通信电子线路讲义讲稿.ppt
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1、关于通信电子线路讲义第一页,讲稿共五十七页哦第二页,讲稿共五十七页哦第三页,讲稿共五十七页哦第五章第五章 正弦波振荡器正弦波振荡器第第1节节 概述概述第第2节节 反馈型反馈型LC振荡原理振荡原理第第3节节 反馈型反馈型LC振荡器振荡器第第4节节 振荡器的频率稳定原理振荡器的频率稳定原理第第5节节 高稳定度的高稳定度的LC振荡器振荡器第第6节节 晶体振荡电路晶体振荡电路第四页,讲稿共五十七页哦教学基本要求教学基本要求1.掌握掌握反馈式正弦波振荡器的基本工作原理反馈式正弦波振荡器的基本工作原理。2.掌握掌握LC振荡器、晶体振荡器的电路组成、工作原振荡器、晶体振荡器的电路组成、工作原理和性能特点理和
2、性能特点。3.了解了解频率稳定度的概念、影响频率稳定度的因素,频率稳定度的概念、影响频率稳定度的因素,掌握掌握改善频率稳定度的措施改善频率稳定度的措施。第五页,讲稿共五十七页哦振荡器的应用:振荡器的应用:载波发生器(发射机)载波发生器(发射机)本地振荡器(接收机)本地振荡器(接收机)测量仪器信号源(时间测量仪器信号源(时间/频率标准)频率标准)5.1 概述概述振荡器的主要技术指标:振荡器的主要技术指标:振荡频率振荡频率 频率稳定度频率稳定度 振荡幅度振荡幅度 振荡波形振荡波形第六页,讲稿共五十七页哦第七页,讲稿共五十七页哦放大器放大器A(s)反馈网络反馈网络F(s)5.2 反馈型反馈型LC振荡
3、原理振荡原理第八页,讲稿共五十七页哦为了得到自激振荡的输出电压,使振荡能够为了得到自激振荡的输出电压,使振荡能够建立建立起来,需满足:起来,需满足:为振荡器的为振荡器的起振条件起振条件,其中:,其中:A0是电源接通时的电压增益。是电源接通时的电压增益。增幅振荡增幅振荡正反馈正反馈 振荡建立的振荡建立的起振条件起振条件 自激振荡器无输入信号条件下,满足维持振荡条件,振荡能否建立起来?自激振荡器无输入信号条件下,满足维持振荡条件,振荡能否建立起来?(a)通电后,集电极电流产生跃变在谐振回路中激起振荡。通电后,集电极电流产生跃变在谐振回路中激起振荡。(b)谐振回路选频作用。谐振回路选频作用。(c)因
4、为:因为:Uc(n+1)=AUi=AUf=AFUc(n)所以:所以:Uc(n+1)=AFUc(n)数值很小,不可能得到振荡输出电压。数值很小,不可能得到振荡输出电压。因为:因为:Uc(n+1)=A0Ui=A0Uf=A0FUc(n)所以:所以:Uc(n+1)Uc(n)起振过程起振过程:微小的扰动电压经微小的扰动电压经放大放大 选频选频 反馈反馈 再放大再放大 再选频再选频 再反馈再反馈 如如此循环,振荡电压就会增长起来,建立了振荡。此循环,振荡电压就会增长起来,建立了振荡。第九页,讲稿共五十七页哦2.振荡的平衡与平衡条件振荡的平衡与平衡条件(1)起振后,振荡是否无限增大下去?起振后,振荡是否无限
5、增大下去?(A0F1为增幅震荡)为增幅震荡)(3)平衡状态平衡状态(大信号工作)(大信号工作)平衡后工作在什么状态?平衡后工作在什么状态?平衡平衡时:时:起振起振时为小信号放大,时为小信号放大,A=A0,甲类状态,甲类状态,c=180o,所以,所以A0=gcRp由于晶体管的非线性,振荡从线性放大进入失真的非线性状态。波形失真,由于晶体管的非线性,振荡从线性放大进入失真的非线性状态。波形失真,其电流的直流分量产生负反馈,使工作点向负变化。其电流的直流分量产生负反馈,使工作点向负变化。A,直到,直到AF=1达到等达到等幅震荡。幅震荡。A0AuBEic第十页,讲稿共五十七页哦2A0F1时,时,1(c
6、)0.5,所以,所以180o c 90o,平衡后为,平衡后为甲乙类甲乙类;A0F=2时,时,(c)=0.5,所以所以 c=90o,平衡后为平衡后为乙类乙类;A0F2时,时,(c)0.5,所以所以 c 1,满足起振条件,满足起振条件 平衡时:平衡时:AF=A0n(q)F=1 则:则:n(q)=0.625=(1-cosqc)a1(qc)则:则:qc=101.5o 则:则:平衡时放大器工作在甲乙类状态平衡时放大器工作在甲乙类状态第十三页,讲稿共五十七页哦(1)A0=10,F=0.2时时分析:分析:起振时:起振时:A0F=21,满足起振条件,满足起振条件 平衡时:平衡时:AF=A0n(q)F=1 则:
7、则:n(q)=0.5=(1-cosqc)a1(qc)则:则:qc=90o 则:则:平衡时放大器工作在乙类状态平衡时放大器工作在乙类状态(1)A0=20,F=0.2时时分析:分析:起振时:起振时:A0F=41,满足起振条件,满足起振条件 平衡时:平衡时:AF=A0n(q)F=1 则:则:n(q)=0.25=(1-cosqc)a1(qc)则:则:qc=66.3o 则:则:平衡时放大器工作在丙类状态平衡时放大器工作在丙类状态第十四页,讲稿共五十七页哦3.振荡平衡的稳定条件振荡平衡的稳定条件(1)稳定平衡定义:)稳定平衡定义:指某一外因的变化使振荡指某一外因的变化使振荡的原平衡条件遭到破坏,振荡器能在
8、新的条件的原平衡条件遭到破坏,振荡器能在新的条件下建立新的平衡。当外因去掉后,电路能自动下建立新的平衡。当外因去掉后,电路能自动返回原平衡状态。返回原平衡状态。振幅稳定条件振幅稳定条件:包括:包括:振幅稳定条件振幅稳定条件和和相位稳定条件相位稳定条件相位稳定条件:相位稳定条件:c cc c0 0YFYFYFYFz zYFYFUcUcA0A0AAQ2QQ1UcQ2UcQ1UcQ1/FQQ1B1/F第十五页,讲稿共五十七页哦4.振荡电路分析实例振荡电路分析实例VTRb1Rb2ReCeCL1LfECCbM主网络主网络反馈网络反馈网络+ui-ic-uo+uf-ibuiuoA1/F可见起振初期是一个增幅
9、的振荡过程可见起振初期是一个增幅的振荡过程 第十六页,讲稿共五十七页哦总结总结起振条件起振条件平衡条件平衡条件平衡的稳定条件平衡的稳定条件第十七页,讲稿共五十七页哦5.3 反馈型反馈型LC振荡器振荡器 电源电源有源器件有源器件 选频网络选频网络反馈网络反馈网络第十八页,讲稿共五十七页哦1.互感耦合振荡电路互感耦合振荡电路共基调集共基调集利用利用L1和和L2之间的互感来实现正之间的互感来实现正反馈,适用于短波段以下反馈,适用于短波段以下。优点:互感耦合振荡电路在调整反优点:互感耦合振荡电路在调整反馈(改变馈(改变M)时,基本不影响)时,基本不影响振荡频率振荡频率判断是否可能振荡的方法,以能否满足
10、相位平衡条件,即是否构判断是否可能振荡的方法,以能否满足相位平衡条件,即是否构成正反馈为判断准则。成正反馈为判断准则。瞬时极性法瞬时极性法来判断是否为正反馈。来判断是否为正反馈。振荡频率的估算:振荡频率的估算:共基放大电路为同向放大。共基放大电路为同向放大。L1和和L2的的同名端同名端接法决定是接法决定是否满足正反馈的要求。否满足正反馈的要求。第十九页,讲稿共五十七页哦共射调基共射调基共基调射共基调射注意:注意:L1和和L2的同名端接法,从而满足相位平衡条件;的同名端接法,从而满足相位平衡条件;由于输入阻抗低,采用部分接入法,不影响由于输入阻抗低,采用部分接入法,不影响Q值。值。其它电路形式其
11、它电路形式+-+-+-第二十页,讲稿共五十七页哦C1C2LLECRb1Rb2ReCeCbC2C1Lc2.电容反馈振荡电路电容反馈振荡电路(Colpitts Oscillators)+uce-+ube -LECRb1Rb2ReCeCbC2C1Lc第二十一页,讲稿共五十七页哦三点式振荡器的原理电路三点式振荡器的原理电路 假假定定LC回回路路由由纯纯电电抗抗元元件件组组成成,其其电电抗抗值值分分别别为为ce,be和和bc,同同时时不不考考虑虑晶晶体体管管的的电电抗抗效效应应,则则当当回回路路谐谐振振(=0)时时,回回路路呈呈纯纯阻阻性性,有有:ce+bebc=0,因此:,因此:cebebc 由于由于
12、 是是 在在bebc支路分配在支路分配在Xbe上的电压上的电压,有有因因要要求求是是一一个个正正反反馈馈反反相相放放大大器器,与与 同同相相,与与 反相反相,所以所以 即即be与与ce必须是同性质电抗必须是同性质电抗,因而因而Xbc必须是异性质电抗。必须是异性质电抗。第二十二页,讲稿共五十七页哦振荡器的等效电路电压向量图第二十三页,讲稿共五十七页哦C1C2LC2C1LgiegLgoegmube+uce-+ube-iC1LgiegLgmubegoe+ube-i+uce-C2+uce-C2LC1gLgoegmubep2gie+ube-i电压增益电压增益起振条件起振条件 得得第二十四页,讲稿共五十七
13、页哦总结:总结:(1)满足起振条件是选取晶体管的)满足起振条件是选取晶体管的(2)晶体管一旦选定)晶体管一旦选定(参数参数 一定一定)可以改变可以改变F和和 来保证起振。来保证起振。F一般选取一般选取0.1-0.5。即适当选择。即适当选择C1和和C2的值的值(5)振荡频率的估算)振荡频率的估算其中其中:第二十五页,讲稿共五十七页哦ECL1L2CRb1Rb2CbCeReL1L2C3.电感三点式振荡电路电感三点式振荡电路(Hartly Oscillators)L2L1CgLgoegmubep2gie+ube-+uce-+uce-+ube-iigL=gL+gO|yfe|=gm第二十六页,讲稿共五十七
14、页哦(4 4)振荡频率的估算)振荡频率的估算其中:其中:L2L1CgLgoegmubep2gie+ube-+uce-i要求要求 ,忽略,忽略 、的影响,可得:的影响,可得:gL=gL+gO|yfe|=gm第二十七页,讲稿共五十七页哦注意注意:(:(1)电感三点式与电容三点式振荡电路的比较电感三点式与电容三点式振荡电路的比较电容三点式电容三点式电感三点式电感三点式波形波形较好较好较差较差频率频率较高较高较低较低频率稳定度频率稳定度较好较好较差较差起振、调节起振、调节较难较难较易较易这是用来判断三点式振荡器这是用来判断三点式振荡器有没有可能振荡的基本原则有没有可能振荡的基本原则(2)LC三点式振荡
15、器相位平衡条件的判断准则三点式振荡器相位平衡条件的判断准则 Xce与与Xbe的电抗性质相同;的电抗性质相同;Xcb与与Xce、Xbe的电抗性质相反;的电抗性质相反;对于振荡频率,满足对于振荡频率,满足Xce+Xbe+Xcb=0。第二十八页,讲稿共五十七页哦5.4 振荡器的频率稳定性振荡器的频率稳定性短短 波波 发发 射射 机:机:10-410-5军用大型通信:军用大型通信:10-8第二十九页,讲稿共五十七页哦 放大器放大器LC选频选频 反馈网络反馈网络uiic1ZLuouf第三十页,讲稿共五十七页哦第三十一页,讲稿共五十七页哦其中:其中:且:且:000第三十二页,讲稿共五十七页哦 Q第三十三页
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