高頻電路基礎(chǔ)課件：第4章 高頻振蕩電路.pptx

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1、第4章高頻振蕩電路高頻電路基礎(chǔ)2021/10/9高頻電路基礎(chǔ)2反饋振蕩器原理平衡條件：起振條件：2021/10/9高頻電路基礎(chǔ)3穩(wěn)定條件上電后，由于T>1，系統(tǒng)將自動(dòng)起振。當(dāng)由于某種原因使得vo脫離平衡點(diǎn)時(shí)，穩(wěn)定條件使得系統(tǒng)可以恢復(fù)。2021/10/9高頻電路基礎(chǔ)42021/10/9高頻電路基礎(chǔ)5互感耦合型LC振蕩器電路利用電感耦合構(gòu)成反饋，反饋極性與兩個(gè)電感的同名端接法有關(guān)根據(jù)諧振回路位于晶體管的哪個(gè)電極，有調(diào)集、調(diào)發(fā)、調(diào)基等不同接法2021/10/9高頻電路基礎(chǔ)6起振階段信號(hào)很小，可以用小信號(hào)等效模型

2、分析。起振條件分析2021/10/9高頻電路基礎(chǔ)7假設(shè)Z21為純電阻，令實(shí)部為0，有諧振頻率：令令虛部為0，有起振條件：2021/10/9高頻電路基礎(chǔ)8諧振頻率：令起振條件：其中為有載品質(zhì)因數(shù)很小時(shí)，（無(wú)耗近似）當(dāng)互感為緊耦合（變壓器）時(shí)，起振條件演變?yōu)?021/10/9高頻電路基礎(chǔ)9互感耦合型LC振蕩器的平衡狀態(tài)分析從理論上說(shuō)，振蕩器平衡的振幅條件是，但是實(shí)際上上述公式很難應(yīng)用。對(duì)于振蕩器來(lái)說(shuō)，由于起振時(shí)信號(hào)幅度很小，所以尚可以用晶體管小信號(hào)模型討論。但是到了穩(wěn)幅階段，信號(hào)幅度已經(jīng)大到可以使晶體管進(jìn)入強(qiáng)

3、烈的非線性區(qū)，增益開(kāi)始急劇下降，導(dǎo)致振蕩幅度增加趨勢(shì)減小，最終達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡。由于嚴(yán)格討論晶體管進(jìn)入非線性區(qū)后的增益是困難的，所以實(shí)用上一般都采用實(shí)驗(yàn)、圖解等方法。這里我們從振蕩器的工作狀態(tài)入手，給出一些一般性的定性討論結(jié)果：2021/10/9高頻電路基礎(chǔ)10在右圖電路中，基極的靜態(tài)（直流）電位基本上是固定的，反饋電壓在靜態(tài)電位上下波動(dòng)。由于晶體管的非線性，隨著反饋電壓幅度增加集電極電流開(kāi)始不對(duì)稱(chēng)。反饋電壓幅度繼續(xù)增加，則Vbe的負(fù)半周進(jìn)入截止區(qū)，集電極電流出現(xiàn)截止，晶體管進(jìn)入C類(lèi)放大狀態(tài)。振蕩器進(jìn)入C類(lèi)放

4、大狀態(tài)后，導(dǎo)通角變得極小，激勵(lì)電流中的基頻分量急劇下降，導(dǎo)致增益急劇下降，最后達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡，振蕩器就進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài)。2021/10/9高頻電路基礎(chǔ)11另外，在這個(gè)電路中，由于不對(duì)稱(chēng)的集電極電流同時(shí)流過(guò)發(fā)射極，在發(fā)射極電容上造成一個(gè)附加偏置電壓（上正下負(fù)）。這個(gè)附加的偏置電壓是抵消靜態(tài)偏置電壓的，當(dāng)電路起振后，晶體管的直流電流會(huì)減小，所以會(huì)加快晶體管的工作狀態(tài)由A類(lèi)向C類(lèi)轉(zhuǎn)變的過(guò)程。需要說(shuō)明的是，即使沒(méi)有發(fā)射極電容，晶體管也會(huì)進(jìn)入C類(lèi)放大狀態(tài)。振蕩器的平衡主要是由于晶體管進(jìn)入C類(lèi)放大狀態(tài)后的增益變化造成的。2

5、021/10/9高頻電路基礎(chǔ)122021/10/9高頻電路基礎(chǔ)13三點(diǎn)式振蕩器一般構(gòu)成法則：1、在諧振頻率上，必有X1+X2+X3=02、由于晶體管的vb與vc反相，而根據(jù)振蕩器的振蕩條件

6、T

7、=1，要求vbe＝－kvce，即iX1=iX2，所以要求X1與X2為同性質(zhì)的電抗。綜合上述兩個(gè)條件，可以得到晶體管LC振蕩器的一般構(gòu)成法則如下：在發(fā)射極上連接的兩個(gè)電抗為同性質(zhì)電抗，另一個(gè)為異性質(zhì)電抗。2021/10/9高頻電路基礎(chǔ)14電容三點(diǎn)式振蕩器（Colpitts電路）原理電路實(shí)際電路2021/10/9高頻電

8、路基礎(chǔ)15求T(jw)的等效電路晶體管LC諧振回路小信號(hào)等效模型分析。下圖的模型中忽略晶體管的基極電阻rbb′,也忽略晶體管反向傳輸系數(shù)。2021/10/9高頻電路基礎(chǔ)16在LC回路諧振點(diǎn)附近有起振條件為或2021/10/9高頻電路基礎(chǔ)17相位平衡條件為，即若忽略晶體管的相移，此式等效于所以振蕩頻率為實(shí)際振蕩頻率略高于上述計(jì)算值2021/10/9高頻電路基礎(chǔ)18例電容三點(diǎn)式振蕩器，已知RE=1kW,C1=110pF,C2=130pF,L=440nH,Q0=220。晶體管參數(shù)：Cb’c=2pF,Cb’e=9

9、7pF,rc≈20MW。試求振蕩頻率以及起振時(shí)的集電極電流。2021/10/9高頻電路基礎(chǔ)192021/10/9高頻電路基礎(chǔ)20電容三點(diǎn)式振蕩器的另一種接法與前面接法的區(qū)別在于：晶體管射極交流接地。由于此接法需要高頻扼流圈，在實(shí)際使用中較少采用此電路。由于電路交流結(jié)構(gòu)與基極接地電路一致，所以有關(guān)起振條件和振蕩頻率等分析過(guò)程以及分析結(jié)果與基極接地電路一致。2021/10/9高頻電路基礎(chǔ)21電感三點(diǎn)式振蕩電路（Hartley電路）接法1接法22021/10/9高頻電路基礎(chǔ)22高頻等效電路電感三點(diǎn)式電路的分析方

10、法與電容三點(diǎn)式電路的分析基本一致，只要注意反饋系數(shù)與n1、n2的相應(yīng)關(guān)系即可。2021/10/9高頻電路基礎(chǔ)23振幅起振條件近似振蕩頻率實(shí)際振蕩頻率略低于上述計(jì)算值2021/10/9高頻電路基礎(chǔ)24我們還是從振蕩器的工作狀態(tài)入手，給出一些一般性的定性討論結(jié)果。為了說(shuō)明方便，我們以下圖的電容三點(diǎn)式電路為例進(jìn)行分析：在這個(gè)三點(diǎn)式電路中，由于流過(guò)基極的電流很小，即使晶體管工作狀態(tài)發(fā)生改變，基極電流的改變也很小，所以可以認(rèn)為基極電位基