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1、4.2 LC正弦波振荡器,以LC谐振回路作选频网络的反馈振荡器称为LC正弦波振荡器,1MHz , Po较小,1MHz , Po较大,fo 精确稳定,主要要求:,了解变压器反馈式振荡器的工作原理和分析方法,掌握三点式振荡器的组成原则和工作原理,掌握电感三点式和电容三点式振荡器的典型电路、工作原理、工作特点和分析方法。,4.2 LC正弦波振荡器,了解集成LC振荡器,P6770 变压器反馈式振荡器,P6770 变压器反馈式振荡器,一、电路组成,三极管、LC谐振回路构成选频放大器,变压器Tr构成反馈网络。,放大器在小信号时工于甲类,以保证起振时有较大的环路增益。,二、工作原理,二、工作原理,起振时放大
2、器工作于甲类,T1。随着振荡幅度的增大,放大器进入非线性状态,且由于自给偏置效应进入乙类或丙类非线性工作状态,使T减小,直至T=1,进入平衡状态,在回路谐振频率上构成正反馈,满足了振荡的相位条件。,振荡电路起振工作状态的变化,三、振荡条件的分析,为集电极电流基波分量; Z 为回路对基波电流呈现的阻抗。,三、振荡条件的分析,Yfe 为晶体管的正向传输导纳,三、振荡条件的分析,r 为电感线圈L的等效损耗电阻。 忽略r 时, 。 如互感为全耦合,则 说明忽略r 时, 为实数,fe0;且 为常数。,三、振荡条件的分析,故,在小信号时为常数,在大信号非线性工作状态时,随振荡幅度增大而减小,故能满足T的频
3、率特性要求。,三、振荡条件的分析,实际电路中, fe 和f 都很小,故相位平衡条件可近似为,可得该振荡器相位平衡条件为,因此采用LC谐振回路作选频网络的振荡器,其振荡频率约等于回路谐振频率。,当 LC回路调谐于f0上时,即可满足此条件。,例4.1.1,试分析下图电路是否可能产生振荡,解:,该电路由共基放大电路和LC反馈选频网络构成,,在LC回路的谐振频率上构成正反馈,满足相位平衡条件。,而共基放大电路具有较大增益,又具有内稳幅作用,,因此合理选择电路参数可满足振幅起振和平衡调节,故此电路可能产生振荡。,作业,备P96 4.1(a),4.2.1 三点式振荡器的基本工作原理,三点式振荡器组成原则:
4、与放大器同相输入端相连的为同性质电抗,不与同相输入端相连的为异性质电抗。,与E相连的为同性质电抗,不与E端相连的为异性质电抗。,?,只有这样,才能构成正反馈!,4.2.1 三点式振荡器的基本工作原理,为便于说明,忽略电抗元件的损耗及管子输入、输出阻抗的影响。,通常Q值很高,故回路谐振电流远大于B、C、E极电流,并联谐振回路谐振时,回路电流为输入电流的Q倍,4.2.1 三点式振荡器的基本工作原理,为便于说明,忽略电抗元件的损耗及管子输入、输出阻抗的影响。,通常Q值很高,故回路谐振电流远大于B、C、E极电流,4.2.1 三点式振荡器的基本工作原理,有电感三点式和电容三点式两种,4.2.1 三点式振
5、荡器的基本工作原理,4.2.2 电感三点式振荡器 (Hartley 哈脱莱),哈脱莱电路,交流通路,哈脱莱电路,4.2.2 电感三点式振荡器 (Hartley 哈脱莱),优点:易起振,频率易调(调C),缺点:,高次谐波成分较大,输出波形差。,交流通路,4.2.3 电容三点式振荡器 (Colpitts 考毕兹),考毕兹电路,考毕兹电路,增大 C1/ C2 ,可增大反馈系数,提高输出幅值,但会使三极管输入阻抗的影响增大,使Q值下降,不利于起振,且波形变差,故C2/ C1不宜过大,一般取0.10.5 。,4.2.3 电容三点式振荡器 (Colpitts 考毕兹),考毕兹电路,优点:高次谐波成分小,输
6、出波形好。,缺点:,频率不易调(调L,调节范围小),4.2.3 电容三点式振荡器 (Colpitts 考毕兹),例4.2.1,解:,1. 求振荡频率,考毕兹电路,2. 验证振幅起振条件,交流通路,2. 验证振幅起振条件,2. 验证振幅起振条件,而,故,因此电路满足振幅起振条件。,通常T取35,例,解:,该电路由共基极小信号谐振放大电路和电容分压式反馈电路构成,符合电容三点式构成原则,且具有较大的起振环路增益,因此可能产生振荡。其振荡频率为,分析下图电路是否可能产生振荡。若可能产生,振荡,试求其振荡频率。,交流通路,解:,该电路由共基极小信号谐振放大电路和电容分压式反馈电路构成,符合电容三点式构
7、成原则,且具有较大的起振环路增益,因此可能产生振荡。其振荡频率为,分析下图电路是否可能产生振荡。若可能产生,振荡,试求其振荡频率。,放大器采用共基组态,可产生更高频率的振荡。,例,4.2.4 改进型电容三点式振荡器 (Clapp 克拉泼),考毕兹电路,考毕兹电路中,晶体管极间电容与回路电容并联,会使振荡频率偏移,且极间电容随晶体管工作状态而变,会使振荡频率不稳定。,4.2.4 改进型电容三点式振荡器 (Clapp 克拉泼),C3 C1 , C3 C2,说明极间电容的影响很小,且调节反馈系数时基本不影响频率,实际振荡频率必定略高于 f 0,因为要使L、C3支路呈感性,克拉泼电路的改进,调频率时,
8、不调C3 ,调 C4 。故调频率时谐振回路反映到晶体管C、E间的等效阻抗变化很小,对放大器增益影响不大,从而保持振荡幅度的稳定。,西勒(Seiler)振荡器,一般C4与C3相同数量级,且都远大于C1 、 C2 ,故,例4.2.2,解:,分析下图电路,并求其振荡频率。,该电路采用负电源供电,C2、LC1、C3构成电源滤波器。,R1、R2、R4构成晶体管偏置电路,使放大器起振时工作于甲类。,R3、LC2 构成放大器直流负载电路,,C1为基极旁路电容。,LC2为高频扼流圈。,例4.2.2电路的交流通路,C4、C5组成正反馈网络。,因此电路构成改进型电容三点式振荡器。,习题4-6 图为三谐振回路振荡器
9、的交流通路,分析电路参数在如下四种关系下能否振荡,振荡频率和各回路故有频率的关系。,1. L1C1 L2C2 L3C32. L1C1 L3C34. L1C1 L2C2 = L3C3,分析:,0 时, 回路呈容性;0 时, 回路呈感性;,习题4-6 图为三谐振回路振荡器的交流通路,分析电路参数在如下四种关系下能否振荡,振荡频率和各回路故有频率的关系。,1. L1C1 L2C2 L3C32. L1C1 L3C34. L1C1 L2C2 = L3C3,设电路为电感三点式,,感性,感性,容性,则:f03 fOSC f01 、 f02,设电路为电容三点式,,容性,容性,感性,则: f01 、f02 fOSC f03,例,作业,P97 4.3 、4.4,总结,