振荡电路的设计

一、振荡电路:所谓振荡就是放大器的输入即使不加信号,放大器也处于持续输出一定频率和振幅信号的状态。振荡电路一般包括:放大电路选频网络正反馈网络稳幅环节四部分。高频振荡电路主要包括RC振荡电路LC振荡电路石英晶体振荡电路等。

(1)、放大电路:保证电路能够有从起振到动态平衡的过程,使电路获得一定幅值的输出量,实现能量的控制。

(2)、选频网络:确定电路的振荡频率,使电路产生单一频率的振荡。选频网络一般采用带通滤波器即可。

(3)、正反馈网络:引入正反馈,使放大电路的输入信号等于反馈信号。

(4)、稳幅环节:也就是非线性环节,作用是使输出信号幅值稳定。对于分立放大电路,不再另加稳幅环节,而是依靠晶体管特性的非线性来起到稳幅作用。


二、振荡的原理:

(1)、应用正反馈:

(2)、振荡的条件:若输入输出间的增益G满足条件:G=\frac{A}{1-A\beta }

持续振荡的条件:①幅值平衡条件:|A\beta| =1  ②相位平衡条件:反馈信号与输入信号同相位

振荡的起振条件:|A\beta| >1


三、RC振荡电路:

RC振荡频率:f_{0}=1/2\pi RC


四、LC振荡电路:

LC振荡电路根据引入反馈方式的不同分为:变压器反馈式电感反馈式电容反馈式三种电路。变压器反馈式振荡电路输出电压与反馈电压靠磁路耦合,耦合不紧密,损耗较大,并且振荡频率稳定性不高;电感反馈式振荡电路可以获得调节范围较宽的振荡频率,但是对高频信号具有较大的电抗,输出波形常含有高次谐波;电容反馈式振荡电路的输出电压波形好,但是振荡频率可调范围不大,常常用在固定振荡频率的场合。

LC振荡频率:f_{0}=1/2\pi \sqrt{LC}  

品质因素Q:Q=1/R*\sqrt{L/C} ,品质因素越大,选频网络的损耗越小;谐振频率相同时,电容容量越小,电感数值越大,将使选频特性变好。


五、石英晶体振荡电路:具有非常稳定的固有频率,对于振荡频率的稳定性要求高的电路,应首选石英晶体作为选频网络。

压电效应:在石英晶体两个管脚加交变电场时,它将会产生一定频率的机械变形,而这种机械振动又会产生交变电场,这种物理现象称为压电效应。一般无论是机械振动振幅还是交变电场振幅都是非常小,但当交变电场的频率为某一特定值时,振幅骤然增大,产生共振,称之为压电振荡。这一特定频率就是石英晶体的固有频率,称为谐振频率


六、压控振荡器(VCO):是指输出振荡频率与输入控制电压有对应关系的振荡电路,这是PLL中的重要电路。VCO既可以是晶体管分立式电路,也可以是集成IC电路。

变容二极管:是利用PN结之间电容可变的原理制成的半导体器件,在高频调谐、通信等电路中作可变电容器使用。

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