[工学]西南科大高频电子线路课件第四章
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高频电子线路总复习课件
混频器特点
混频器的主要特点是能够 将输入信号的频率进行变 换，从而得到所需的输出 信号。
混频器应用
混频器在通信、雷达、导 航、测量等领域有着广泛 的应用。
调制解调器的分类与特点
调制解调器分类
按照调制方式，调制解调器可以 分为调频解调器、调相解调器和
调幅解调器等。
调制解调器特点
调制解调器的特点是能频信号解调出低频信号。
详细描述
高频电子线路通常是指工作频率在数百兆赫兹甚至数千兆赫兹以上的电子线路，其信号频率远高于普 通低频电子线路。由于信号频率较高，高频电子线路的信号幅度通常较小，同时信号波形变化较快。 这些特点对高频电子线路的设计和实现提出了特殊的要求。
高频电子线路的应用与发展
总结词
高频电子线路广泛应用于通信、雷达、导航、广播等领域，随着科技的发展，高频电子 线路的应用范围不断扩大，技术水平也不断提高。
高频电子线路的基本元件与电路
要点一
总结词
要点二
详细描述
高频电子线路的基本元件包括电阻、电容、电感等，其电 路形式包括振荡电路、滤波电路、放大电路等。
在高频电子线路中，常用的基本元件包括电阻、电容、电 感等。这些元件在高频电路中的性能与低频电路有所不同 ，因此在设计高频电路时需要考虑这些元件的高频特性。 高频电子线路的电路形式包括振荡电路、滤波电路、放大 电路等，这些电路在高频率下具有不同的性能特点，适用 于不同的应用场景。
通信系统
用于产生本机振荡信号，提供调制和解调所需的 载波信号。
测量仪器
作为信号源，提供标准频率和时间基准，广泛应 用于频谱分析仪、示波器等测量仪器中。
控制系统
用于产生时钟信号或脉冲信号，控制系统的时序 逻辑和运行状态。
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
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
高频电子线路课件
fi f0 fs
fi
fi
fΩ
fΩ
fs
f0
图 1.2.11 超外差式接收机方框图
高频电子线路课件
End
1.3 通信的传输媒质
发送设备
传输媒质
图 1.2.3 通信系统框图
接收设备
根据传输媒质的不同，分为有线通信与无线通信。
广播网
电视机 收音机
有线 电视网
计算机2
计算机1 局域网
高频电子线路课件
1.3 通信的传输媒质
高频电子线路课件
输入变换器
在实际的通信电子线路中传输的是各种 电信号,为此就需要将各种形式的信息转变 成电信号。
常见的输入变换器有： 话筒 摄象机 各种传感器件
高频电子线路课件
发送设备
发送设备的作用： 将基带信号变换成适合信道的传输特性
的信号。 对基带信号进行变换的原因： 基带信号往往并不适合信道的直接传输。
高频电子线路课件
1.3 通信的传输媒质
图 1.3.1 电磁波传播的几种方式
无线通信的传输媒质是自由空间。
高频电子线路课件
1.3 通信的传输媒质
高频电子线路的工作频段
音 频 射 频 微波
300KHz
300MHz
高频电子线路课件
End
无线电发射机ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ接收机框图
消息 信号源
高频 振荡器
解调器
放大器
调制器
高频电子线路课件
调制的基本原理
➢ 理论和实践证明，只有当电信号的 频率很高，以致它的波长与天线的尺寸 相近时，电信号才能有效辐射传输。
➢ 一般基带信号频率很低，采用调制 就可以把低频基带信号调制在高频载波 信号上，从而易于实现电信号的有效传 输。
高频电子线路复习PPT
f2 -
f1
f0 Q0
矩形系数：
K0.1
BW0.1 BW0.7
99
通常理想情况下 K0.1 = 1
《高频电子线路》
1.1.1
串联谐振回路
阻抗
ZS
r
j(L - 1 ) C
谐振频率
0 2 f0
1 LC
谐振电阻：
ZS r Zmin
回路的空载品质因数：
Q0
1
0Cr
0 L
r
《高频电子线路》
1.1.2
4.1.1
（2）相移法
《高频电子线路》
相移法是基于单边带调幅信号的时域表达式实现的。如
SSB (t) Vm cos(c )t
Vm cosct cos t Vm sin ct sin t
图4.1.11 相移法产生单边带调幅信号
4.1.1
振幅解调的原理及电路组成模型
《高频电子线路》
从高频已调信号中恢复出原调制信号 (t) 的过程 的过程称为解调，又称为检波。实现检波的电路称为 检波电路，简称为检波器。
Vcm (1 M a cos t) cosct
Ma
ka
Vm Vcm
，0 M a 调 1幅指数
4.1.1
《高频电子线路》
（2）波形图
VAM (t) Vcm (1 M a cos t) cosct
4.1.1
（3）频谱图：
《高频电子线路》
VAM (t) Vcm (1 M a cos t) cosct
LC正弦波振荡器分类
互感耦合振荡器 三点式振荡器 集成电路LC振荡器
LC振荡器可用来产生几十千赫到几 百兆赫的正弦波信号。
3.1.4
《高频电子线路》PPT课件
uo(t)
uΩ(t)
Δuc
uo(t)=uΩ(t)+UDC
包含了直流及低频调制分量。
峰值包络检波器的应用型输出电路
+ （a） ui
-
VD
Cd
+
+UDC -
+
C uo R
RL uΩ
-
-
（b）
+ ui
-
VD
Rφ
+
C uo R Cφ
-
t
UDC t
+ UDC -
图(a)：电容Cd的隔直作用，直流分量UDC被隔离，输出信号为解调恢复后 的原调制信号uΩ，一般常作为接收机的检波电路。 图(b)：电容Cφ的旁路作用，交流分量uΩ(t)被电容Cφ旁路，输出信号为直 流分量UDC，一般可作为自动增益控制信号（AGC信号）的检测电路。
rd C R
②对高频载波信号uc来说，电容C的容抗
1 R ，电容C相当于短
cC
路，起到对高频电流的旁路作用，即滤除高频信号。
理想情况下，RC低通滤波网络所呈现的阻抗为分析
+ uD -
当输入信号ui(t)为调幅波时，那么载波正半 +
周时二极管正向导通，输入高频电压通过二 ui
☺调幅解调的分类
振幅调制
AM调 制DSB调制
SSB调制
包络检波 解调
同步检波
峰值包络检波 平均包络检波 叠加型同步检波 乘积型同步检波
☺调幅解调的方法
1. 包络检波
调幅波
t 调幅波频谱
非线形电路
ωc-Ω ωc ωc+Ω ω
低通滤波器
包络检波输出
t 输出信号频谱
高频电子线路课件4-1剖析
振幅平衡的稳定条件表示放大器的电压增
益随振幅增大而减小，它能保证电路参数发生 变化引起的A、F变化时，电路能在新的条件下 建立新的平衡，即振幅产生变化来保证AF=1。
相位平衡的稳定条件表示振荡回路的相移
随频率增大而减小。它能保证振荡电路的参数 发生变化时，能自动通过频率的变化来调整
A F 2n ，保证振荡电路处于正反馈。
用瞬时极性法判断图4-6能否振荡(是否为正反馈)
3⊕
5○
2○
6⊕ 1⊕
4⊕
5○
6⊕ 1⊕
2⊕
3⊕
4○
答案：都是正反馈
总结：互感耦合反馈振荡器通过互感（变 压器）进行反馈，用同名端来保证正反馈。
第三节 反馈型LC振荡器
二 、电容反馈振荡电路
Rb1、Rb 2、Re直流偏压；Ce、Cb直流开路, 交流短路； Lc直流短路,交流开路。从b, c, e三极分析得图(b)
Q点是稳定平衡点
B点是不稳定平衡点
振幅稳定条件：A U c
U c U cQ
0
（2）相位稳定条件为 ：Z 0 (4 ─ 16)
分析外因的影响：
当若外输因入使电U压bU的b和相位反超馈前电于压UUbb(相差为L )2则平衡
则相差 2 ,即T ，f （ ）
即 L ， L
外因的影响是
Z
0
显然，上述三个条件均与电路参数有关，
A由放大器的参数决定，除与工作点有关外， 还与晶体管的参数有关，而反馈系数F是与反馈 元件的参数值有关。
第三节 反馈型LC振荡器
一 、互感耦合振荡电路
5⊕ 1⊕
2⊕ 3⊕
4⊕
振荡条件：用瞬时极 性法判断是否为正反 馈。
振荡频率：0
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放大器件一般都满足图4.2所示的平衡与稳定的振幅条件，仅 需对起振的振幅条件进行讨论。
(1) 在起振时，放大器应具有正确的直流偏置，开始时应工作 在甲类状态。 (2) 开始起振时，环路增益T应大于1；由于反馈网络F是一个 常数，且小于1，因此要求放大器的增益A大于1/F；对于共射 或者共基组态的放大器，负载设计合理，可以满足这一要求。
gL goe gie gp goe F 2 gie gp
环路谐振时的增益为
T Uf Uc F gmUi F gm F
gmF
Ui Ui
gLUi
gL goe F 2 gie gp
振荡器的振幅起振条件为
gm
≥
1 F
(goe
gp
)
Fgie
gm
≥
1 F
第四章 正弦波振荡器
高频正弦波振荡器在通信系统中起何作用？
反馈型正弦波振荡器如何构成？它的工作应满足什 么条件？
如何识别常用正弦波振荡器类型并判断能否正常工 作？
频率稳定度与哪些因素有关？如何提高频率稳定度？ 为什么晶体振荡器的频率稳定度很高？它如何构成？
放大器
输入为外加激励信号，直流能量转换为按信号规律变化的 交流能量的电路。
瞬时频率稳定度：一般指秒或毫秒时间间隔内的频率相对变 化，这种频率变化一般都具有随机性质。其主要取决于元器 件的内部噪声。
中波广播电台发射机的频率稳定度为 105
电视发射机的频率稳定度为
107
普通信号发生器的频率稳定度为 103~105
标准信号发生器的频率稳定度为 108~109
2.提高频率稳定度的措施
1)减小外界因素变化的影响
采用高稳定度直流稳压电源以减少电源电压的变化；采用恒温或者温度 补偿的方法以抵消温度的变化；采用金属罩屏蔽的的方式减小外界电磁 场的影响；采用密封、抽空等方式以削弱大气压力和湿度变化的影响等。
2)提高回路的标准性
谐振回路在外界因素变化时保持其谐振频率不变的能力称为谐振回 路的标准性，回路的标准性越高，频率稳定度越好。 回路的品质因数Q值越大，则回路的相频特性曲线在谐振点的变化率 越大，其相位越稳定，从相位与频率的关系可得，此时的稳频效果 越好，因此需选择高Q值的回路元件。
4.2 LC三点式正弦波振荡器
以LC谐振回路为选频网络的反馈振荡器称为LC正弦波振荡器 ，常用的电路有互感耦合振荡器和三点式振荡器。互感耦合 振荡器是以互感耦合方式实现正反馈，其振荡频率稳定度不 高，且由于互感耦合元件分布电容的存在，限制了其振荡频 率的提高，只适合于较低频段。三点式振荡器是指LC回路的 三个电抗元件与晶体管的三个电极组成的一种振荡器，使谐 振回路既是晶体管的集电极负载，又是正反馈选频网络，其 工作频率可达到几百兆赫兹，在实际中得到了广泛的应用。
4.1.5 频率稳定度
1、频率稳定度的定义
频率稳定度在数量上通常用频率偏差来表示。频率偏差是指
振荡器的实际频率和标称频率之间的偏差。它可分为绝对偏
差和相对偏差。设f0是标称频率，f是实际工作频率，则定义
绝对频率偏差为： f f1 f0
相对频率偏差为： f f1 f 0
f0
f0
测量时，要取多次测量结果的统计值。
4.2.4 改进型电容三点式振荡器
由于晶体管的输入、输出电容与电容三点式振荡器和电感三 点式振荡器的回路并联，影响回路的等效电抗元件参数。而 晶体管的输入、输出电容受环境温度、电源电压等因素的影 响较大，所以上述两种振荡器的频率稳定度不高，一般在 10-3数量级。为了提高频率稳定度，需要对电路作改进以减 少晶体管输入、输出电容对回路的影响，可以采用削弱晶体 管与回路之间耦合的方法，在电容三点式振荡器的基础上， 得到两种改进型电容反馈式振荡器——克拉泼(Clapp)振荡 器和西勒(Siler)振荡器。
2．相位条件
(1) 对于放大器的起振与平衡的相位条件，都是要求环路是 正反馈。
(2) 对于平衡的稳定条件，要求环路应具有负斜率的相频特 性曲线。
相位平衡的稳定状态负斜率的相频特性取决于选频网络。对于 LC并联谐振网络的阻抗特性以及LC串联谐振回路的导纳特性都 具有负斜率的相频特性，而对于LC并联谐振网络的导纳特性以 及LC串联谐振回路的阻抗特性都具有正斜率的相频特性。
正弦波振荡器 非正弦波振荡器（多谐振荡器等）
按选频回路元件性能分类
LC 振荡器 RC 振荡器 晶体振荡器等
4.1 反馈振荡器的振荡条件分析
4.1.1 反馈振荡器振荡的基本原理
反馈振荡器的原理框图如图4.1所示。反馈振荡器是由放大 器和反馈网络所组成的一个闭环环路，其中反馈网络由无源 器件组成。
图4.1 反馈振荡器的原理框图
相位条件的判别: • 起振和平衡时的相位条件是相同的。 • 相位条件是振荡器正常工作的必要条件。 • 瞬时极性判定方法：
(1) 将环路断开，引入Vi (2) 观察Vf 的瞬时极性,当Vf 与Vi 瞬时极性一 致，即满足相位条件，反之则不满足。
【例4.1】 图4.4所示为一LC振荡器的实际电路，图中反馈网络是由电感
振荡器
振荡器没有外加激励信号，而自动地将直流电源产生的能量 转化为具有一定频率、一定幅度和一定波形的交流信号。振 荡器一般由晶体管等有源器件和具有选频能力的无源网络所 组成。
振荡器的应用十分广泛，振荡器的种类也很多。
按振荡原理分类
反馈振荡器 负阻振荡器
按振荡频率分类
低频振荡器 高频振荡器
按振荡波形分类
般取3～5倍。 该振荡器的振荡频率为
1
1
f0 2
LC 2
L
C1C2
C1 C2
4.2.3 电感三点式振荡器
图4.10(a) 是电感三点式振荡器原理图，4.10(b)是其交流等效电路。 通常电感绕在同一磁芯的骨架上，它们之间存在互感M。
(a) 实用电路
＋
U c
L1 —M
C
—
L2
U f
要求Xbe和Xce 必须同性质。而Xbc必须与Xbe、Xce异性质 。
为了便于记忆，可将上述规则简单的记为“射同它异”。
三点式振荡器有两种基本的电路形式：与发射极相连同为 电容的，称为电容三点式振荡器，也称考必兹(Colpitts) 振荡器，如图4.6(a)所示；与发射极相连同为电感的，称 为电感三点式振荡器，也称哈特莱(Hartley)振荡器，如 图4.6(b)所示。
L和L1之间的互感M来实现，称之为LC互感耦合振荡器，其中电容Cb为 耦合电容，电容Ce为高频旁路电容，都为大电容。画出交流等效电路， 分析该电路满足正反馈时其同名端的位置。
M
UCC
—
C
L
L1
Rb1
+C
M+
L
L1
+
Cb
Rb2
Re
Ce
图4.4 例4.1图
(b)
根据瞬时极性法，当电路满足 正反馈时，其同名端如图4.4(b) 所示。
容 三
以上，对于高频电路来讲，可视
点 式
为短路；高频扼流圈LC比回路电
振 荡
感大一个数量级以上，对于高频
器
电路来讲，可视为断路。由于
Rb1//Rb2比晶体管的输入电阻大很
图 4.8
多 ， 这 里 作 为 断 路 处 理 。 4.8(b)
(b)
是其交流等效电路。
下面分析该电路的起振条件。由于起振时晶体管工作在小信 号线性放大区，因此可用Y参数等效电路，下图是高频小信 号等效电路。
(goe
gp
)
Fgie
为了使电容三点式振荡器易于起振，应选择跨导gm大、
输入输出电阻大的晶体管；反馈系数要合理选择，其一般
选择为0.1～0.5；实践表明，如果选用特征频率fT大于振荡 频率5倍以上的晶体管作为放大器，负载电阻不要太小，反
馈系数选择合理，其一般都是满足起振条件的。为保证放大器有一定大小的度且波形失真小，起振时环路增益一
＋
（b ）
(b) 交流等效电 路
图4.10 电感三点式振荡器
类似于电容三点式振荡器的分析方法，可求得电感三点式
振荡器起振时的条件电容三点式的一致，其：
反馈系数为
F Uf L2 M Uc L1 M
振荡频率为
f0
2
1 LC
2
1 (L1 L2 2M )C
＋
U c
L1 —M
当 Xbe + Xce + Xbc = 0 时，
回路谐振，回路等效为纯电阻，
.
.
.
得到
U
c
与U
.
i
反相。因此
Uf
必须与 U c反相，才能构成正反馈。
通常Q值很高，故回路谐振电流远大于b、c、e极电流
.
.
.
.
故 Uf j I X be ，Uc j I X ce ，为使 Uf 和 Uc 反相，
在图中，忽略Yre、Cie、Coe，忽略晶体管正向传输导纳的相移， 用跨导gm表示。gp表示除晶体管外的电路中所有电导折算到ce两 端的总电导。
反馈系数：
1
F Uf C2 C1
Uc
1
C2
C1
将gie折算到ce端，有
gie
(Uf Uc
)2 gie
F 2 gie
因此放大器总的负载电导为
分别为Xbe、Xce和Xbc，当回路谐振 时，回路等效阻抗为纯电阻，则
jXbc
图4.5 三点式电路结构
X be X ce X bc 0
三个电抗元件不能同时为感抗或容
抗，必须由两种不同性质的电抗元件
(1) 在起振时，放大器应具有正确的直流偏置，开始时应工作 在甲类状态。 (2) 开始起振时，环路增益T应大于1；由于反馈网络F是一个 常数，且小于1，因此要求放大器的增益A大于1/F；对于共射 或者共基组态的放大器，负载设计合理，可以满足这一要求。
gL goe gie gp goe F 2 gie gp
环路谐振时的增益为
T Uf Uc F gmUi F gm F
gmF
Ui Ui
gLUi
gL goe F 2 gie gp
振荡器的振幅起振条件为
gm
≥
1 F
(goe
gp
)
Fgie
gm
≥
1 F
第四章 正弦波振荡器
高频正弦波振荡器在通信系统中起何作用？
反馈型正弦波振荡器如何构成？它的工作应满足什 么条件？
如何识别常用正弦波振荡器类型并判断能否正常工 作？
频率稳定度与哪些因素有关？如何提高频率稳定度？ 为什么晶体振荡器的频率稳定度很高？它如何构成？
放大器
输入为外加激励信号，直流能量转换为按信号规律变化的 交流能量的电路。
瞬时频率稳定度：一般指秒或毫秒时间间隔内的频率相对变 化，这种频率变化一般都具有随机性质。其主要取决于元器 件的内部噪声。
中波广播电台发射机的频率稳定度为 105
电视发射机的频率稳定度为
107
普通信号发生器的频率稳定度为 103~105
标准信号发生器的频率稳定度为 108~109
2.提高频率稳定度的措施
1)减小外界因素变化的影响
采用高稳定度直流稳压电源以减少电源电压的变化；采用恒温或者温度 补偿的方法以抵消温度的变化；采用金属罩屏蔽的的方式减小外界电磁 场的影响；采用密封、抽空等方式以削弱大气压力和湿度变化的影响等。
2)提高回路的标准性
谐振回路在外界因素变化时保持其谐振频率不变的能力称为谐振回 路的标准性，回路的标准性越高，频率稳定度越好。 回路的品质因数Q值越大，则回路的相频特性曲线在谐振点的变化率 越大，其相位越稳定，从相位与频率的关系可得，此时的稳频效果 越好，因此需选择高Q值的回路元件。
4.2 LC三点式正弦波振荡器
以LC谐振回路为选频网络的反馈振荡器称为LC正弦波振荡器 ，常用的电路有互感耦合振荡器和三点式振荡器。互感耦合 振荡器是以互感耦合方式实现正反馈，其振荡频率稳定度不 高，且由于互感耦合元件分布电容的存在，限制了其振荡频 率的提高，只适合于较低频段。三点式振荡器是指LC回路的 三个电抗元件与晶体管的三个电极组成的一种振荡器，使谐 振回路既是晶体管的集电极负载，又是正反馈选频网络，其 工作频率可达到几百兆赫兹，在实际中得到了广泛的应用。
4.1.5 频率稳定度
1、频率稳定度的定义
频率稳定度在数量上通常用频率偏差来表示。频率偏差是指
振荡器的实际频率和标称频率之间的偏差。它可分为绝对偏
差和相对偏差。设f0是标称频率，f是实际工作频率，则定义
绝对频率偏差为： f f1 f0
相对频率偏差为： f f1 f 0
f0
f0
测量时，要取多次测量结果的统计值。
4.2.4 改进型电容三点式振荡器
由于晶体管的输入、输出电容与电容三点式振荡器和电感三 点式振荡器的回路并联，影响回路的等效电抗元件参数。而 晶体管的输入、输出电容受环境温度、电源电压等因素的影 响较大，所以上述两种振荡器的频率稳定度不高，一般在 10-3数量级。为了提高频率稳定度，需要对电路作改进以减 少晶体管输入、输出电容对回路的影响，可以采用削弱晶体 管与回路之间耦合的方法，在电容三点式振荡器的基础上， 得到两种改进型电容反馈式振荡器——克拉泼(Clapp)振荡 器和西勒(Siler)振荡器。
2．相位条件
(1) 对于放大器的起振与平衡的相位条件，都是要求环路是 正反馈。
(2) 对于平衡的稳定条件，要求环路应具有负斜率的相频特 性曲线。
相位平衡的稳定状态负斜率的相频特性取决于选频网络。对于 LC并联谐振网络的阻抗特性以及LC串联谐振回路的导纳特性都 具有负斜率的相频特性，而对于LC并联谐振网络的导纳特性以 及LC串联谐振回路的阻抗特性都具有正斜率的相频特性。
正弦波振荡器 非正弦波振荡器（多谐振荡器等）
按选频回路元件性能分类
LC 振荡器 RC 振荡器 晶体振荡器等
4.1 反馈振荡器的振荡条件分析
4.1.1 反馈振荡器振荡的基本原理
反馈振荡器的原理框图如图4.1所示。反馈振荡器是由放大 器和反馈网络所组成的一个闭环环路，其中反馈网络由无源 器件组成。
图4.1 反馈振荡器的原理框图
相位条件的判别: • 起振和平衡时的相位条件是相同的。 • 相位条件是振荡器正常工作的必要条件。 • 瞬时极性判定方法：
(1) 将环路断开，引入Vi (2) 观察Vf 的瞬时极性,当Vf 与Vi 瞬时极性一 致，即满足相位条件，反之则不满足。
【例4.1】 图4.4所示为一LC振荡器的实际电路，图中反馈网络是由电感
振荡器
振荡器没有外加激励信号，而自动地将直流电源产生的能量 转化为具有一定频率、一定幅度和一定波形的交流信号。振 荡器一般由晶体管等有源器件和具有选频能力的无源网络所 组成。
振荡器的应用十分广泛，振荡器的种类也很多。
按振荡原理分类
反馈振荡器 负阻振荡器
按振荡频率分类
低频振荡器 高频振荡器
按振荡波形分类
般取3～5倍。 该振荡器的振荡频率为
1
1
f0 2
LC 2
L
C1C2
C1 C2
4.2.3 电感三点式振荡器
图4.10(a) 是电感三点式振荡器原理图，4.10(b)是其交流等效电路。 通常电感绕在同一磁芯的骨架上，它们之间存在互感M。
(a) 实用电路
＋
U c
L1 —M
C
—
L2
U f
要求Xbe和Xce 必须同性质。而Xbc必须与Xbe、Xce异性质 。
为了便于记忆，可将上述规则简单的记为“射同它异”。
三点式振荡器有两种基本的电路形式：与发射极相连同为 电容的，称为电容三点式振荡器，也称考必兹(Colpitts) 振荡器，如图4.6(a)所示；与发射极相连同为电感的，称 为电感三点式振荡器，也称哈特莱(Hartley)振荡器，如 图4.6(b)所示。
L和L1之间的互感M来实现，称之为LC互感耦合振荡器，其中电容Cb为 耦合电容，电容Ce为高频旁路电容，都为大电容。画出交流等效电路， 分析该电路满足正反馈时其同名端的位置。
M
UCC
—
C
L
L1
Rb1
+C
M+
L
L1
+
Cb
Rb2
Re
Ce
图4.4 例4.1图
(b)
根据瞬时极性法，当电路满足 正反馈时，其同名端如图4.4(b) 所示。
容 三
以上，对于高频电路来讲，可视
点 式
为短路；高频扼流圈LC比回路电
振 荡
感大一个数量级以上，对于高频
器
电路来讲，可视为断路。由于
Rb1//Rb2比晶体管的输入电阻大很
图 4.8
多 ， 这 里 作 为 断 路 处 理 。 4.8(b)
(b)
是其交流等效电路。
下面分析该电路的起振条件。由于起振时晶体管工作在小信 号线性放大区，因此可用Y参数等效电路，下图是高频小信 号等效电路。
(goe
gp
)
Fgie
为了使电容三点式振荡器易于起振，应选择跨导gm大、
输入输出电阻大的晶体管；反馈系数要合理选择，其一般
选择为0.1～0.5；实践表明，如果选用特征频率fT大于振荡 频率5倍以上的晶体管作为放大器，负载电阻不要太小，反
馈系数选择合理，其一般都是满足起振条件的。为保证放大器有一定大小的度且波形失真小，起振时环路增益一
＋
（b ）
(b) 交流等效电 路
图4.10 电感三点式振荡器
类似于电容三点式振荡器的分析方法，可求得电感三点式
振荡器起振时的条件电容三点式的一致，其：
反馈系数为
F Uf L2 M Uc L1 M
振荡频率为
f0
2
1 LC
2
1 (L1 L2 2M )C
＋
U c
L1 —M
当 Xbe + Xce + Xbc = 0 时，
回路谐振，回路等效为纯电阻，
.
.
.
得到
U
c
与U
.
i
反相。因此
Uf
必须与 U c反相，才能构成正反馈。
通常Q值很高，故回路谐振电流远大于b、c、e极电流
.
.
.
.
故 Uf j I X be ，Uc j I X ce ，为使 Uf 和 Uc 反相，
在图中，忽略Yre、Cie、Coe，忽略晶体管正向传输导纳的相移， 用跨导gm表示。gp表示除晶体管外的电路中所有电导折算到ce两 端的总电导。
反馈系数：
1
F Uf C2 C1
Uc
1
C2
C1
将gie折算到ce端，有
gie
(Uf Uc
)2 gie
F 2 gie
因此放大器总的负载电导为
分别为Xbe、Xce和Xbc，当回路谐振 时，回路等效阻抗为纯电阻，则
jXbc
图4.5 三点式电路结构
X be X ce X bc 0
三个电抗元件不能同时为感抗或容
抗，必须由两种不同性质的电抗元件