高频_反馈振荡器工作原理
高频振荡器工作原理
高频振荡器工作原理高频振荡器是一种电子设备，其主要功能是通过产生和输出高频信号来驱动其他电路或器件。
在很多电子应用中，高频振荡器起着至关重要的作用，比如在无线通信、雷达、无线电广播、医疗设备等领域。
本文将详细介绍高频振荡器的工作原理，包括振荡器的基本构成、工作方式以及常见类型等内容。
一、振荡器的基本构成高频振荡器通常由以下几个基本组件组成：1. 反馈电路：反馈电路是振荡器中至关重要的组成部分。
它接收部分输出信号并反馈给输入端，以维持振荡器的持续工作。
反馈电路一般由电感、电容、晶体管等元件构成。
2. 放大器：放大器负责放大反馈电路中的信号，以保持振荡器的稳定振荡。
放大器可以采用晶体管、集成电路等形式。
3. 频率稳定元件：频率稳定元件用于确保振荡器工作时的稳定输出频率，常见的频率稳定元件包括晶体谐振器、陶瓷谐振器等。
二、振荡器的工作方式高频振荡器的工作方式可以分为连续振荡和脉冲振荡两种。
1. 连续振荡：连续振荡器产生连续的高频信号输出。
其基本工作原理是通过放大器放大输入信号，并将一部分信号反馈给输入端，形成自激振荡。
连续振荡器适用于需要稳定连续波信号的应用，比如无线通信。
2. 脉冲振荡：脉冲振荡器产生高频脉冲信号输出。
其工作原理是在一个固定的时间周期内，输出一个脉冲信号。
脉冲振荡器适用于需要高能量输出、短脉冲宽度的应用，比如雷达。
三、常见的高频振荡器类型根据工作原理和使用场景的不同，高频振荡器可以分为多种类型。
以下是几种常见的高频振荡器类型：1. 基准振荡器：基准振荡器用于提供精确稳定的时钟信号，用于同步其他电路的工作。
常见的基准振荡器有晶体振荡器和陶瓷振荡器。
2. 可变频率振荡器：可变频率振荡器可以通过调整某些元件的参数来改变输出信号的频率。
常见的可变频率振荡器有压控振荡器（VCO）和数字控制振荡器（DCO）。
3. 频率合成器：频率合成器可以通过将不同频率的信号进行混合、相加等操作来合成稳定的输出信号。
《高频电子技术(第2版)》电子教案 课程思政PPT 4.1反馈振荡器的工作原理
EXIT
高频电子线路
4.1 反馈振荡器的工作原理
（3）爱祖国的灿烂文化
• 文化传统作为一个民族群体意识的载体，常常被称为 国家和民族的“胎记”，是一个民族得以延续的“精神 基因”，是培养民族心理、民族个性、民族精神的“摇 篮”，是民族凝聚力的重要基础。人们在现实生活中， 或许会背井离乡，或许会彼此隔绝，但对祖国灿烂文化 和历史传统的认同总会把人们的心连在一起。
4.1 反馈振荡器的工作原理
振荡条件讨论与小结
振荡条件：同时满足起振条件和平衡条件
引入正反馈是构成振荡器的关键。
同时T必须具有随振荡电压Ui 增大而下降的特性
平衡点
为获得这样的
环路增益特性，反 馈环路中要有非线 性环节。
为获得正弦波，振荡电 路中要有选频环节。振荡频 率通常就由选频环节确定。
O
UiA
EXIT
高频电子线路
4.1 反馈振荡器的工作原理
4.1.3 振荡的稳定条件
干扰破坏原平衡状态后， 振荡器自动回到原平衡状态所需条件
EXIT
高频电子线路
4.1 反馈振荡器的工作原理
4.1.3 振荡的稳定条件
一、 振幅稳定条件
T
T
0
U i U i U iA
B 1
A 当反馈网络为线性网络时，
O UiB
Uf
Fu
.
.
要满足 Uf Ui
Uo 起始信号来自电扰动
.
.
起振时要满足 Uf Ui
输出信号大小满足要求
放大器 Ui Ui Au
时，要能自动稳定输出电压，
.
.
Uo
实现 Uf Ui ，使电路进入
稳定状态，输出幅度和频率
5高频振荡器3-4
许多变形的三端式LC振荡电路，Xce和 Xbe、Xcb往往不都是单 一的电抗元件，而是可以由不同符号的电抗元件组成。但是， 多个不同符号的电抗元件构成的复杂电路，在频率一定时， 可以等效为一个电感或电容。根据等效电抗是否具备上述三 端式LC振荡器电路相位平衡判断准则的条件，便可判明该电 路是否起振。
（a）克拉泼电路的实用电路
（b）高频等效电路
因为C3远远小于C1和C2，所以三பைடு நூலகம்容串联后的等效电容
C C1C2C3 C3 C3 C C C1C2 C2C3 C1C3 1 3 3 C1 C2 1 1 C1 F LC LC3 C2
振荡角频率 0
故克拉泼电路的振荡频率几乎与C1、C2无关。
的，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，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。
调基电路 调基电路振荡频率 在较宽的范围改变时， 振幅比较平衡。
Rb1 C Cb
M L1 L
L2
– + vi v1 C1 + – C2 + vf L
（ a）
电容三端式振荡电路
（ b）
可推导电容反馈三端电路的起振条件
h fe hie C2 hie R C1 h fe R p p
A
h fe R p hie
F
C1 C2
C1C2 C1 C2
电容反馈三端电路的振荡频率
1 f0 2
2) 电感反馈三端式振荡器(哈特莱电路)
＋VCC Rb1 v1 Cb Rb2 Ce Re C L L1 L2
高频振荡器
锁相频率合成接收机
晶 振 参考分频 鉴相器 低 通去变容管 滤 波 器 移位寄存器/锁存器
DI 来自一本振
吞脉冲计数器
可编程 分频器 键盘
CPU
显示电路
PLL可以通过DI输入预置分频值改变预置频率， 当预置频率改变时，鉴相器通过低通滤波器输出直 流电压改变本振频率，最终使预置频率与本振频率 相等，从而实现自动电调谐。如果通过单片机控制， 用键盘输入预置频率，还可以增加频率显示电路。
间歇振荡
稳幅电路不能即时跟上信号幅度的变化速率，导致振荡幅 度调节过度。 环路增益太高使起振过程中振幅迅速升高，稳幅电路时间 常数较大使幅度调节功能滞后，导致间歇性工作。 减小环路增益、减小耦合电容和旁路电容容量可抑制间 歇振荡。
四、锁相频率合成及集成电路
原理框图
晶振 10.240 MHz ÷R参考分频 2048 鉴相器PD 5kHz 环路滤波LF VCO
一个分频周期，fin信号同时送6为÷A吞除计数器和10位÷N程序计数器，两计 数器同时从A和N减1计数。A个脉冲后，A减到0，N减到N-A，MC置高。再来N-A 个脉冲，N减到0，MC置低。 双模预置分频器MC12017分频比为64/65，受MC控制，MC为高，64分频，MC 为低，65分频。一个计数周期中，双模输入与吞脉冲输出分频比 M=A(64+1)+(N-A)64=64N+A
2.分类
3.电路形式
晶体振荡器
特点
晶体压电效应 频稳度极高：物理性质稳定、接入系数小、Q值高
等效电路
晶体只能等效为电感
X Lq Co Cq rq O fs fp f
（并联型振荡）或短路线 （串联型振荡）
第8讲高频反馈振荡器工作原理
第3章 正弦波振荡器
正弦波反馈振荡器的电路组成
正弦波反馈振荡器主要由三个部分构成:
1 有源器件:非线性有源器件,具有一 定的功率增益 , 能维持振荡回路不 可避免的功率损耗。
电源 有源器件 选频网络
2 选频回路:决定振荡器的工作 频率,并能保证振荡相位的稳 定。
反馈网络
3 反馈网络:实现正反馈,一般可以 通过互感(变压器),电感及电容等获 得正反馈电压。
A ( j ) Ae 又由于 F ( j ) Fe
j
A
j F
相位平衡（正反馈）判断
所以振荡平衡条件的约束方程可以分为两个方程:
AF 1 1， 2 ) A F 2n ( n 0，
ui 晶体管
Y
ic1
LC Z 选频网络 uc1
ic
Cb
C
ib
+
uo L1
+
反馈网络 M + Lf
VT
uf
-
Rb1
Rb2 - Re
ui
Ce
EC
可见起振初期是一个增幅的振荡过程
甲 类 甲 乙 类 乙 类 丙 类 状 态
第八讲 反馈振荡器的工作原理
振荡器起振过程
3/17/2019 1:55 PM
7
第3章 正弦波振荡器
第八讲 反馈振荡器的工作原理
2
O
z
ωo
ω
2
当 0 0 u f 落后ui 周期
第八讲 反馈振荡器的工作原理 3/17/2019 1:55 PM 13
第3章 正弦波振荡器
总结：
保证振动器正常工作的三个条件：
高频电子线路重点知识总结3
第一章绪论1.1 主要设计内容1. 无线通信系统的组成2. 无线通信系统的类型3. 无线通信系统的要求和指标4. 无线电信号的主要特性1.2 关键名词解释1. 基带信号：未调制的信号2. 调制信号：调制后的信号3. 载波：单一频率的正弦信号或脉冲信号4. 调制：用调制信号去控制高频载波的参数，是载波信号的某一个或者几个参数（振幅、频率或相位）按照调制信号的规律变化。
1.3 知识点1. 无线通信系统的组成（P1框图）详细了解一下无线通信系统的促成部分和每个部分的作用1)高频振荡器（信号源、载波信号、本地振荡信号）2)放大器（高频小信号放大器及高频放大器）3)混频和变频（高频信号变换和处理）4)调制和解调（高频信号变换和处理）2. 无线通信系统的分类1)按照工作频率和传输手段分为：中波信号、短波信号、超短波信号、微波信号、卫星通信2)按照通信方式分：全双工、半双工、单工方式3)按照调制方式分：调幅、调频、调相、混合调制4)按照传输发送信息的类型：模拟通信、数字通信3. 无线信号的特性：时间特性、频率特性、频谱特性、调制特性、传播特性4. 无线通信采用高频信号的原因：1) 频率越高，可利用的频带宽度越宽，可以容纳更多许多互不干扰的信道，实现频分复用或频分多址，方便某些宽频带的消息信号（如图像信号 2) 同时适合于天线辐射和无线传播。
5. 调制的作用：1) 通过调制将信号频谱搬至高频载波频率，使收发天线的尺寸大可缩小 2) 实现信道的复用，提高信道利用率。
第二章 高频电路基础与系统问题2.1 主要设计内容1. 高频电路中的元器件2. 高频率电路中的组件2.2 关键名词解释1. 参数效应：在高频信号中，随着信号的提高，元件（包括导线）产生的分布参数效应和由此产生的寄生参数（如导体间、导体或元件与地之间、元件之间的杂散电容，连接元件的导线的垫高和元件自身的寄生电感）。
2. 趋肤效应：在频率升高时，电流只集中在导体的表面，导致有效导电面积减小，交流电阻可能远大于直流电阻，从而是导体损耗增加，电路性能恶化。
高频的原理
高频的原理
高频是指频率较高的电磁波，通常指频率在300MHz至300GHz之间的电磁波。
在现代通信、雷达、医疗设备等领域，高频技术得到了广泛应用。
高频的原理是指高频电磁波的产生、传播和应用的基本规律和原理。
本文将从高频的产生、传播和应用三个方面进行介绍。
首先，高频的产生是通过振荡器产生高频信号，振荡器是一种能够产生高频信
号的电路。
振荡器的工作原理是利用正反馈使电路产生自激振荡，从而产生稳定的高频信号。
常见的振荡器有晶体振荡器、LC振荡器、微波振荡器等。
这些振荡器
根据不同的应用场景和频率要求，采用不同的工作原理和结构设计，以满足高频信号的产生需求。
其次，高频的传播是指高频信号在空间中的传播过程。
高频信号的传播受到空
间介质和传播路径的影响，常见的传播方式有自由空间传播、大气传播、地面传播等。
在不同的传播环境下，高频信号的传播特性也会有所不同，需要根据实际情况进行合理的传播模型和参数设计，以保证高频信号的有效传输。
最后，高频的应用涉及到通信、雷达、医疗设备等多个领域。
在通信领域，高
频技术被广泛应用于无线通信系统、卫星通信系统等，能够实现远距离、高速率的数据传输。
在雷达领域，高频技术能够实现目标探测、跟踪和识别，对于军事和民用领域都具有重要意义。
在医疗设备领域，高频技术被应用于医学影像、医疗诊断等，能够提高医疗设备的精度和效率。
总之，高频的原理涉及到高频信号的产生、传播和应用，是现代通信、雷达、
医疗设备等领域的重要基础。
通过深入理解高频的原理，可以更好地应用高频技术，推动相关领域的发展和进步。
高频电容反馈三点式振荡器
《高频电子线路》设计报告电容反馈三点式振荡器制作人：李超08111100谢攀08111040汪新皓08111041电容反馈三点式振荡器一、设计目的1.复习和巩固以前所学内容，了解振荡器的工作原理。
2.熟练multisium等仿真软件的使用，提高实际动手能力。
二、设计原理方案电路工作原理电容反馈三点式振荡器是自激振荡器的一种。
振荡器是不需要外加信号激励，自身将直流电能转换为交流电的装置。
凡是可以完成这一目的的装置都可以作为振荡器。
构成一个振荡器必须具备下列一些最基本的条件：（1）任何一个振荡回路，包含两个或两个以上储能元件。
在这两个储能元件中，当一个释放能量时，另一个就接收能量。
接收和释放能量可以往返进行，其频率决定于元件的数值。
（2）电路中必须要有一个能量来源，可以补充由振荡回路电阻所产生的损耗。
在电容三点式振荡器中，这些能量来源就是直流电源。
（3）必须要有一个控制设备，可以使电源在对应时刻补充电路的能量损失，以维持等幅震荡。
这是由有源器件（电子管，晶体管或集成管）和正反馈电路完成的。
对于本次设计，所用的最基本原理如下：（1）振荡器起振条件为AF>1（矢量式），振荡器平衡条件为:AF=1（矢量式），它说明在平衡状态时其闭环增益等于1。
在起振时A>1/F，当振幅增大到一定的程度后，由于晶体管工作状态有放大区进入饱和区，放大倍数A迅速下降，直至AF=1（矢量式），此时开始谐振。
假设由于某种因素使AF<1,此时振幅就会自动衰减，使A与1/F逐渐相等。
（2）振荡器的平衡条件包括两个方面的内容：振幅稳定和相位稳定。
我们可以假设横坐标是振荡电压，而纵坐标分别是放大倍数K和反馈系数F，假设因为某种情况使电压增长，这时K.F<1，振荡就会自动衰减。
反之，若电压减少，出现KF>1的情况，振荡就会自动增强，而又回到平衡点。
由此可知结论为：在平衡点，若K曲线斜率小于0，则满足振荡器的振幅稳定条件。
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第八讲 反馈振荡器的工作原理
8/5/2020 1:51 PM
3
第3章 正弦波振荡器
反馈振荡器的工作原理
一、平衡条件。在上图中的闭合环路中，将它在 X处折开。
X
它的环路增益为：
T（j）
v f vi
(
vo vi
)(vvof
)
A(
j ) F (
j )
若在某一频率上（设为 ωosc）,
vf 与vi同相又等幅，
Cb
ib
ic
C
VT
-
uo L1
+
+
ui
Rb1 Rb2 - Re Ce
EC
反馈网络 M
Lf
+
uf
-
即有: A
1 F
.而 A
uo ui
,F
uf uo
有u f ui
可见起振初期是一个增幅的振荡过程
甲类 甲乙类乙类 丙类状态
第八讲 反馈振荡器的工作原理
振荡器起振过程 8/5/2020 1:51 PM
第八讲 反馈振荡器的工作原理
8/5/2020 1:51 PM
13
第3章 正弦波振荡器
总结：
保证振动器正常工作的三个条件：
平衡条件: 起振条件:
AF 1
A F 2n (n 0，1，2 )
AF 1
稳定条件: 振幅稳定条件
相位平衡条件
T ( j)
0
ui T ( j)1
z 0
第八讲 反馈振荡器的工作原理
第八讲 反馈振荡器的工作原理
即：vi vf，则T ( jωosc ) 1.
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4
第3章 正弦波振荡器
由上述分析已知振荡条件: A( j )F ( j ) 1
它是维持振荡的基本条件，通常也称为振荡的平衡条件。
A ( j ) Ae j A
又由于
F
(
j
)
Fe
j F
0
相位平衡条件.
第八讲 反馈振荡器的工作原理
8/5/2020 1:51 PM
12
第3章 正弦波振荡器
即要求选频网络的相频特性曲线φz在工作频率附近应 具有负斜率, 才能满足频率稳定条件。
实际中的并联LC谐振回路正好具有这种相频特性,故可 自然满足。
z
2
O
ωo
ω
2
当 0 0 u f 落后ui 周期
第3章 正弦波振荡器
正弦波振荡器
振荡器：在没有激励信号的情况下，能自动的将直流电源能量转 换为周期性交流信号输出的电子电路。
按振荡波形分类
正弦波振荡器 非正弦波振荡器（多谐振荡器等）
按选频回路元件性能分类
LC 振荡器 RC 振荡器 晶体振荡器等
第八讲 反馈振荡器的工作原理
8/5/2020 1:51 PM
第八讲 反馈振荡器的工作原理
8/5/2020 1:51 PM
5
第3章 正弦波振荡器
变压器同名端同相仿真
第八讲 反馈振荡器的工作原理
8/5/2020 1:51 PM
6
第3章 正弦波振荡器
起振条件
1．自激振荡过程:
开启电源产生扰动电压 ui ib ic ic1 uo u f ui
实际上振荡器在开始建立振荡时
7
第3章 正弦波振荡器
第八讲 反馈振荡器的工作原理
8/5/2020 1:51 PM
8
第3章 正弦波振荡器
稳定条件
|T(ωo)|
B
A
1
振幅平衡的稳定条件
UiB
UiA
Ui
振幅稳定条件: T ( jo )
0
|T(ωo)|
ui
ui U iA
1
•A
软激励
硬激励
O
UiA
Ui
要使平衡点稳定，|T(ωo)|必须在UiA附近具有负斜率变化
dt
故相位稳定条件也就是频率稳定的条件。
第八讲 反馈振荡器的工作原理
8/5/2020 1:51 PM
10
第3章 正弦波振荡器
如果设某种原因,相位平衡破坏,产生一个很小的相位增益量。
AF u f
即设: T 0
u i 反馈信号u f 超前原输入信号 ui 一个相角
信号周期缩短 信号频率 0 。
相位平衡（正反馈）判断
所以振荡平衡条件的约束方程可以分为两个方程:
AF 1
A F 2n (n 0，1，2 )
或 Z F 2n
ui
晶体管
Y
ic1 LC Z
选频网络
uc1
uf 反馈网络
F
其中:
: 为集电极基波电流
i
与
c1
基
极
输
入
电
压
u
的
i
相
角
Z : 为LC 谐振回路基波谐振阻抗 的相角
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14
第3章 正弦波振荡器
LC正弦波振荡器
一、互感耦合型LC 振荡器：
集电极调谐型 基极调谐型 发射极调谐型
1
第3章 正弦波振荡器
正弦波反馈振荡器的电路组成
正弦波反馈振荡器主要由三个部分构成:
1 有源器件:非线性有源器件,具有一 电源 有源器件 定的功率增益, 能维持振荡回路不 可避免的功率损耗。
2 选频回路:决定振荡器的工作 频率,并能保证振荡相位的稳 定。
反馈网络
3 反馈网络:实现正反馈,一般可以 通过互感(变压器),电感及电容等获 得正反馈电压。
因引起的相位变化T 的符号应相反,以消弱或抵消由外因引起的变化,
即要求:
( A F
)
0或
(
A
F
)
0
A Y Z
其中 Y 为放大器正向传输导纳的相移 Z 为选频网络负载阻抗的相移
又因为一般 Y 和 F 对频率变化的灵敏性远小于 Z
Y << Z ，
F Z
,即有
有 ( Y Z F ) Z
实际中,由于工作于大信号状态下的非线性有源器 件正好具有这种特性,自然具有稳定幅度的功能。
第八讲 反馈振荡器的工作原理
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第3章 正弦波振荡器
2 相位平衡的稳定条件
相位稳定条件的意义: 指当相位平衡条件遭到破坏时，电路本身能自 动地重新建立起相位平衡点的条件。
由于 d ,即相位变化时,频率也变化
ui
同理： 0 uf 落后ui
信号周期 信号频率 0
t
显然可以看出由于外因引起的相 位变化与频率之间的关系为:
0 0 0 0
即可得：
0
第八讲 反馈振荡器的工作原理
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11
第3章 正弦波振荡器
提出问题:要保证振荡的相位平衡点的稳定,必须当振荡器频率发生变化的 同时,要求振荡电路内部能够产生一个新的相位变化,而这个相位变化与外
选频网络
第八讲 反馈振荡器的工作原理
8/5/2020 1:51 PM
2
第3章 正弦波振荡器
根据反馈网络
互感反馈振荡器:由互感(变压器)构成反馈网络. 电感反馈振荡器:由电感构成反馈网络. 电容反馈振荡器:由电容构成反馈网络.
反馈振荡器的组成
要面对的问题： 保证振动器正常工作的三个条件： 平衡条件 起振条件 稳定条件