5.1 反馈振荡原理在线视频

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