三. lc正弦振荡器
1. lc并联谐振贿赂的选频特性
考虑电感线圈电阻及贿赂消耗后,lc并联网络的等效电路如图8.1.10(a),其中r为绕线电阻及回路损耗。
图b为该电路的频率特性。
(1) lc回路具有选频性,在谐振频率f0处电路是纯阻,称为谐振阻抗,在偏离fo,|z|↓。从相频特性可知,当f>fo时,呈电容性,f<fo时,呈电感性
(2) 谐振频率
(3) 谐振时,l、c的阻抗称为回路特性阻抗ρ
(4) ρ与r之比称为品质因素
(5) 损耗电阻r与l串联损耗电阻与l并联
见图8.1.11
谐振时,a、b端,而c、d端理想lc回路谐振阻抗应为∞(),
两电路空载q值应该相同
此时
有载q值 见图8.1.12
(6) 为了减小外电路对lc回路的影响,采用接入耦合方式,见图8.1.13
其中
为rl折算lc回路的阻抗,只要>>rl,回路在上面的分量越小,对ql的影响越小。
f0附近频率特性也越陡峭,选频性、稳定性越好。
(7) lc振荡器可分为
2. 三点式lc振荡器:
电路特点是lc并联回路的三个断点分别接到管子的b、e、c三个极,称为三点式lc电路。
(1) 构成法则 见图 8.1.14
,其中
代入上式(若xi>0为电感,xi<0为电容)
则
由于 说明z1、z2为同性质的电抗组件
此外 说明z3、z1互为异性质的电抗组件
★判别三点式电路能否起振,一种方式为“射同基反”,意指发射极接同种性质的电抗组件z1、z2,基极接相反性质的电抗组件z2、z3。
(2)可构成两类三点式lc电路
见图8.1.15
δ (c) 电路中
调c3,可调频
起振条件
图8.1.15三点式lc振荡器
(a)电感三点式 (b)电容三点式 (c)电感三点式交流通路 (d)电容三点式交流通路
δ (d)电路中
同理起振条件
★调频不方便,且影响起振条件,由此引出改进型电容三点式电路,即在图8.1.15(b)、(d) l3支路中串接电容c3,取c1、c2>>c3,则上面,则,调频与调节起振条件互不干扰。此外加大c1、c2可忽略放大管co、ci的影响,因为,
,可以说晶体管与lc回路实现松耦合。
3. 互感耦合lc振荡器(变压器耦合)
由lc回路接在管子电极的不同,可有三种形式
即调谐型互感耦合lc振荡器,见图8.1.16
有几点需注意的
δ取决于lc回路的谐振频率
δ反馈极性取决于变压器源副边的同名端,图上用瞬时极性标上,可自行判别满足相位平衡条件
δ由于(a)电路lc回路接在集电极,由于晶体管rce较大,故不必采用抽头接入方式,因为rce较大本身对lc回路影响就不大。
δ(b)、(c)为cb,ce电路,调谐回路接在发射极及基极,较小的ri、较大的ci若直接并接在lc回路两端,必然影响ωo、q值,使选频特性变差,ωo稳定性变差,故采用抽头接入式,和cb、ce的ri 大,设n1、n2分别为抽头主变压器原边二端的匝数,则,若,则想当与增大400倍。
4. 石英晶体振荡器
(1) 晶体的物理性质:压电效应
机械能?电能
当芯片两边加上交变电压时,正负压电效应互为因果关系,当外加交流电压的频率等于芯片的固有机械振动频率时,芯片机械震动幅度最大,芯片两面的电荷数量及电路中的交变电流最大,产生谐振,称为压电谐振。
(2) 芯片(石英谐振器)的电特性(等效电路) 见图8.1.17
δ等效电路由机械系统类比于电系统,相当于一个lc回路。静态电容co(n pf~n+ pf)为二敷银层电极,支架及引线间电容总和;l(10-3~102h)较大,类比于芯片芯片质量;c(10-4~10-1pf)
类比于芯片的弹性<<co;r(100?左右)类比于内的机械摩擦,由于一般可达104~106,而一般lc谐振回路即使采用镀银线圈的电感q值只在200以下,所以频率稳定度可以很高。从能量角度看,q高表示回路能量损失小,振荡宦惯性大,外界不稳定因素不易改变振荡频率ωo。
δ串联谐振频率
并联谐振频率
δ从(c)中可知,,为电感性,f=fs、fp时为纯电阻性
δ石英晶体正弦振荡器电路 见图8.1.18
(1) 串联型:利用f=fs, ,,正反馈最强,而,,,不满足相位条件。
(2) 并联型:利用芯片呈电感性,即,用之担当三点式电路中电感的角色。
说明:(a)与(c)均是串联型晶振。(a)fo<几百khz,(c)fo可较高,(c)实质是,c1、c2、l组成了电容三点式电路。调谐在fs。此时芯片阻抗≈0,φ=0,通过正反馈,满足振荡平衡条件,而偏离fs时,芯片呈现阻抗高且φ≠0,不满足振荡条件。 (完)