当前课程知识点:高频电子线路 > 第5章 正弦波振荡器 > 5.1反馈型振荡器原理 > 5.1 反馈振荡原理
您好
欢迎您走进本课堂
由第1章介绍的调幅广播发射机
和接收机的组成框图不难发现
正弦波振荡器是发射
接收设备的心脏
本讲我们先来介绍
反馈型振荡器的原理
您见过这个电路吗
它正是前面学过的
小信号选频放大器
如果该电路的输出端
通过一个反馈线圈
组成的反馈网络反馈到
放大器的输入端
使反馈信号
外接的信号源
这样便形成了反馈型LC振荡器
您可能要问
没有了外加的输入信号
那么最初的输入信号从哪里来呢
其实
当电路接通电源时
在电路内部必然会引起晶体管
电流的突变
突变的电流是一个包含很宽频谱分量
而且很微弱的扰动信号
该信号经放大器
和LC并联谐振回路选频后
只有被选出的某一频率的信号
通过互感耦合
在反馈线圈上得到反馈电压
加到晶体管基极
这就是振荡器的原始输入信号
此输入信号继续放大
选频 反馈
使回送到输入端的信号幅度
进一步增大
由于晶体管特性的非线性
振幅会自动稳定到一定的幅度
而不会无限增大
此时电路进入平衡状态
从上述振荡过程中不难看出
要构成反馈型振荡器
电路中应包含以下环节
一是放大电路
其作用是保证很小的扰动信号
逐渐被放大
没有放大
信号就会逐渐衰减
二是反馈网络
用于实现正反馈
没有正反馈
反馈信号将很快衰减
它和放大电路共同维持振荡
当振荡进入平衡状态时
保证
三是选频网络
用于确定振荡频率
并起到滤波作用
在很多实际电路中
常将选频网络和
反馈网络合二为一
而且对于分立电路而言
也不再另加稳幅环节
而是依靠晶体管特性的
非线性来进行稳幅
通过刚才的分析我们可以知道
在起振过程中
信号的幅度是由小变大
进入平衡状态后
振幅保持不变
显然
振荡器起振和平衡时
满足的条件是不一样的
为了具有一般性
我们不妨将刚才介绍的反馈型
振荡器用一个由放大器
和反馈网络构成的闭合环路框图
来加以描述
其中
选频网络可以设在
放大器中
也可以设在反馈网络中
放大器的增益
A和φA是增益的模和相角
反馈网络的反馈系数
F和φF为反馈系数的模和相角
则反馈电压
将上两式
代入得
为了使振荡器在接通电源后
能够自动起振
需要满足
即要求环路增益
且环路中信号的相移
n为整数
为了区别起振和平衡时的电压增益
通常将起振时的电压增益用A0表示
我们将A0F大于1称为振幅起振条件
表示振荡幅度越来越大
为增幅振荡
称为相位起振条件
表示振荡器闭环相位差为零
即为正反馈
两式统称为起振条件
那么振荡信号的幅度会不断增大
那么会不会增大到比天高比海深呢
答案肯定是不会的
这是因为随着信号幅度的增大
放大器的动态范围会
延伸到非线性区
放大器的增益将随之下降
最终达到平衡的条件
此时环路增益
称为振幅平衡条件
其本质是反馈信号等于
输入信号
环路中信号相移不变
称为相位平衡条件
表明放大器引入了正反馈
这两式统称为平衡条件
通过振荡的过程
可以看出
振荡器是由起振时的
小信号线性工作状态
逐渐向平衡时的大信号非线性
工作状态过渡
那么达到平衡时究竟是
工作在什么状态呢
我们依据上一章的折线分析法
对刚才介绍的反馈型振荡器
进行分析
由电路可知
谐振放大器的输出电压
通过谐振回路选出基波分量
则可以得到放大器的电压增益
为了使您一目了然
我们把中间的过程去掉
因为起振时振荡器工作在甲类状态
此时
将它们代入可得
起振时的电压增益
则电压增益A又等于
由此可得振荡器振幅平衡条件的
另外一种形式
显然
当A0F给定后
达到平衡状态时的通角
也就确定了
例如
解得
振荡器工作在乙类状态
振荡器工作在丙类状态
振荡器工作在甲乙类状态
由此表明
振荡器平衡时的工作状态
完全是取决于A0F的大小
另外
振荡器进入非线性工作状态后
由于
表明放大器的电压增益由起振时
较大的A0逐渐减小
直到 AF=1达到平衡状态
表明晶体管本身具有稳幅功能
体现了晶体管的自限幅作用
除了起振和平衡条件外
为了使振荡器能够稳定振荡
还要有稳定条件
它也包括振幅和相位两个条件
您若是感兴趣
可参见相关教材
如果我们现在面对一个
反馈式振荡器
又将怎样分析呢
好
下面我们介绍一下
振荡器的分析方法
我们首先是从两方面
来分析电路类型
一找组成
也就是查找振荡器的基本组成部分
对于放大器
主要是找电路中具有
放大作用的元件
对于反馈网络
主要是寻找反馈电压
取自何处
加在何方
选频网络与正反馈网络
有时会合二为一
二查静态和动态
对于分立电路
首先查看电路的静态工作点
是否合理
即放大元件是否处于
放大状态
其次查看动态时信号能否正常传递
即是否存在开路或短路现象
其次是判断振荡条件
它包括相位条件和振幅条件
其中
判断相位条件的方法是
瞬时极性法
其判断步骤是
断回路 引输入 看相位
其中
断回路
就是假想在放大器的
输入端断开
引输入是指在断开处
加一瞬时极性为正的信号
看相位是指假设输入端的
瞬时极性为正
由此判断经放大器
选频网络后的反馈信号
瞬时极性是正还是负
若是正极性
则为正反馈
满足相位条件
若是负极性
则为负反馈
不满足正反馈的相位条件
至于振幅条件的判断
往往需要通过电路参数求解
然后判断是否大于1
在不要求计算起振条件的情况下
判断是否振荡通常是以
能否构成正反馈为准则
第三步是估算振荡频率
它由相位平衡条件决定
取决于选频网络的参数
本讲是关于反馈振荡电路的基础
是分析振荡器的依据
希望您能在理解的基础上加以掌握
-1.1 通信系统的组成
-第1章 绪论--1.1 通信系统的组成
-1.2 调制与解调
-第1章 绪论--1.2 调制与解调
-1.3 发射机和接收机的组成
-第1章 绪论--1.3 发射机和接收机的组成
-2.1选频网络
-第2章 高频电路基础--2.1选频网络
-2.2非线性电路分析基础
-第2章 高频电路基础--2.2非线性电路分析基础
-3.1 分散选频放大器
-第3章 高频小信号放大器--3.1 分散选频放大器
-3.2 集中选频放大器
-第3章 高频小信号放大器--3.2 集中选频放大器
-4.1 丙类谐振功率放大器的工作原理
-第4章 高频功率放大器--4.1 丙类谐振功率放
-4.2丙类谐振功率放大器的性能分析
-第4章 高频功率放大器--4.2丙类谐振功率放大
-4.3 丙类谐振功率放大器的实际电路
-第4章 高频功率放大器--4.3 丙类谐振功率放大
-4.4宽带高频功率放大器
-第4章 高频功率放大器--4.4宽带高频功率放大器
-4.5 功率合成
--4.5功率合成
-第4章 高频功率放大器--4.5 功率合成
-5.1反馈型振荡器原理
-第5章 正弦波振荡器--5.1反馈型振荡器原理
-5.2 LC正弦波振荡器
-第5章 正弦波振荡器--5.2 LC正弦波振荡器
-5.3 石英晶体振荡器
-第5章 正弦波振荡器--5.3 石英晶体振荡器
-5.4 压控振荡器
--5.4压控振荡器
-第5章 正弦波振荡器--5.4 压控振荡器
-6.1 调幅信号的分析
-第6章 振幅调制、解调及混频--6.1 调幅信号的分析
-6.2 调幅信号的产生电路
-第6章 振幅调制、解调及混频--6.2 调幅信号的产生电路
-6.3 调幅信号的解调电路
-第6章 振幅调制、解调及混频--6.3 调幅信号
-6.4 变频电路
-第6章 振幅调制、解调及混频--6.4 变频电路
-7.1调角信号的分析
--7.1 调角信号
-第7章 角度调制与解调--7.1调角信号的分析
-7.2 调频信号的产生电路
-第7章 角度调制与解调--7.2 调频信号的产生
-7.3 调频信号的解调电路
-第7章 角度调制与解调--7.3 调频信号的解调电
-8.1反馈控制电路概述
-第8章 反馈控制电路--8.1反馈控制电路概述
-8.2 自动增益控制电路
-第8章 反馈控制电路--8.2 自动增益控制电路
-8.3 自动频率控制电路
-第8章 反馈控制电路--8.3 自动频率控制电路
-8.4 锁相环路
-第8章 反馈控制电路--8.4 锁相环路