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lc振荡资料
lc振荡
韩山师范
§3.2LC正弦波振荡器
主要介绍三点式振荡器和差分对管振荡器
3.2.1三点式振荡电路
一、电路的组成法则
与发射极相连的为两个同性电抗,另一个(接在集电极与基极间)为异性电抗。
证明:
如图c所示(理想)
由于回路谐振:
X1+X2+X3≈0
由于Vo与Vi反相(共射)
Vf是Vo在X3、X2支路中X2上的电压
即
为了满足相位平衡条件,Vf就必须与Vo反相,因而X2必须与X1为同性质电抗,再由
X1+X2+X3≈0
可知X3应为异性电抗。
二、三点式振荡电路
电容三点式振荡电路(反馈信号是电容上的电压)
电感三点式振荡电路(反馈信号是电感上的电压)
电容三点式振荡电路
两图的区别是交流接地电极方式不同,所以反馈方式也不同;(a)反馈电压加到三极管的基极,(b)反馈电压加到三极管的发射极
就交流通路而言,不论三极管哪一个极交流接地,它们都是由可变增益器件(三极管)和移相网络(并联谐振回来)组成,且满足三点式振荡电路的组成法则。
电路中,作为可变增益器件的三极管必须由偏置电路设置合适的静态工作点,以保证起振时工作在放大区,提供足够的增益,满足起振条件;起振后,振荡振幅增长,直到三极管呈现非线性特性时,放大器的增益将随振荡幅度增大而减小,同时,偏置电路产生的自给偏置效应又进一步加速放大器增益的下降。
(a)VBB=VCCRB2/(RB1+RB2)
RB=RB1∥RB2
VBEQ=VBQ-VEQ
VBQ=VBB-IBQRB
VEQ=IEQRE
(b)当vi增大到三极管非线性区时,vi的一部分进入截止区,三极管的集电极电流和基极电流已不再是正弦波而是失真的脉冲波(不对称性图c),它们的平均值IC0、IB0将大于静态值ICQ、IBQ,且随vi的增大而增大,结果是VB0减小,相应的VBE0减小,从而达到稳幅的效果。
同理可分析电感三点式振荡电路(反馈信号是电感上的电压)。
三、电容三点式振荡电路的起振条件
由放大器增益分析和相位〔φT(ωosc)=2nπ〕、幅度〔T(ωosc)>1或Vf>Vi〕的起振条件可推导出:
相位起振条件为
振幅起振条件为
下面对上述起振条件作简要的讨论
1、振荡角频率ωosc
由相位条件可推出
其中
(总电容)、
(固有谐振频率)
上式表明,电容三点式振荡器的振荡频率ωosc不仅与ωo有关,而且还与gi、g’L即回路固有谐振电阻Re0、外接电阻RL和Ri有关,且ωosc>ωo。
电路中一般满足
因此,工程计算时,可近似为
2、幅度起振条件的简化
令ω=ωosc≈ωo,则幅度起振条件可简化为
设
(称为电容分压比)
上式又可改写为
或
式中,分母为回路谐振时集电极上的总电导,gm除以总电导就是回路谐振时放大器的电压增益Av(ωo),而n则是反馈网络的反馈系数kfv,因而又可表达为
Av(ωo)kfv>1
它就是所描述的放大电路的自激振荡条件。
四、用工程估算法求起振条件(小结)
∙将闭合回路断开。
画出推导T(jω)的开环等效电路;
∙求出谐振回路的固有谐振频率ωo,并令ωosc≈ωo;
∙将接在谐振回路各部分的电导(电阻)折算到集电极上,分别求出放大器回路谐振时的增益和反馈系数,变可得到振幅起振条件。
3.2.2差分对管振荡电路(索尼振荡器)
直流分析:
T1、T2的基极和T2的集电极同电位VBB,要限制LC振荡电压,防止T2饱和导通。
交流分析:
谐振电压加在T1的基极上,形成正反馈。
稳幅过程:
T的截止,恒流源I0对T2的负反馈控制。
电路的简化过程:
(如图)(P132推导过程)
确定振荡频率:
式中C’=C+Cb’e/2
确定起振条件:
令图3-2-10(d)中的Vf=Vo,即kfv=1,而回路增益
式中g’L=1/R’L
因而起振条件为gm>2g’L+1/rb’e
由于gm≈αI0/VT,re≈1/gm,rb’e=(1+β)re>>re因而起振条件表示为
gm>2g’L或αI0/VT>4g’L
可见当g’L一定时,选取合适的I0,便可满足振幅起振条件。
3.2.3举例(略)
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