振蕩器自生振蕩分析之反饋理論與barkhausen準(zhǔn)則

2021-11-21 18:07:16 來源: 網(wǎng)絡(luò)

振蕩器概述

本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/201706/360069.htm

振蕩器簡單地說就是一個頻率源，一般用在鎖相環(huán)中。詳細(xì)說就是一個不需要外信號激勵、自身就可以將直流電能轉(zhuǎn)化為交流電能的裝置。一般分為正反饋和負(fù)阻型兩種。所謂“振蕩”，其涵義就暗指交流，振蕩器包含了一個從不振蕩到振蕩的過程和功能。能夠完成從直流電能到交流電能的轉(zhuǎn)化，這樣的裝置就可以稱為“振蕩器”。

正弦波振蕩器

能夠輸出正弦波的振蕩器稱作正弦波振蕩器。

正弦波振蕩器主要有LC振蕩器RC振蕩器兩種。

振蕩器最基本組成部分

1 三極管放大器;(起能量控制作用)

2 正反饋網(wǎng)絡(luò);(將輸出信號反饋一部分至輸入端)

3 選頻網(wǎng)絡(luò);(用以選取所需要的振蕩頻率，以使振蕩器能夠在單一頻率下振蕩，從而獲得需要的波形。

LC振蕩器的工作原理

主要有由電容器和電感器組成的LC回路，通過電場能和磁場能的相互轉(zhuǎn)換產(chǎn)程自由振蕩。要維持振蕩還要有具有正反饋的放大電路，LC振蕩器又分為變壓器耦合式和三點式振蕩器，很多應(yīng)用石英晶體的石英晶體振蕩器，還有用集成運放組成的LC振蕩器。

由于器件不可能參數(shù)完全一致，因此在上電的瞬間兩個三極管的狀態(tài)就發(fā)生了變化，這個變化由于正反饋的作用越來越強烈，導(dǎo)致到達(dá)一個暫穩(wěn)態(tài)。暫穩(wěn)態(tài)期間另一個三極管經(jīng)電容逐步充電后導(dǎo)通或者截止，狀態(tài)發(fā)生翻轉(zhuǎn)，到達(dá)另一個暫穩(wěn)態(tài)。這樣周而復(fù)始形成振蕩。

振蕩器基本特征是在外加直流電源后可以向負(fù)載提供一定頻率和一定功率的交流信號。這個特征中有兩個要點：

(一)振蕩器的外部只有直流電壓，即0Hz的頻率輸入，而輸出是一定頻率和一定功率的信號。這就說明振蕩器電路中信號存在一個從無到小，然后再從小到大的過程。

(二)振蕩器的最終狀態(tài)是輸出固定頻率和功率的狀態(tài)，也就是說振蕩器中產(chǎn)生大信號后向穩(wěn)定的狀態(tài)過渡，并最終保持這種狀態(tài)。

上述兩點在振蕩器原理中對應(yīng)著起振條件、平衡條件和穩(wěn)定條件。這三個條件是振蕩器分析的目標(biāo)和振蕩器設(shè)計的依據(jù)。

通常情況下，振蕩器產(chǎn)生振蕩的原理可以用兩個方法進(jìn)行分析，一種是將振蕩器看作一個雙端負(fù)反饋系統(tǒng)，另外一種是將振蕩器看作一個單端能量補償系統(tǒng)。

分析和設(shè)計振蕩器通常有兩種常用的理論：反饋理論和負(fù)阻振蕩理論。下面就來具體介紹反饋理論。

反饋理論

一個簡單振蕩器產(chǎn)生周期性的、通常是電壓形式的輸出，同時電路在持續(xù)不斷的輸出時并不存在輸入，那么電路如何產(chǎn)生振蕩了?由放大器的基礎(chǔ)知識可以知道，放大器本身的輸出在高頻時相移太大會使整個反饋成了正的，那么振蕩就會產(chǎn)生。所以從某種意義上說，當(dāng)一個放大器在相位裕度不夠的情況下就可以構(gòu)成一個負(fù)反饋型的振蕩器。

barkhausen準(zhǔn)則(巴克豪森準(zhǔn)則)：

一個反饋系統(tǒng)可以產(chǎn)生振動，下面介紹一下反饋系統(tǒng)的構(gòu)成和起振的基本條件。