高频课程设计-正弦波电容三点式振荡器-精品

(2)晶体管输入电容、输出电容很小,可以忽略它们的影响,也可以将它们包含在回路电容C1、C2中,不单独考虑;

(3)忽略晶体管集电极电流ic对输入信号ub的移相作用,Yfe用跨导gm

表示,g’L表示除晶体管以外的电路中所有电导折算到CE两端后的总电导。

当忽略晶体管结电容的影响后

1??j?C2?gie? j?LYL?goe?g??j?C?L11 ??j?C2?gie?j?L ???U?UUIgocccK(j?)?????Yf(j?)ZL??m???I?UUUYL ibbc1 ??Uj?LF(j?)?b? ?1Uc?j?C2?giej?L g1j?LT?j???K(j?)?F(j?)??m? YL1j?L?j?C2?gie

??gm1j?L??1j?L???j?C2?gie?1j?L?j?C2?giegoe?g??j?C?L11j?L??j?C2?gie??gmj?L ??goe?g?L?j?C1???1j?L?j?C2?gie???1j?L???j?C2?gie?

?gm? ?goe?g?L?j?C1??1??2LC2?j?Lgie?j?C2?gie???

其中

??gm?goe?g?L?j?C1???2LC2?1?j?Lgie?j?C2?gie?gmA?jB22A??goe?g?L??LC2?1??LC1?1gieB??C1?2LC2?1??Lgie?goe?g?L???C2??????B=0时符合相位条件,据此可解出振荡频率ω1。

2B??C?LC2?1??1Lgie?goe?g?111L???1C2?0令

2即 C1?1LC2?1?Lgie?goe?g?L??C2?0????Lg?g?g?g?g?g?1 L??C2?C1L??12?ieoe??ieoe

LC1C2LC1C2C1?C27

C1C2

C1C2gie?goe?g?1L?C? ?1??C1?C2LCC1C2

其中C为回路的总电容,且

式(4-23)中第二项远小于第一项,振荡器的振荡频率可以近似用回路的谐振

1频率表示,即 ?1??0?LC gmT?j?1??1?goe?g?L??2LC2?1??2LC1?1gie???1?LC ????gm ?C2C1???g?g?goeLie C1C2当不考虑gie的影响时,反馈系数的大小为

I ??C2C1Ub??K?Fj????F IUcC2?C1

所以 T?j?1??

gmKF2?goe?g?L??gieKF将gie折算到放大器输出端,有

?2Ub2?g?()gie?KFgie ieUc2放大器总的负载电导gL为 gL?goe?g?L?KFgie起振条件为:

goe?g?Lgm??gieKFKF电容反馈振荡器与电感反馈振荡器比较

(1)振荡器在稳定振荡时,晶体管工作在非线性状态,在回路中除有基波电压外还存在少量谐波电压(其大小与回路Q值有关)。对电容反馈振荡器,由于反馈是由电容产生的,所以高次谐波在电容上产生的反馈压降较小;而对电感反馈振荡器,反馈是由电感产生的,所以高次谐波在电感上产生的反馈压降较大,因此电容反馈振荡器的输出波形比电感反馈振荡器的输出波形要好。

(2)改变电容能够调整振荡器的工作频率。电容反馈振荡器在改变频率时,反馈系数也将改变,会影响振荡器的振幅起振条件,故电容反馈振荡器一般工作在固定频率;电感反馈振荡器在改变频率时,并不影响反馈系数,工作频带较电

8

容反馈振荡器的宽。但电感反馈振荡器的工作频带不会很宽,因为改变频率将改变回路的谐振阻抗,可能使振荡器停振。

2.2.4方案确立

由于电容反馈振荡器具有工作频率高、波形好等优点,所以在这里采用电容三点式振荡器构成振荡的基本回路。

由于极间电容对电容反馈振荡器及电感反馈振荡器的回路电抗均有影响,所以对振荡频率也会有影响。而极间电容受环境温度、电源电压等因素的影响较大,所以上述两种电路的频率稳定度不高。

为了提高频率稳定度,需要对电路作改进以减小晶体管极间电容对回路的影响,这种情况下,可以采用减弱晶体管与回路之间耦合的方法,由此得到两种改进型电容反馈振荡器

1. 克拉泼(Clapp)振荡器

图2.8是克拉泼振荡器的实际电路和交流等效电路 。用电感L和可变电容C3的串联电路代替原电容反馈振荡器中的电感,且C3<

E c C3Rc R1 C3VC1C1

LR2 CbReC2C2

(a)(b)

图 2.8克拉泼振荡器电路 (a) 实际电路; (b) 交流等效电路

LRo

由图2.8可知,回路的总电容为 1111C3?C1?C21????CC1C2C3C3回路总电容C由C3决定,而极间电容与C1、C2并联,对总电容影响很小;

并且C1、C2只是回路的一部分,晶体管以部分接入的形式与回路连接,减弱了晶体管与回路之间的耦合。

9

p?接入系数:

CC3?C1C1C322R?pR?()Ro假设回路的谐振电阻为R0,等效到晶体管两端的负载电阻为 L0C111谐振器的振荡频率为 ?1??0??LCLC3C1反馈系数为 KF?C2克拉泼振荡器主要用于固定频率或波段范围较窄的场合,其频率覆盖系数(最高工作频率与最低工作频率之比)一般只有1.2~1.3。

2. 西勒(Siler)振荡器

图4-11是西勒振荡器的实际电路和交流等效电路。其电路结构的主要特点是与电感L并联一可变电容C4。

EcR1RcVR2CbC3C1ReC4C2LC2VC3C1C4L(a)(b) 图 4-11 西勒振荡器电路

(a) 实际电路; (b) 交流等效电路

图4-11中C4用于改变振荡器的工作波段,C3对工作频率起微调作用。回

1路的总电容为 C??C4?C3?C4111?? C1C2C3振荡器的振荡频率为 ?1??0?

1?LC1L(C3?C4)西勒振荡器的接入系数与克拉泼振荡器相同,工作频率的改变主要通过调整C4完成,并不影响接入系数,波段内输出幅度较平稳。适用于较宽波段工作,其频率覆盖系数可达1.6~1.8。

综合以上比较,因为要求达到10MHz~13MHz的正弦波,频率波段范围小,故采用克拉波振荡电路作为基本电路。

10

联系客服:779662525#qq.com(#替换为@) 苏ICP备20003344号-4