1、 4.1反馈的基本概念反馈的基本概念4.2负反馈对放大器性能的影响负反馈对放大器性能的影响4.3振荡的基本概念与原理振荡的基本概念与原理本章小结本章小结第四章负反馈放大电路 4.1.1什么是反馈什么是反馈4.1反馈的基本概念反馈的基本概念 反馈反馈：在放大电路中，从输出端把输出信号的部分或全：在放大电路中，从输出端把输出信号的部分或全部通过一定的方式回送到输入端的过程称为反馈。部通过一定的方式回送到输入端的过程称为反馈。反馈电路反馈电路：用于反向传输信号的电路称为反馈电路或反：用于反向传输信号的电路称为反馈电路或反馈网络。馈网络。反馈放大电路反馈放大电路：凡带有反馈环节的放大电路称为反馈放：凡
2、带有反馈环节的放大电路称为反馈放大电路。大电路。净输入信号净输入信号：输入信号与反馈信号叠加得到净输入信号。：输入信号与反馈信号叠加得到净输入信号。4.1反馈的基本概念反馈的基本概念 反馈放大器与基本放大器的区别：反馈放大器与基本放大器的区别：（1）输入信号是信号源和反馈信号叠加后的净输入信号。）输入信号是信号源和反馈信号叠加后的净输入信号。（2）输出信号在输送到负载的同时，还要取出部分或全）输出信号在输送到负载的同时，还要取出部分或全部再回送到原放大器的输入端。部再回送到原放大器的输入端。（3）引入反馈后，使信号既有正向传输也有反向传输，）引入反馈后，使信号既有正向传输也有反向传输，电路形成
3、闭合环路。电路形成闭合环路。4.1反馈的基本概念反馈的基本概念 1正反馈和负反馈正反馈和负反馈 正反馈正反馈：反馈信号起到增强输入信号的作用。：反馈信号起到增强输入信号的作用。负反馈负反馈：反馈信号起到削弱输入信号的作用。：反馈信号起到削弱输入信号的作用。采用瞬时极性法判断是正反馈还是负反馈采用瞬时极性法判断是正反馈还是负反馈。瞬时极性法瞬时极性法：先在放大器输入端设定输入信号对地的极：先在放大器输入端设定输入信号对地的极性为性为“+”或或“-”，再依次按相关点的相位变化情况推出各点，再依次按相关点的相位变化情况推出各点信号对地的交流瞬时极性，再根据反馈到输入端的反馈信号信号对地的交流瞬时极性
4、，再根据反馈到输入端的反馈信号对地的瞬时极性判断，若使原输入信号减弱是负反馈，使原对地的瞬时极性判断，若使原输入信号减弱是负反馈，使原输入信号增强是正反馈。输入信号增强是正反馈。4.1反馈的基本概念反馈的基本概念4.1.2反馈的基本类型反馈的基本类型 4.1反馈的基本概念反馈的基本概念例例 4-1 试判断图所示电路的反馈是正反馈还是负反馈。试判断图所示电路的反馈是正反馈还是负反馈。解解假定两级放假定两级放大器输入端信号极性大器输入端信号极性为上正下负，即基极为上正下负，即基极对地的极性为对地的极性为“+”，集电极倒相后对地极集电极倒相后对地极性为性为“-”，即集电极，即集电极输出为输出为“+”
5、，通过反，通过反馈至的电压对地极性馈至的电压对地极性为为“+”，则净输入量，则净输入量减小，可判断该反馈减小，可判断该反馈为负反馈。为负反馈。例例 4-2 判断图所示电路中有无反馈存在，如有，属判断图所示电路中有无反馈存在，如有，属于何种反馈？于何种反馈？4.1反馈的基本概念反馈的基本概念 解解反馈元件反馈元件 Re 并联了旁路并联了旁路 C 电容，为交流信号提供了电容，为交流信号提供了通路，消除了交流反馈的条件，所以放大器只有直流反馈。通路，消除了交流反馈的条件，所以放大器只有直流反馈。用瞬时极性法判断如下：设用瞬时极性法判断如下：设 VB 某一时刻上升。某一时刻上升。4.1反馈的基本概念反
6、馈的基本概念故为负反馈。故为负反馈。BEVEEBEVVIIVB不不变变C 2电压反馈与电流反馈电压反馈与电流反馈4.1反馈的基本概念反馈的基本概念电压反馈电压反馈：反馈信号取自输出电压，并与输出电压成正：反馈信号取自输出电压，并与输出电压成正比。比。电流反馈电流反馈：反馈网络的输出信号与输出电流成正比。：反馈网络的输出信号与输出电流成正比。判断方法判断方法：设想把输出端短路，如果反馈信号消失，则为：设想把输出端短路，如果反馈信号消失，则为电压反馈。如反馈信号依然存在，则为电流反馈。电压反馈。如反馈信号依然存在，则为电流反馈。4.1反馈的基本概念反馈的基本概念 3串联反馈与并联反馈串联反馈与并联
7、反馈 4.1反馈的基本概念反馈的基本概念串联反馈串联反馈：放大器的净输入电压是由信号源电压与反馈：放大器的净输入电压是由信号源电压与反馈电压串联得到的。电压串联得到的。并联反馈并联反馈：放大器的净输入电压是由信号源电压与反馈：放大器的净输入电压是由信号源电压与反馈电压并联得到的。电压并联得到的。判断方法判断方法：把输入端短路，如果反馈电压为零，则为并：把输入端短路，如果反馈电压为零，则为并联反馈；如果反馈电压仍存在，则为串联反馈。联反馈；如果反馈电压仍存在，则为串联反馈。4.1反馈的基本概念反馈的基本概念 4反馈放大器的四种基本类型反馈放大器的四种基本类型 电压并联负反馈电压并联负反馈 电流串
8、联负反馈电流串联负反馈 电流并联负反馈电流并联负反馈4.1反馈的基本概念反馈的基本概念 电压串联负反馈电压串联负反馈 4.1反馈的基本概念反馈的基本概念 4.1反馈的基本概念反馈的基本概念 例例 4-3 试判断图示电路的反馈类型。试判断图示电路的反馈类型。解解判断思路判断思路：分析电路中是否存在反馈；分析电路中是否存在反馈；如果电路中确有反馈，判断其性质是正反馈还是负反如果电路中确有反馈，判断其性质是正反馈还是负反馈；馈；从从输出回路输出回路分析反馈信号取自于输出分析反馈信号取自于输出电压电压还是输出还是输出电电流流，以判断是电压反馈还是电流反馈。，以判断是电压反馈还是电流反馈。从从输入回路输
9、入回路分析反馈信号与原输入信号是分析反馈信号与原输入信号是串联串联还是还是并并联联，以判断它是串联反馈还是并联反馈。，以判断它是串联反馈还是并联反馈。4.1反馈的基本概念反馈的基本概念 具体分析：具体分析：通过通过 Re 的不仅有输出信号，而且也有输入信号。因而的不仅有输出信号，而且也有输入信号。因而它能将输出信号的一部分取出来馈送给输入回路，从而影响原输它能将输出信号的一部分取出来馈送给输入回路，从而影响原输入信号。由此，入信号。由此，Re 是该电路的反馈元件，电路存在着反馈。是该电路的反馈元件，电路存在着反馈。设信号源瞬时极性为上正下负，加到三极管发射极电压设信号源瞬时极性为上正下负，加到
10、三极管发射极电压亦为上正下负，三极管的射极电压就是反馈信号电压，它使加到亦为上正下负，三极管的射极电压就是反馈信号电压，它使加到发射结的纯输入信号电压比原输入信号电压小，故是负反馈。发射结的纯输入信号电压比原输入信号电压小，故是负反馈。根据以上分析，引入的为根据以上分析，引入的为电流串联负反馈电流串联负反馈。4.1反馈的基本概念反馈的基本概念 将负载电阻短路，则输出回路并不因负载短路而使反馈将负载电阻短路，则输出回路并不因负载短路而使反馈电流消失，因此，从输入端看，反馈属电流反馈。电流消失，因此，从输入端看，反馈属电流反馈。如将输入端短接，则反馈电压依然存在，故为串联反馈。如将输入端短接，则反
11、馈电压依然存在，故为串联反馈。例例 4-4 图（图（a a）为另一负反馈放大电路，图（）为另一负反馈放大电路，图（b b）所）所示为它的交流通路，指出反馈类型。示为它的交流通路，指出反馈类型。4.1反馈的基本概念反馈的基本概念 解解从从输出端输出端，反馈信号取自输出电压，为电压反馈。，反馈信号取自输出电压，为电压反馈。4.1反馈的基本概念反馈的基本概念从从输入端输入端，Rf 与输入电路并联，为并联反馈。与输入电路并联，为并联反馈。则该电路是一个则该电路是一个电压并联负反馈电路电压并联负反馈电路。4.2.1降低放大器的放大倍数，提高放大信号降低放大器的放大倍数，提高放大信号的稳定性的稳定性 4.
12、2 负反馈对放大器性能的影负反馈对放大器性能的影响响XXAio 开环放大倍数开环放大倍数：在未接入反馈之前，电路未形成闭合回：在未接入反馈之前，电路未形成闭合回路时的放大倍数。这时，路时的放大倍数。这时，反馈系数反馈系数：接入负反馈后，将反馈信号：接入负反馈后，将反馈信号 Xf 与输出信号与输出信号 Xo 之比，定义为反馈系数之比，定义为反馈系数 F。ifXXF iiXX FAXXXXXXXXXA 111ofoifioiof引入负反馈后，放大器的闭环放大倍数降低了，且降低引入负反馈后，放大器的闭环放大倍数降低了，且降低为原放大倍数的为原放大倍数的 。当当 AF 1 时，时，。说明闭环放大倍数仅
13、与反馈系。说明闭环放大倍数仅与反馈系数有关，由于反馈环节一般都必须是由线性元件构成，性能数有关，由于反馈环节一般都必须是由线性元件构成，性能稳定，因此闭环放大倍数稳定。稳定，因此闭环放大倍数稳定。)11(AF FA1f 4.2 负反馈对放大器性能的影负反馈对放大器性能的影响响 表示净输入信号，它是输入信号与反馈信号的差值。表示净输入信号，它是输入信号与反馈信号的差值。闭环放大倍数闭环放大倍数：引入负反馈后，环路闭合后输出信号与：引入负反馈后，环路闭合后输出信号与环路输入信号之比。环路输入信号之比。iX 4.2.2减小非线性失真减小非线性失真原理原理：在负反馈放大电路中，在负反馈放大电路中，净输
14、入信号净输入信号 是输入信号是输入信号 vi与失真输出信号的反馈量与失真输出信号的反馈量 vf 相减的结果，净输入信号相减的结果，净输入信号 的波的波形与原输出失真信号的畸变方向相反。从而使放大器的输出形与原输出失真信号的畸变方向相反。从而使放大器的输出信号波形得以改善。如图所示。信号波形得以改善。如图所示。4.2 负反馈对放大器性能的影负反馈对放大器性能的影响响iv iv 放大器引入负反馈后，放大器引入负反馈后，在中频区，放大器的放大倍数下在中频区，放大器的放大倍数下降多，在高、低频区，放大倍数下降得少，结果是放大器的降多，在高、低频区，放大倍数下降得少，结果是放大器的幅频特性变得平坦，上限
15、频率由幅频特性变得平坦，上限频率由 fH 移至移至 fHf，下限频率由，下限频率由 fL 移至移至 fLf。如图所示。如图所示。4.2.3展宽频带展宽频带4.2 负反馈对放大器性能的影负反馈对放大器性能的影响响（1）串联负反馈使放大器输入电阻增大，并联负反馈使）串联负反馈使放大器输入电阻增大，并联负反馈使放大器输入电阻降低。放大器输入电阻降低。（2）电压负反馈使放大器的输出电阻降低，电流负反馈）电压负反馈使放大器的输出电阻降低，电流负反馈使放大器的输出电阻增大。使放大器的输出电阻增大。4.2.4对输入电阻和输出电阻的影响对输入电阻和输出电阻的影响4.2 负反馈对放大器性能的影负反馈对放大器性能
16、的影响响 4.3.1自激振荡原理和振荡平衡条件自激振荡原理和振荡平衡条件4.3振荡的基本概念与原理振荡的基本概念与原理 1自激振荡的原理：自激振荡的原理：（1）开关拨）开关拨 1，放大器输入端与信号源，放大器输入端与信号源 vi 接通，在接通，在 LC 回路产生信号电压，经回路产生信号电压，经 L2 耦合加到负载上耦合加到负载上RL，称为，称为“他激他激”状态。状态。（2）开关突然拨）开关突然拨 2，LC 回路的电压通过回路的电压通过 L1和和 L2 互感耦互感耦合，从合，从 L1 上获得感应电压上获得感应电压 vf。如果选定电感的同名端的匝。如果选定电感的同名端的匝数比，使感应电压数比，使感
17、应电压 vf 与输入信号同相位、同幅度，则反馈信与输入信号同相位、同幅度，则反馈信号号 vf 即可取代输入信号即可取代输入信号 vi。4.3振荡的基本概念与原理振荡的基本概念与原理 自激状态自激状态：无需外加信号而靠振荡器内部反馈作用维持：无需外加信号而靠振荡器内部反馈作用维持振荡的工作状态。振荡的工作状态。自激振荡器自激振荡器：依靠反馈维持振荡的振荡器称为反馈式自：依靠反馈维持振荡的振荡器称为反馈式自激振荡器。激振荡器。自激振荡器包括两个基本环节：自激振荡器包括两个基本环节：放大器和反馈网络放大器和反馈网络。2自激振荡的概念自激振荡的概念4.3振荡的基本概念与原理振荡的基本概念与原理 方框图
18、如图所示。方框图如图所示。4.3振荡的基本概念与原理振荡的基本概念与原理 3自激振荡的条件自激振荡的条件（1）相位平衡条件）相位平衡条件 反馈信号的相位必须与输入信号同相位，即反馈极性必反馈信号的相位必须与输入信号同相位，即反馈极性必须是正反馈。须是正反馈。（2）振幅平衡条件）振幅平衡条件反馈信号反馈信号 vf 的振幅应等于输入信号的振幅应等于输入信号 vi 的振幅。即的振幅。即 A AvF 1。自激振荡器在电源接通瞬间还必须满足起振条件自激振荡器在电源接通瞬间还必须满足起振条件 1 1保证保证 LC 回路的振荡从无到有，从小逐渐增大，直到满足平回路的振荡从无到有，从小逐渐增大，直到满足平衡条
19、件为止。衡条件为止。FAv4.3振荡的基本概念与原理振荡的基本概念与原理 LC 振荡器振荡器是由电感是由电感 L 和电和电容容 C 组成的振荡电路。常用的组成的振荡电路。常用的有有变压器反馈式、电感反馈式、变压器反馈式、电感反馈式、电容反馈式三种电容反馈式三种。4.3.2 LC 振荡器振荡器 1变压器反馈式变压器反馈式 LC 振荡振荡器器（1）电路结构电路结构反馈网络由二次线圈反馈网络由二次线圈 L2 和和 Cb 组成，组成，Cb 为隔直流的耦合电为隔直流的耦合电容。容。4.3振荡的基本概念与原理振荡的基本概念与原理 振荡器接通电源瞬间，电路各处电流电压都产生一个振荡器接通电源瞬间，电路各处电
20、流电压都产生一个冲击，这个冲击，这个“电冲击电冲击”可以产生一个包含频率范围很宽的微可以产生一个包含频率范围很宽的微弱信号。弱信号。设某一瞬时基极电压极性为正，则集电极应为负，设某一瞬时基极电压极性为正，则集电极应为负，L2上端电压极性为正，反馈回基极的电压极性为正，满足相位上端电压极性为正，反馈回基极的电压极性为正，满足相位平衡条件。只要变压器平衡条件。只要变压器 L1 与与 L2 匝数比恰当，即满足振幅起匝数比恰当，即满足振幅起振条件。振条件。以上是共射集电极调谐变压反馈式振荡电路，此外还有以上是共射集电极调谐变压反馈式振荡电路，此外还有共基射极调谐等变压器反馈式振荡电路共基射极调谐等变压
21、器反馈式振荡电路。（2）工作原理工作原理4.3振荡的基本概念与原理振荡的基本概念与原理 （3）特点）特点变压器反馈式振荡电路容易起振，振荡频率一般为几千变压器反馈式振荡电路容易起振，振荡频率一般为几千赫到几百赫。赫到几百赫。2电感反馈式振荡器电感反馈式振荡器 又称电感三点式振荡器。三极管的三个电极分别与又称电感三点式振荡器。三极管的三个电极分别与 LC回回路中路中L 的三个点相连，故而得名。的三个点相连，故而得名。4.3振荡的基本概念与原理振荡的基本概念与原理 （1）工作原理）工作原理4.3振荡的基本概念与原理振荡的基本概念与原理 振幅条件振幅条件：电感抽头位置选择适当，就能满足振幅起振：电感
22、抽头位置选择适当，就能满足振幅起振条件。条件。4.3振荡的基本概念与原理振荡的基本概念与原理 相位条件相位条件：设基极电压瞬时极性为：设基极电压瞬时极性为“”时，则集电极为时，则集电极为“-”，LC 回路另一端为回路另一端为“+”，反馈回基极为，反馈回基极为“+”，满足相位，满足相位平衡条件。平衡条件。电路能够起振，电路能够起振，电路振荡频率为电路振荡频率为式中，式中，M 是线圈是线圈 L1 与与 L2 之间的互感系数。之间的互感系数。C)MLL(f221210 （2）特点）特点这种振荡电路易起振且振幅大，振荡频率可达几十兆赫。这种振荡电路易起振且振幅大，振荡频率可达几十兆赫。缺点是振荡波形失
23、真较大。缺点是振荡波形失真较大。4.3振荡的基本概念与原理振荡的基本概念与原理 3电容反馈式振荡器电容反馈式振荡器又称又称电容三点式振荡器电容三点式振荡器。在图。在图（b）交流通路中，三极管交流通路中，三极管的三个电极与电容支路的三个点相接，故而得名。电容三点式的三个电极与电容支路的三个点相接，故而得名。电容三点式振荡电路如图所示。振荡电路如图所示。4.3振荡的基本概念与原理振荡的基本概念与原理 （1 1）电路结构）电路结构 与电感反馈式的区别与电感反馈式的区别：一是：一是 LC 回路中，将电感支路与回路中，将电感支路与电容支路对调，且在电容支路中将电容电容支路对调，且在电容支路中将电容 C1
24、、C2 接成串联分压接成串联分压形式，通过形式，通过 C2 将电压反馈到基极；二是在集电极加接电阻将电压反馈到基极；二是在集电极加接电阻Re，用以提供集电极直流通路。用以提供集电极直流通路。（2）工作原理）工作原理振幅起振条件振幅起振条件：适当的选择：适当的选择 C1、C2 的数值，改变反馈量，的数值，改变反馈量，即可满足条件。即可满足条件。4.3振荡的基本概念与原理振荡的基本概念与原理 相位平衡条件相位平衡条件：如果基极电位瞬时极性为：如果基极电位瞬时极性为“”，则集电，则集电极为极为“-”，LC 回路回路“1”端为端为“-”，C1、C2 接地，接地，LC 回路回路的另一端的另一端“3”为为
25、“+”，C2 上的电压反馈到基极为正，满足相上的电压反馈到基极为正，满足相位条件。位条件。电路振荡频率为电路振荡频率为 2121021CCCCLf 4.3振荡的基本概念与原理振荡的基本概念与原理 该振荡电路的输出波形好，振荡频率可高达该振荡电路的输出波形好，振荡频率可高达 100 MHz 以上，缺点是频率范围较小。以上，缺点是频率范围较小。三点式振荡器的组成法则三点式振荡器的组成法则：接在发射极与集电极，发射：接在发射极与集电极，发射极与基极之间的电抗必须为同性质电抗，接在集电极与基极极与基极之间的电抗必须为同性质电抗，接在集电极与基极之间的电抗必须为异性质电抗。此法测可用来检查实际的三之间的
26、电抗必须为异性质电抗。此法测可用来检查实际的三点式振荡电路是否正确。点式振荡电路是否正确。（3）特点）特点4.3振荡的基本概念与原理振荡的基本概念与原理 4改进型电容反馈式振荡器改进型电容反馈式振荡器在在 LC 回路的电感支路串入小容量回路的电感支路串入小容量电容电容 C，如图所示。，如图所示。4.3振荡的基本概念与原理振荡的基本概念与原理 由于由于C C1、C C2 三个电容串联的等效电容近三个电容串联的等效电容近似等于似等于 C。振荡频率近似为：。振荡频率近似为：这种电路振荡波形好，频率稳定。缺点是用作频率可调这种电路振荡波形好，频率稳定。缺点是用作频率可调式振荡器时，输出幅度随频率而下降
27、。式振荡器时，输出幅度随频率而下降。LCf210 4.3振荡的基本概念与原理振荡的基本概念与原理 例例 4-5 分析图示各电路能否构成正弦波振荡器分析图示各电路能否构成正弦波振荡器？试试说明原因。图中，说明原因。图中，Cb、Ce、Cc 均为隔直电容或旁路电容，均为隔直电容或旁路电容，它们在振荡频率上的容抗很小，近似短路。它们在振荡频率上的容抗很小，近似短路。4.3振荡的基本概念与原理振荡的基本概念与原理 解解（a）图中，没有基极偏置电路，无基极偏流，故三）图中，没有基极偏置电路，无基极偏流，故三极管不能进行放大，因此无法产生振荡。极管不能进行放大，因此无法产生振荡。（b）图中，集电极的直流通路
28、被阻断，）图中，集电极的直流通路被阻断，ICQ=0，因三极，因三极管不能进行放大，故不能产生振荡。管不能进行放大，故不能产生振荡。（c）图中，没有选频回路，而且）图中，没有选频回路，而且 L2 并接在并接在 Rb2 上，将上，将Rb2 短接，无法加偏置，因此不能形成正弦波振荡器。短接，无法加偏置，因此不能形成正弦波振荡器。4.3振荡的基本概念与原理振荡的基本概念与原理 例例 4-6试画出图中各电路的交流通路。并用相位平试画出图中各电路的交流通路。并用相位平衡条件判断哪些电路能产生振荡，哪些不能，说明理由。对衡条件判断哪些电路能产生振荡，哪些不能，说明理由。对于不能振荡的电路，应如何改接才能产生
29、振荡。于不能振荡的电路，应如何改接才能产生振荡。4.3振荡的基本概念与原理振荡的基本概念与原理 4.3振荡的基本概念与原理振荡的基本概念与原理 解解各电路的交流通路，如图所示。各电路的交流通路，如图所示。4.3振荡的基本概念与原理振荡的基本概念与原理 （a）图中）图中 L2，为反馈元件，可判断为负反馈电路，故为反馈元件，可判断为负反馈电路，故不能产生振荡。只有将变压器的引出线端对换，同名端连接不能产生振荡。只有将变压器的引出线端对换，同名端连接正确才有可能产生振荡。正确才有可能产生振荡。（b）图中）图中 L1，为反馈元件，可判断为负反馈。不能产，为反馈元件，可判断为负反馈。不能产生振荡。将生振
30、荡。将 L1 两端的外连接线对调，才有可能振荡。两端的外连接线对调，才有可能振荡。（c）图中）图中 C1，为反馈元件，但信号压降太大，可能无，为反馈元件，但信号压降太大，可能无法起振。在法起振。在 Rb2 两端并联一只电容就有可能起振。两端并联一只电容就有可能起振。（d）图中）图中 L2，为反馈元件，且系正反馈，如满足振幅，为反馈元件，且系正反馈，如满足振幅平衡条件，就可起振。平衡条件，就可起振。4.3振荡的基本概念与原理振荡的基本概念与原理 1RC 串并联电路的选频特性串并联电路的选频特性 桥式振荡器电路由桥式振荡器电路由 RC 选频反馈网络和两级阻容耦合同选频反馈网络和两级阻容耦合同相放大
31、器两部分组成，其电路图和方框图如图所示。相放大器两部分组成，其电路图和方框图如图所示。4.3.3RC 振荡器振荡器4.3振荡的基本概念与原理振荡的基本概念与原理 将将 RC 串并联电路单独画出，如图（串并联电路单独画出，如图（a）所示。）所示。4.3振荡的基本概念与原理振荡的基本概念与原理 （1）输出电压）输出电压 v2 的幅频特性的幅频特性 输入信号频率较低时输入信号频率较低时串联网络等效于图（串联网络等效于图（b）所示。）所示。可以看出，信号频率越低，可以看出，信号频率越低，Xc1 越大，越大，R2 分压越小，分压越小，v2 幅度就幅度就越小。越小。4.3振荡的基本概念与原理振荡的基本概念
32、与原理 输入信号频率较高时输入信号频率较高时等效电路如图（等效电路如图（c）所示。）所示。可以看出，信号频率越高，可以看出，信号频率越高，Xc2 越小，越小，分压越小，分压越小，v2 幅度幅度就越低。就越低。4.3振荡的基本概念与原理振荡的基本概念与原理 RC 串关联电路的幅频特性如串关联电路的幅频特性如图（图（a）所示。只有在谐振频率）所示。只有在谐振频率 f0 上输出电压振幅最大，偏离这个频上输出电压振幅最大，偏离这个频率，输出电压振幅迅速减小，这就率，输出电压振幅迅速减小，这就是是RC串并联网络的选频特性。串并联网络的选频特性。（2）v1 与与 v2 的相频特性的相频特性 相频特性相频特
33、性：输出电压：输出电压 v1 与输入与输入信号电压信号电压 v2 的相位随信号频率的变的相位随信号频率的变化关系，称为相频特性。如图（化关系，称为相频特性。如图（b）所示。所示。4.3振荡的基本概念与原理振荡的基本概念与原理 结论结论：当信号频率：当信号频率 f 等于等于 RC 电路的选频频率电路的选频频率 f0 时，输时，输出电压出电压 v2 振幅最大，且与振幅最大，且与 v1 同相。如果放大器为同相放大器同相。如果放大器为同相放大器即输出电压与输入电压同相，则将即输出电压与输入电压同相，则将 RC 串并联电路作为反馈串并联电路作为反馈网络，当振荡频率等于网络，当振荡频率等于 f0 时，反馈
34、回来的电压作阻性分压，时，反馈回来的电压作阻性分压，不产生相移，这样就能满足自激振荡的相位条件而可能产生不产生相移，这样就能满足自激振荡的相位条件而可能产生振荡。振荡。当当R1=R2=R，C1=C2=C 时，时，RC 串并联选频电路串并联选频电路的的选频频率选频频率为为 RCf210 4.3振荡的基本概念与原理振荡的基本概念与原理 RC 桥式振荡器中，将桥式振荡器中，将 RC 选频网络和负反馈电阻单独画选频网络和负反馈电阻单独画出，即得电桥电路。又称文氏电桥振荡器。出，即得电桥电路。又称文氏电桥振荡器。2RC 桥式振荡电路桥式振荡电路4.3振荡的基本概念与原理振荡的基本概念与原理 RC 串并联
35、选频网络改接成如图所示电路，可获得振荡串并联选频网络改接成如图所示电路，可获得振荡频率范围宽且连接可调的效果。频率范围宽且连接可调的效果。4.3振荡的基本概念与原理振荡的基本概念与原理 1石英晶体的压电效应与等效电路石英晶体的压电效应与等效电路（1）概念）概念石英晶体石英晶体：天然石英是二氧化硅晶体，将它按一定方位：天然石英是二氧化硅晶体，将它按一定方位角切成薄片，称为石英晶体。角切成薄片，称为石英晶体。4.3.4石英晶体振荡器石英晶体振荡器石英晶体外形谐振器如图所示。石英晶体外形谐振器如图所示。4.3振荡的基本概念与原理振荡的基本概念与原理 压电效应压电效应：在晶片上施加机械压力使其发生形变
36、，将在：在晶片上施加机械压力使其发生形变，将在相应方向上产生电压，这种物理现象称为压电效应。相应方向上产生电压，这种物理现象称为压电效应。压电谐振压电谐振：当外加交变电压的频率与晶体固有频率相等：当外加交变电压的频率与晶体固有频率相等时，通过晶体的电流达到最大，这就是晶体的振荡频率。时，通过晶体的电流达到最大，这就是晶体的振荡频率。4.3振荡的基本概念与原理振荡的基本概念与原理 石英晶体谐振器的等效电路和频率特性如图所示。石英晶体谐振器的等效电路和频率特性如图所示。4.3振荡的基本概念与原理振荡的基本概念与原理 （2）等效电路）等效电路等效电路中等效电路中“等效元件等效元件”说明如下：说明如下
37、：C0：静态电容。一般约几皮法到几十皮法。：静态电容。一般约几皮法到几十皮法。L：石英晶体振动时的振动惯性，用电感：石英晶体振动时的振动惯性，用电感 L 等效。等效。C：相当于晶片的弹性，用电容等效。：相当于晶片的弹性，用电容等效。R：晶片振动时因摩擦而造成的损耗。：晶片振动时因摩擦而造成的损耗。4.3振荡的基本概念与原理振荡的基本概念与原理 （3）输出频率）输出频率 当当 R、L、C 支路发生串联谐振时，等效于纯电阻支路发生串联谐振时，等效于纯电阻 R，阻抗最小，串联谐振频率为：阻抗最小，串联谐振频率为：当外加信号频率高于时，当外加信号频率高于时，R、L、C 支路呈感性，可支路呈感性，可与与
38、所在电容支路发生并联谐振，其并联谐振频率为所在电容支路发生并联谐振，其并联谐振频率为LCf21s 000P12121CCLCCCCCLf 0sP1CCff 4.3振荡的基本概念与原理振荡的基本概念与原理 2石英晶体振荡电路石英晶体振荡电路（1）串联型石英晶体振荡器）串联型石英晶体振荡器 串联型石英晶体振荡器如图所示。串联型石英晶体振荡器如图所示。4.3振荡的基本概念与原理振荡的基本概念与原理 原理：原理：石英晶体谐振器串联在反馈电路中，具有选频的功能。石英晶体谐振器串联在反馈电路中，具有选频的功能。振荡器频率等于石英晶体的串联谐振频率时，石英晶振荡器频率等于石英晶体的串联谐振频率时，石英晶体呈
39、阻性，满足自激振荡条件。体呈阻性，满足自激振荡条件。RS 的大小可以调节，即可以调节反馈量的大小。的大小可以调节，即可以调节反馈量的大小。4.3振荡的基本概念与原理振荡的基本概念与原理 （2）并联型石英晶体振荡器）并联型石英晶体振荡器ZXB1 型石英晶体振荡电路及交流等效电路如图所示。型石英晶体振荡电路及交流等效电路如图所示。4.3振荡的基本概念与原理振荡的基本概念与原理 V1 与石英晶体组成并联型晶体振荡器，与石英晶体组成并联型晶体振荡器，V2 组成共射级放组成共射级放大电路用来放大振荡信号，组大电路用来放大振荡信号，组 V3 成射极输出器，输出振荡信成射极输出器，输出振荡信号。号。振荡频率
40、为：振荡频率为：式中式中 LCf210CCCCC00 212100CCCCCC 4.3振荡的基本概念与原理振荡的基本概念与原理 本章小结本章小结1瞬时极性法：先在放大器输入端设定输入信号对地的瞬时极性法：先在放大器输入端设定输入信号对地的极性为极性为“+”或或“-”，再依次按相关点的相位变化情况推出各，再依次按相关点的相位变化情况推出各点信号对地的交流瞬时极性，再根据反馈到输入端的反馈信点信号对地的交流瞬时极性，再根据反馈到输入端的反馈信号对地的瞬时极性判断，若使原输入信号减弱是负反馈，使号对地的瞬时极性判断，若使原输入信号减弱是负反馈，使原输入信号增强是正反馈。原输入信号增强是正反馈。2反馈
41、的四种基本类型：电压串联负反馈、反馈的四种基本类型：电压串联负反馈、电压并联负电压并联负反馈、电流串联负反馈、电流并联负反馈反馈、电流串联负反馈、电流并联负反馈。3负反馈对放大器的性能影响：（负反馈对放大器的性能影响：（1）降低放大器的放）降低放大器的放大倍数，提高放大信号的稳定性。（大倍数，提高放大信号的稳定性。（2）减小非线性失真。）减小非线性失真。（3）展宽频带。（）展宽频带。（4）对输入电阻和输出电阻的影响。）对输入电阻和输出电阻的影响。5振幅平衡条件：反馈信号的振幅应等于输入信号的振振幅平衡条件：反馈信号的振幅应等于输入信号的振幅。幅。4自激振荡的相位平衡条件：反馈信号的相位必须与输自激振荡的相位平衡条件：反馈信号的相位必须与输入信号同相位，即反馈极性必须是正反馈。入信号同相位，即反馈极性必须是正反馈。
