College of Electrical and Information Engineering 电气与信息工程学院 高频高频 电子电子 线路线路第 13讲 反馈型 LC振荡器第 6章 正弦波振荡器College of Electrical and Information Engineering 电气与信息工程学院 6.6.1 互感耦合振荡器互感耦合振荡器6.6.2 电感反馈式三端振荡器电感反馈式三端振荡器(哈特莱振荡器哈特莱振荡器 )6.6.3 电容反馈式三端振荡器电容反馈式三端振荡器(考毕兹振荡器考毕兹振荡器 )6.6.4 LC三端式振荡器相位平衡条件三端式振荡器相位平衡条件的判断准则的判断准则6.6 反馈型反馈型 LC振荡器振荡器College of Electrical and Information Engineering 电气与信息工程学院 LC振荡器按其反馈网络的不同,可分为 互感耦合振荡器 、 电感反馈式振荡器 和 电容反馈式振荡器 三种类型如果由 LC谐振回路通过互感耦合将输出信号送回输入回路,所形成的是互感耦合振荡器。
耦合线圈 同名端 的 正确位置的放置,选择合适的耦合量 M,使之满足振幅起振条件很重要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 6.6.1 互感耦合振荡器互感耦合振荡器由互感耦合同名端定义可判知,反馈网络形成正反馈,满足相位平衡条件如果再满足起振条件,就符合基本原理College of Electrical and Information Engineering 电气与信息工程学院 6.6.1 互感耦合振荡器互感耦合振荡器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,难以做出稳定性高的变压器因此,他们的工作频率不宜过高,一般应用于中、短波波段College of Electrical and Information Engineering 电气与信息工程学院 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,频率稳定度也比互感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)College of Electrical and Information Engineering 电气与信息工程学院 直流偏置开路,交流旁路电容和耦合电容短路L=L1+L2+2M6.6.2 电感反馈式三端振荡器电感反馈式三端振荡器 (哈特莱振荡器哈特莱振荡器 )是从 L2取得的 ,故称为 电感反馈三点式振荡器 通常 L1、 L2同绕在一个骨架上,它们之间存在着互感,且耦合系数 M≈1 College of Electrical and Information Engineering 电气与信息工程学院 正反馈网络由 LC谐振回路中的电感分压电路将输出信号送回输入回路,所形成的是电感反馈式三端振荡器。
图 6.6.2 电感反馈式三端振荡器(+)(-)(+)(+)6.6.2 电感反馈式三端振荡器电感反馈式三端振荡器 (哈特莱振荡器哈特莱振荡器 )College of Electrical and Information Engineering 电气与信息工程学院 哈特莱电路的优点:1、 L1、 L2之间有互感,反馈较强, 容易起振 ;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 College of Electrical and Information Engineering 电气与信息工程学院 图 6.6.3 电容反馈式三端振荡器(+)(-)(+)(+)如果正反馈网络由 LC谐振回路中的电容分压电路将输出信号送回输入回路,所形成的是 电容反馈式三端振荡器 。
6.6.3 电容反馈式三端振荡器电容反馈式三端振荡器 (考毕兹振荡器考毕兹振荡器 )College of Electrical and Information Engineering 电气与信息工程学院 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,基本上不影响反馈系数College of Electrical and Information Engineering 电气与信息工程学院 电容三点式与电感三点式振荡器比较电容三点式 : 1.输出 波形好 ,接近于正弦波;2.因晶体管的输入输出电容与回路电容并联,可适当增加回路电容提高稳定性;3.工作频率 可以做得较 高 (利用极间电容) 缺点:调整频率困难,起振困难。
电感三点式:优点是 起振容易 ,调整方便;缺点是输出 波形不好 ,在频率较高时,不易起振优点College of Electrical and Information Engineering 电气与信息工程学院 改进型电容三点式振荡器 1、串联型改进电容三端式振荡器 (克拉泼电路 )C3远小于 C1或 C2,三电容串联后的等效电容振荡角频率克拉泼电路的振荡频率几乎与 C1、C2无关College of Electrical and Information Engineering 电气与信息工程学院 (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由于 放大倍数 与 频率 的 立方成反比 ,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 :(3) 调整 C3的值可以改变系统的 谐振频率 ,对反馈系数无影响1)克拉泼电路的 波段覆盖的范围窄 (适于 点频 工作)2)工作波段内输出 波形随着频率的变化大 。
克拉泼电路的特点 :College of Electrical and Information Engineering 电气与信息工程学院 2、并联型改进电容三端式振荡器 (西勒 (Seiler)电路 )回路等效电容振荡频率College of Electrical and Information Engineering 电气与信息工程学院 特点: 用的最广(1) 波段覆盖率宽2) 工作波段内 ,输出波形随频率变化工作频率上升时放大倍数线性上升,电流放大倍数下降College of Electrical and Information Engineering 电气与信息工程学院 L1L2C C1C2 L6.6.4 LC三端式振荡器相位平衡条件的判断准则三端式振荡器相位平衡条件的判断准则当回路元件的电阻很小,可以忽略其影响,同时也忽略三极管的输入阻抗与输出阻抗的影响,则电路要振荡必须满足条件: xbe+xce+xcb=0电路特点简言之就是 “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College of Electrical and Information Engineering 电气与信息工程学院 为简便起见,我们假定谐振回路三个元件都是纯电抗,即振荡器的振荡频率等于回路的固有谐振频率,即结论 : 4 Xeb与 Xce同性质,它们与 Xcb相异; 射同余异4 成立6.6.4 LC三端式振荡器相位平衡条件的判断准则三端式振荡器相位平衡条件的判断准则College of Electrical and Information Engineering 电气与信息工程学院 举例 :振荡器的振荡频率应低于 L1和 C1支路的串联谐振频率,此时,该支路呈容性,整个回路满足电容三端的相位条件振荡器的振荡频率6.6.4 LC三端式振荡器相位平衡条件的判断准则三端式振荡器相位平衡条件的判断准则College of Electrical and Information Engineering 电气与信息工程学院 •判断下图是哪一类振荡器 ( )A.考毕兹振荡器 B.哈特莱振荡器 C.西勒振荡器 D.克拉泼振荡器。