fe 晶体管电流放大系数
反馈系数 F L2 M
L1 M
讨论： ①一般而言
CL1
L2
2M
hoe hie
L1L2 M 2
令
L L1 L2 2M
则
f0
2
1 LC
②由起振要求： hfe 1 1
hiehoe F h fe
反馈系数不能任意选取。反馈系数一般取 F
1 3
~
1 8
③改变C调频率时，不影响反馈系数；
④工作频率高时，L1和L2的分布电容与晶体管的极 间电容均并联于L1、L2两端，频率会受影响，且使 F随频率变化而变化，可能使F减小到不能起振；
⑤振荡波形不够好。由于反馈支路呈感性，对高 次谐波反馈强，这使波形失真较大。
④当RC参数一定时，只能在某一频率上产生1800 相移（即只有某一频率满足相位平衡条件）
最后一节RC由C3和晶 体管的输入电阻Ri组成。
Ri Rb1 // Rb2 // hie
当
C1 C2 C3 C RC R1 R2 R
超前相移RC振荡器
若 Ri R 则：
1
谐振频率： f0
2RC
将L3上的输出引回到 输入端，令 Vf Vi 就 构成了反馈型振荡器。
振荡器实质上就是正 反馈放大器，只要有 足够强的反馈信号， 就能产生自激振荡。
反馈振荡器的原理框图
令：A0 为放大器的增益，F 反馈系数，则
V0 Vi A0 Vf V0F
Vi Vf
V0 V0FA0
2、反馈型振荡器的工作条件
3、电容三点式振荡电路（电容反馈振荡器）
考毕兹（Colpitts）振荡器
①反馈性质
矢量图
Vf Vi
I
正反馈
Vo
②等效计算
振荡频率：
f0
1
2
C1 C2 hoe LC1C2 hieC1C2
起振要求： h fe C2 1
hie g
C1
h fe
反馈系数 F C1
C2
讨论：①由于 C1 C2 hoe LC1C2 hieC1C2
令 C C1C2
C1 C2
则
f0
2
1 LC
②由起振要求： hfe 1 1
hie g F h fe
反馈系数不能任意选取。反馈系数一般取
F
1 2
~
1 8
③改变C调频率时，影响反馈系数；
④工作频率高时，L1和L2的分布电容与晶体管的极 间电容均并联于L1、L2两端，频率会受影响；
⑤振荡波形好。由于反馈支路呈容性，对高次谐 波反馈小。
利用晶体在 q时呈现纯阻抗，其阻抗极低，电
路在此时正反馈最强。 因此，该电路的振荡频率及频率稳定度均取决于晶
体的串联谐振频率。
五、RC振荡器
当要求频率较低时，电感和电容的数值需增大。大电感与 大电容成本高，体积大，损耗大，回路Q值低。故几十kHz以 下电路一般采用RC振荡器。
1、RC移相振荡器
超前移相网络，Vo 超前 Vi
Co 静态电容 （10pF）
串联谐振频率：q
1
LqCq 并联谐振频率： P
Cq Co LqCqCo
由于 Co Cq 因此 P q 但 p q
r L 由等效电路，可知：Ze
q
q
q , Ze呈容性
rq
j
Lq
1
Cq
rq j
1 j
Co
Lq
1
C
1 1
q2
2 P2 2
q
1
jCo
6 4Ri
R
起振要求：h fe
29 23
Ri R
4
Ri R
2
f0
2
1 6RC
hfe 29
若
CR11
C2 R2
C3 R3
C R
Rc R
则：
滞后相移RC振荡器
特点：
方向相同就是正反馈！
Vi Vf
I Vo
②等效计算
与上节一样，利用晶体管h参数，列出节点电压、电 流方程，分别对虚部和实部项求解。
1
可得振荡频率为： f0 2
CL1
L2
2M
hoe hie
L1L2 M 2
hie 晶体管输入阻抗 hoe hoe g
hoe晶体管输出导纳
g 回路总电导
M k L1L2 互感
回路品质因数 Q0 越高，电路越容易起振！
LC回路的品质因数越高越好！
LC回路也可以位于基极和集电极回路
优点 缺点
调基电路
调发电路
在较宽的频率范围内，输出幅度 1）高频输出稳定；
比较平稳
2）幅度较大，谐波成份少
调整反馈时不影响工作频率。 由于分布电容的存在，在较高频率时，制作稳定性高的变压器很困难，
第三章 正弦振荡器
一、概述
振荡器是一种直接把直流电能转换 成交流电能的装置。
负阻振荡器 工作原理
反馈振荡器
RC反馈 LC反馈
正弦型 输出波形
非正弦型
本章主要讨论负反馈型正弦振荡器。
振荡器最重要的指标是频率稳定度。
二、反馈型振荡器的工作原理
1、调谐放大器自激振荡 人为控制调谐放大器的自激振荡，
就形成了反馈型振荡器。
1）平衡条件
A0 F 1
幅度平衡条件： A0F 1