高频电子线路_第六章.

2 2 0 2 2 0
取微分得：
2 02 2 02 2 02
过阻尼，R太大，无法振荡； 临界阻尼,无法振荡；
回路的衰减系数：

0 回路的固有角频率：
R 2L 1
LC
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自由振荡；
6.2 LCR回路中的瞬变现象
图 6.2.4 δ2＜ω2 时产生振荡电流的情形
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6.2 LCR回路中的瞬变现象
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设电路工作在线性区，且工作频率不高。 将电流源hfbie和内阻1/hob并联等效为电压源（hfbie)/(1/hob)和内阻1/hob串联。 可得下列方程组
h fbie hob i 1 di L L iL r hob dt
di L ie hib hrb vC M dt
vC iL r L di L 1 iC dt dt C
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6.2 LCR回路中的瞬变现象
假设开关S先放于1的位置， 使电容C最初充电到电压V，然 后将S转换到2的位置，C上的电 荷即经过L、R放电。由于回路R 的存在，振荡的幅度越来越小。
为了获得等幅振荡，就必须设法使LC回路中的电阻等于 零。由于实际的LC回路本身总是有正电阻的，因此必须认 为地引入一个负电阻，将回路本身的正电阻完全抵消，以获 得等幅振荡。
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6.3 LC振荡器的基本工作原理
构成振荡器的条件
1）一套振荡回路，包含两个（或两个以上）储能元件。在这两个元件 中，当一个释放能量时，另一个就接收能量。释放与接收能量可以往返 进行，其频率决定于元件的数值。 2）一个能量来源，补充由振荡回路电阻所产生的能量损失。在晶体管 振荡器中，这个能源就是直流电源。 3）一个控制设备，可以使电源功率在正确的时刻补充电路的能量损失， 以维持等幅振荡。这是由有源器件和正反馈电路完成的。
可得等幅振荡的条件为： 2
振荡角频率为 0

0
rhibC Lhb 即 h fb M
1 hb ( r 1) LC hib
1 （当r很小时） LC
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6.4 由正反馈的观点来决定振荡的条件
V f ，V V , V V 由图可知：F 0 C f i V
6.1
2.振荡器的分类
波形 振荡器
概述
正弦波振荡器 非正弦波振荡器
反馈型RC振荡器 反馈式振荡器 反馈型LC振荡器 产生机理 石英晶体振荡器 负阻式振荡器
本章主要介绍反馈型RC、LC振荡器和石英晶体振荡器 的工作原理。
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6.2 LCR回路中的瞬变现象
由于大多数振荡器都是利用LC回路来产生振荡的，因此 应首先研究LC回路中如何可以产生振荡，作为研究振荡器工 作原理的预备知识。 所谓“谐振”，就能量关系而 言，是指：回路中储存的能量是不 变的，只是在电感与电容之间相互 转换；外加电动势只提供回路电阻 所消耗的能量，以维持回路的等幅 振荡。
6.1 概述
1.定义
缓冲 高频振荡 倍频 高频放大 调制 传输线 高频功放 声音 话筒 音频放大
fo–fs=fi
高 频 （直流电源未画） 电 路
fs
高频放大
fs fo
混频
中频放大
fi
检波
F
低频放大
F
本地振荡
振荡器：不需外加激励，自身将 直流电能转换为交流电能的装置。
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所谓产生振荡是指这时放大器不需要外加激励信号 ，而是由本身的正 反馈信号来代替外加激励信号的作用。
C
V V o C 则有：Vi , A A o o
振荡条件
F 1 A o
所以等幅振荡条件为
A( ) F ( ) 1
振幅平衡条件 相位平衡条件
a () f () 2nπ
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6.5 振荡器的平衡与稳定条件
• 当振荡器接通电源后，即开始有瞬变电流产生。这瞬变电流所包含的 频带极宽，但由于谐振回路的选择性，它只选出了本身谐振频率的信 号。由于正反馈作用，谐振频率信号越来越强，即形成稳定的振荡。 至于瞬变电流中所包含的其他频率则被振荡电路滤掉，不被放大，而 逐渐消失。 • 振荡器起振之后，振荡振幅便由小到大地增长起来。但它不可能无限 制地增长，而是在达到一定数值后，便自动稳定下来。
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6.5.1 振荡器的平衡条件
振荡电路是单口网络，无需输入信号就能起振，起 振的信号源来自何处？
接通电源瞬间引起的电压、电流突变，电路器件内部噪声等。 初始信号中，满足相位平衡条件的某一频率 0的信号应该 被保留，成为等幅振荡输出信号。（从无到有） 然而，一般初始信号很微弱，很容易被干扰信号淹没，不 能形成一定幅度的输出信号。因此，起振阶段要求 起振条件
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6.3 LC振荡器的基本工作原理
+ 图 6.3.1 互感耦合调集振荡器
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LC回路既是振荡回路，又 与L1 、M等组成晶体管的正反馈 电路，完成控制作用。 本电路满足上述的三个 基本条件。 Rb1、Rb 2、Re分别为基极偏置和发射 极偏置电阻， Cb、Ce为旁路与隔直电容。 L和L1的同名端必须分别接到 c和e端（正反馈）。否则无 法产生振荡。
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6.2 LCR回路中的瞬变现象
由基尔霍夫定律可得：
L di 1 Ri idt 0 dt C
d 2i R di 1 i0 2 dt L dt LC
2 d i di 2 V t t 即 t 2 0i 0 2 i e (e e ) dt dt 2L 2 02
当R为负值时，振荡振幅将随时间而增长，得到增 幅振荡波形。如果R的负值不变，则振幅将继续无限制 地增长，但这在实际上是不可能的。因为一个振荡器 开始振荡时，回路的等效串联电阻为负值（由有源器 件供给负阻），随着振荡振幅的增长，有源器件的工 作状态逐渐改变，负电阻的绝对值逐渐减小。最后负 电阻与回路本身的正电阻正好互相抵消时，整个串联 等效电阻变为零，振荡器产生等幅振荡，振荡频率取 决于电路参数L、C、R。
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i iL iC
由上述等式消去i, iC, vC,可得
d 2iL 1 di 1 hb ( Crh L h h M ) ( r 1)iL 0 ib b fb 2 dt hib LC dt LC hib
式6.2.1
d 2i di 2 2 0i 0 2 dt dt