第七章正弦波振荡器2010
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详解正弦波振荡器输出信号为正弦波的振荡器称为正弦波振荡器。
正弦波振荡器由放大电路和反馈电路两部分组成,反馈电路将放大电路输出电压的一部分正反馈到放大电路的输入端,周而复始即形成振荡,如图7-2所示。
图7-2 正弦波振荡器原理正弦波振荡器包括变压器耦合振荡器、三点式振荡器、晶体振荡器、RC振荡器等多种电路形式。
1.变压器耦合振荡器变压器耦合振荡器电路如图7-3所示,LC谐振回路接在晶体管VT 集电极,振荡信号通过变压器T耦合反馈到VT基极。
图7-3 变压器耦合振荡器电路正确接入变压器反馈绕组L1与振荡绕组L2的极性,即可保证振荡器的相位条件。
R1、R2为VT提供合适的偏置电压,VT有足够的电压增益,即可保证振荡器的振幅条件。
满足了相位、振幅两大条件,振荡器便能稳定地产生振荡,经C4输出正弦波信号。
变压器耦合振荡器工作原理如图7-4所示。
L2与C2组成的LC并联谐振回路作为VT的集电极负载,VT的集电极输出电压通过变压器T的振荡绕组L2耦合至反馈绕组L1,从而又反馈至VT基极作为输入电压。
图7-4 变压器耦合振荡器原理电路由于VT的集电极电压与基极电压相位相反,所以变压器T的2个绕组L1与L2的同名端接法应相反,使变压器T同时起到倒相作用,将集电极输出电压倒相后反馈给基极,实现了形成振荡所必需的正反馈。
因为并联谐振回路在谐振时阻抗最大,且为纯电阻,所以只有谐振频率f0能够满足相位条件而形成振荡,这就是LC回路的选频作用。
电路振荡频率变压器耦合振荡器的特点是输出电压较大,适用于频率较低的振荡电路。
2.三点式振荡器三点式振荡器是指晶体管的3个电极直接与振荡回路的3个端点相连接而构成的振荡器,如图7-5所示。
3个电抗中,Xbe、Xce必须是相同性质的电抗(同是电感或同是电容),Xcb则必须是与前两者不同性质的电抗(电容或电感),才能满足振荡的相位条件。
图7-5 三点式振荡器原理电路三点式振荡器有多种形式,较常用的有电感三点式振荡器、电容三点式振荡器、改进型电容三点式振荡器等。
正弦波振荡器振荡器——就是自动地将直流能量转换为具有一定波形参数的交流振荡信号的装臵。
和放大器一样也是能量转换器。
它与放大器的区别在于,不需要外加信号的激励,其输出信号的频率,幅度和波形仅仅由电路本身的参数决定。
应用范围:在发射机、接收机、测量仪器(信号发生器)、计算机、医疗、仪器乃至电子手表等许多方面振荡器都有着广泛的应用。
主要技术指标:1.振荡频率f及频率范围2.频率稳定度:调频广播和电视发射机要求:10-5~10-7左右标准信号源:10-6~10-12要实现与火星通讯:10-11要为金星定位:10-123.振荡的幅度和稳定度一、反馈式振荡器的工作原理1.反馈振荡器的组成反馈振荡器由放大器和反馈网络两大部分组成。
反馈型振荡器的原理框图如图4-1所示。
由图可见, 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。
自激振荡:没有外加输入信号,但输出端有一定幅度的电压.oU输出,即实现了自激振荡。
自激振荡只可在某一频率上产生,不能在其它频率上产生。
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平衡状态。
2. 反馈式正弦振荡器分类LC 振荡器 RC 振荡器 石英晶体振荡器 3. 平衡和起振条件 (1)平衡条件平衡状态——反馈电压.f U 等于.i U 时,振荡器能维持等幅振荡,且有稳定的电压输出,称此时电路达到平衡状态看电路可知:电压放大系数...io U A U =反馈系数:..f .oU F U =达到平衡状态时:..f i U U =则平衡条件为:......f f ....i i1o o o o U U U UAF U U U U ∙∙===而根据数学中复数分析:..A F A F ϕϕ∠+=AF 可得出振幅平衡条件为:AF =1相位平衡条件为:A F A F ϕϕϕϕ∠++==+ 2(0123.......)n n π=、、、 (2)起振条件——为了振荡器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U f 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U f >U i , 即:振幅起振条件:AF >1相位起振条件:A F A F ϕϕϕϕ∠++==+ 2(0123.......)n n π=、、、4. 主要性能指标(1)振荡器的平衡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。
目录第一章设计任务 (8)一. 设计目的 (8)二. 设计要求和步骤 (8)三.方案设计及选择 (8)1.振荡器的选择 (8)2.信号输出波形的仿真选择 (8)第二章单元电路设计与参数计算 (9)一. LC三点式振荡组成原理图 (10)二.起振条件 (12)三.频率稳定度 (13)四. LC振荡模块设计 (14)第三章总原理图及元器件清单 (15)一.总原理图 (15)二. 元件清单 (17)第四章调试步骤 (18)一. 按设计电路安装元器件 (19)二. 测试点选择 (20)三. 调试 (20)四. 实验结果与分析 (20)五. 频率稳定度 (20)第五章供参考选择的元器件 (21)第六章设计心得和体会 (22)第七章参考文献 (23)第一章设计任务一设计目的(1). 熟悉LC正弦波振荡器的工作原理,以及示波器的原理及用法。
(2).掌握LC正弦波振荡器的基本设计方法。
(3). 理解LC正弦波振荡回路并掌握LC振荡器的设计,装载,调试,及其主要性能参数的测试方法和如何选择电路的测试点。
(4). 了解外界因素、元件参数对振荡器工作稳定性及频率稳定度的影响情,以便提高振荡器的性能。
二设计要求和步骤(1). 设计一个LC正弦波频振荡器。
(2). 利用三端式振荡器原理产生正弦波信号,采用的具体电路不限。
要求给出所选电路的优点和缺点并通过测量值进行证明。
也可以进行不同三端式振荡器的性能比较。
(3).了解电路分布参数的影响及如何正确选择电路的静态工作点。
(4).电路的基本原理,LC正弦波振荡器是各种接收机和发射机中一种常见的电路,常用作载波振荡、本振混频振荡等。
其典型形式为“三点式”振荡电路,其电路简单、频率稳定度高,它的工作原理是在正反馈的基础上,将直流电源提供的能量变成正弦交流输出。
(5)选择所需的方案,画出有关的电路原理图。
三方案设计与选择1.振荡器的选择LC振荡器的电路种类比较多,根据不同的反馈方式,又可分为互感反馈振荡器,电感反馈三点式振荡器,电容反馈三点式振荡器,其中互感反馈易于起振,但稳定性差,适用于低频,而电容反馈三点式振荡器稳定性好,输出波形理想,振荡频率可以做得较高。