正反馈振荡器

  正反馈振荡器是在没有外加信号的情况下,自动地将直流电源的能量转换为交流振荡能量的装置。它的基本原理就是利用正反馈方法来获得等幅的正弦振荡。反馈振荡器是由主网络和反馈网络组成的一个闭合环路。

组成

  正反馈振荡器是由主网络和反馈网络组成的一个闭合环路。主网络一般由放大器和选频网络组成(可以看成为一个调谐放大器),反馈网络一般由无源器件组成。

  1、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。

  2、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。

正反馈式振荡器的组成

种类

  正反馈振荡器主要有RC振荡器、LC振荡器两种。

  1、LC振荡器

  由LC谐振回路作反馈电路的反馈型正弦波振荡器。其放大电路主要由晶体管或电子管构成,自振频率基本上决定于谐振回路的电感L和电容C,振荡幅度主要受制于有源电子器件的非线性和电源电压的幅度。

  LC振荡器因谐振回路具有很高的选择性,即使放大器工作在非线性区,振荡电压仍非常接近正弦形。但因它的谐振元件LC之值限于体积不宜过大,振荡频率不宜太低,一般为几百千赫到几百兆赫。频率稳定度墹f/f一般为10-2~10-4 量级,略优于RC 振荡器,但比石英晶体振荡器要低几个数量级。谐振元件L或C的数值调节方便,可借以改变振荡频率,因而为广播、通信、电子仪器等电子设备所广泛采用。

  LC振荡器依L、C在电路中的接法不同而有调集振荡器、哈特莱振荡器、科皮兹振荡器等主要类型。

  2、RC振荡器

  用RC移相网络作反馈电路的反馈型正弦波发生器。典型的RC振荡器有文氏桥振荡器和移相振荡器。它们适于产生1赫到 1兆赫的低频振荡,频率稳定度约在10-2~10-3量级之间。

原理

  反馈型振荡器是由放大器和反馈网络组成的一个闭合环路。它由放大器和反馈网络两大部分组成。放大器通常以某种选频网络(如振荡回路)作负载, 是一种调谐放大器;反馈网络一般是由无源器件组成的线性网络。

  1、平衡条件

  闭环电压放大倍数 Ku(s),开环电压放大倍数 K(s),电压反馈系数 F(s),环路增益 T(s),反馈系数 F′(jω)=-F(jω)。 自激振荡的条件就是环路增益为1, 即T(jω)=K(jω)F(jω)=1,通常又称为振荡器的平衡条件。

  振荡器的平衡条件又可细分为振幅平衡条件(|T(jω)|=1)和相位平衡条件(ψ(T)=ψ(K)+ψ(F)=±2nπ, n=0,1,2…)。

  值得说明的是:

  ①当|T(jω)|>1,形成增幅电路振荡;当T|(jω)|<1时,形成减幅振荡。

  ②平衡时电源供给的能量等于环路消耗的能量;

  ③通常的环路只在某一特定才满足相位条件。

  2、起振条件

  为使振荡过程中输出幅度不断增加,应使反馈回来的信号比输入到放大器的信号大, 即振荡开始时应为增幅振荡,即T(jω)>1,称为自激振荡的起振条件。与平衡条件相应的,振荡器的起振条件又可细分为起振的振幅条件(|T(jω)|>1)和相位条件(ψ(T)=ψ(K)+ψ(F)+ψ(F')=±2nπ, n=0,1,2…),其中起振的相位条件即为正反馈条件。

  3、稳定条件

  振荡器的稳定条件相应地可分为振幅稳定条件和相位稳定条件。

  (1) 振幅稳定条件

  要使振幅稳定,振荡器在其平衡点必须具有阻止振幅变化的能力。具体来说,就是在平衡点附近,当不稳定因素使振幅增大时,环路增益将减小,从而使振幅减小。

  (2)相位稳定条件

  同理,要使相位稳定,振荡器在其平衡点必须具有阻止相位变化的能力。

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