正弦波振荡器

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互感耦合振荡器有三种形式:调基电路、调集电路和调发电路,这是根据振荡回路是在集电极电路、基极电路和发射极电路来区分的。 VCC M L2 Rb1 调基电路

L1 L 调基电路振荡频率在较宽的范围改变时,振幅比较C 平衡。

Re 由于基极和发射极之间的输入阻抗比较低,为了避Rb2 Cb Ce 免过多地影响回路的Q值,故在调基和调发这两个电路中,晶体管与振荡回路作部分耦合。

M VCC 调集电路在高频输出方面比其它两种电路稳定,

C 而且幅度较大,谐波成分较小。 Rb1 Cb v1

Rb2 Ce Re

由于基极和发射极之间的输入阻抗比较低,为了避 VCC L2 免过多地影响回路的Q值,故在调基和调发这两个电路Rb1 中,晶体管与振荡回路作部分耦合。 M Ce L1 C Rb2 Cb Ro

互感耦合振荡器在调整反馈(改变M)时,基本上不影响振荡频率。但由于分布电容的存在,在频率较高时,难于做出稳定性高的变压器。因此,它们的工作频率不宜过高,一般应用于中、短波波段。

根据h参数等效电路分析可知互感耦合振荡器的振荡频率

fo?12??11??h????1???2?LC?hi?hi?C?L?hb

M1 LC起振条件:hf?其中?为L中的损耗电阻,?h=h0hi– hf?hr 显然,M与hf越大,越容易起振。

6.3.2 三端式LC振荡器

三端式LC振荡电路是经常被采用的,其工作频率约在几MHz到几百MHz的范围,频率稳定度也比变压器耦合振荡电路高一些,约为10–3~10–4量级,采取一些稳频措施后,还可以再提高一点。

三端式LC振荡器有多种形式,主要有: 电感三端式,又称哈特莱振荡器(Hartley); 电容三端式,又称考毕兹振荡器(Coplitts);

串联型改进电容三端式,又称克拉泼振荡器(Clapp); 并联型改进电容三端式,又称西勒振荡器(Selier)。 LC三端式振荡器组成法则(相位平衡条件的判断准则)

电感反馈三端式振荡器(哈特莱电路)

+VCC – Rb1 v1 L1 N1 + L1 v1 + C C L – v iR eL2 Cb R b2vf L2 N2 + Ce

(b) 等效电路 (a) 共发电感反馈三端式振荡器电路

由h参数等效电路可以推导,电感反馈三端电路的起振条件

hfe?R?hiehieL1?MhieL2?Mp F?hfe????A?''?L?ML?MhRhFRpRp12fepie电感反馈三端电路的振荡频率为

f0?1?2?1C(L1?L2?2M)??hoe(L1L2?M2)hie?111??hoe? hoe ?R?2?LCpF不能取得太小,也不能取得太大,否则振荡条件均难以满足。 F值过小,A0F>1不易满足; F?F值过大,L2+M??

由图可知,F??,L2+M??

L2?M

L1?M c e ? Zi b L1 L2 L2?M接入系数Pbe= ?

L1?L2?2MZi管子输入阻抗Zi折合到cb的阻抗Zi??2?

PbeC Z?i cb回路的Q值减小?R?p?,

即要求的hfe加大,难于起振,同时影响了振荡波形产生失真。 哈特莱电路的优点:

1、L1、L2之间有互感,反馈较强,容易起振;

2、振荡频率调节方便,只要调整电容C的大小即可。 3、而且C的改变基本上不影响电路的反馈系数。 电路的缺点:

1、振荡波形不好,因为反馈电压是在电感上获得,而电感对高次谐波呈高阻抗,因此对高次谐波的反馈较强,使波形失真大;

2、电感反馈三端电路的振荡频率不能做得太高,这是因为频率太高,L太小且分布参数的影响太大。

电容反馈三端振荡器(考毕兹电路) +VCC Rs Cc – v1 Cb Ce Re C1 L C2 + vi v1 C1 + – C2 vf L

电容三端式振荡电路

可推导电容反馈三端电路的起振条件

hfe?hfe?R?hieC2hieC1p F???A?'C2hieRpC1hfeR?p电容反馈三端电路的振荡频率 f0?12??hoeC1?C2 ?LC1C2hieC1C2考毕兹电路的优点:

1)电容反馈三端电路的优点是振荡波形好。

2)电路的频率稳定度较高,适当加大回路的电容量,就可以减小不稳定因素对振荡频率的影响。

3)电容三端电路的工作频率可以做得较高,可直接利用振荡管的输出、输入电容作为回路的振荡电容。它的工作频率可做到几十MHz到几百MHz的甚高频波段范围。

电路的缺点:

调C1或C2来改变振荡频率时,反馈系数也将改变。但只要在L两端并上一个可变电容器,并令C1与C2为固定电容,则在调整频率时,基本上不会影响反馈系数。

串联型改进电容三端式振荡器(克拉泼电路)

A +VCC Ccb c C3 R s C3 A Rb1 Cce b C1 C1 e L Reo Cb L RL Cbe R R C2 b2e Re C2

B B

因为C3远远小于C1和C2,所以三电容串联后的等效电容

C?C1C2C3C3??C3

C1C2?C2C3?C1C31?C3?C3C1C2振荡角频率?0?C11 F?1 ?C2LCLC3故克拉泼电路的振荡频率几乎与C1、C2无关。

克拉泼电路的特点:

(1)由于Cce、Cbe的接入系数减小,晶体管与谐振回路是松耦合。 (2)调整C1 C2的值可以改变反馈系数,但对谐振频率的影响很小。 (3)调整C3值可以改变系统的谐振频率,对反馈系数无影响。 因为克拉泼电路要求的起振条件为 hfb??3c1c2LhibQ

而由于管子的放大倍数与频率成反比,故随着放大频率的升高振荡的幅度明显下降,上限频率受到限制。故:

(1) 克拉泼电路的波段覆盖的范围窄。

(2) 工作波段内输出波形随着频率的变化大。 并联型改进电容三端式振荡器(西勒(Seiler)电路)

VCC

Rs Rb1

C1 C3

C3 C1

C4 C2 L Cb

Rb2 L Re C2 C4

其回路等效电容 C?C1C2C3?C4?C3?C4

C1C2?C1C3?C2C3振荡频率 f0?11 ?2?LC2?L(C3?C4)c1c2hib 2Qc3L?因为西勒电路要求的起振条件为:hfb?而晶体管的放大系数正好满足特性。

C3的选择要合理,C3过小时,振荡管与回路间的耦合过弱,振幅平衡条件不易满足,电路难于起振;

C3过大时,频率稳定度会下降。

在保证起振条件得到满足的前提下,尽可能的减小电容C3值。 西勒(Seiler)电路特点: (1) 波段覆盖率宽。

(2) 工作波段内,输出波形不随频率变化。

LC三端式振荡器组成法则(相位平衡条件的判断准则)

c 三端式LC振荡器是一种反馈式LC振荡器。

b 当回路元件的电阻很小,可以

+ e 忽略其影响,同时也忽略三极管的输入阻抗与输出阻抗的影v iXce Xbe – 响,则电路要振荡必须满足条件:xbe+xce+xcb=0 + vf – – vo + Xcb 对于振荡管而言,其集电极电压vo与基极输入电压 是反相

的,二者相差180?,为了满足振荡系统的相位平衡条件,反馈系

数F也须产生180?相位差,为此,xeb与xce必须性质相同,即为同名电抗,则xcb必然为异名电抗。

对于振荡管而言,其集电极电压vo与基极输入电压 是反相的,二者相差180?,为了满足振荡系统的相位平衡条件,反馈系数F也须产生180?相位差,为此,xeb与xce必须性质相同,即为同名电抗,则xcb必然为异名电抗。

由此得出三端电路组成法则为:

xeb、xce电抗性质相同,xcb与xeb、xec电抗性质相反。

简言之就是―ce,be同抗件,cb反抗件‖ 以此准则可迅速判断振荡电路组成是否合理,能否起振。也可用于分析复杂电路与寄生振荡现象。

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