摘要:在“电子线路”课程的教学过程中,针对判断正弦波振荡器能否振荡这个难点,通过对放大电路、反馈网络移相的分析,可直观迅速地得出正弦波振荡器的相位条件,从而判定振荡器能否振荡。这在教学中取得了很好的效果。
关键词:正弦波振荡器相位条件 正弦波振荡器是一种不需外加信号,能自动将直流电能转换成具有一定频率、一定幅度和一定波形的交流信号的自激振荡电路。正弦波振荡器要产生稳定的正弦波振荡,电路必须要满足振荡的起振和平衡的振幅和相位条件,实现放大→选频→正反馈→再放大,不断自激,产生输出信号的过程,如图1。这里仅就正弦波振荡器相位平衡条件进行讨论,以直观迅速地判断正弦波振荡器能否产生振荡。 一.相位平衡条件 正弦波振荡器要稳定产生持续等幅振荡的平衡过程,除满足振幅平衡条件外,还必须满足相位平衡条件,即: φA φF=2nπ(n=0,1,2,…) φA是放大电路的移相; φF是反馈网络的移相。 二.电路能否自激振荡的判断 正弦波振荡器中,能出现相位变化的有放大和反馈两部分,对这两部分电路的移相进行分析、归纳,有助于增强振荡器自激振荡条件的理解,提高自激振荡判断的解题能力。 1.放大电路的移相φA 放大电路的移相主要决定于放大电路的形式。常用的放大电路有:晶体三极管放大器、场效应管放大器、差分放大器和集成运放等。职业中专只讨论晶体三极管放大器和集成运放电路。 1)晶体三极管放大器分共射、共基、共集三种组态。 共射电路移相φA=π。(见图2) 共基电路移相φA=0。(见图3) 共集电路移相φA=0。(见图4) 2)集成运放电路有同相输入和反相输入两种。 同相输入移相φA=0。 反相输入移相φA=π。 2.反馈网络的移相φF 反馈网络的移相φF与信号的频率有关。通过选频电路,保证了振荡器具有单一的工作频率,也保证了反馈网络移相φF的单一值。在各种不同的振荡电路中,反馈网络有的就是选频电路,有的反馈网络与选频电路分开,有的反馈网络是选频电路的一部分。 1)RC选频电路(选频电路就是反馈网络) A.RC串并联网络(见图19左半部分电路) 当f=f0=时,输出电压与反馈电压同相,即φF=0。 B.RC移相网络 RC移相网络有超前移相和滞后移相两种。选取不同的R和C值,可获得一定频率下的超前移相(φF>0)(图5)和滞后移相(φF<0)(图6)值。 2)LC选频电路 A.变压器反馈式(选频电路与反馈网络分开) “*”表示变压器的同名端。 图7、图8的变压器初、次级线圈同名端接地,与同相,φF=0。 图9、图10的变压器初、次级线圈异名端接地,与反相,φF=π。 B.电感电容反馈式(反馈网络是选频电路一部分) 由于电感电容反馈网络是LC选频电路一部分,LC中的多个电感可看作顺向串联,多个电容也可看作串联。 图11、图13,与公共点极性相反,与反相,φF=π。 图12、图14,与公共点极性相同,与同相,φF=0。 三.应用举例: 判断下列电路是否产生自激振荡: 1. 解:φA判断:VT1为共基放大电路(交流信号从基极-发射极输入,基极-集电极输出)φA=0。 φF判断:选频反馈电路为变压器反馈式,直流电源VCC对交流信号内阻小,交流通路视为短路接地。变压器初、次级线圈异名端接地,与反相,φF=π。 所以φA φF=0 π=π,不符合相位平衡条件,不能够自激振荡。 2. 解:φA判断:VT1、VT2为均共射放大电路,φA1=φA2=π。但图16中VO在L整段,而图17中的VO在L上半段。 φF判断:反馈网络是选频电路一部分,属电感电容式,图16L上与公共点极性相同,与同相,φF1=0;而图17L上与公共点极性相反,与反相,φF2=π。 所以φA1 φF1=π 0=π,图16不符合相位平衡条件,不能够自激振荡。 而φA2 φF2=π π=2π,图17满足相位平衡条件,能够自激振荡。(此图即电感三点式) 3. 解:φA判断:VT1为共射放大电路,φA=π。 φF判断:选频反馈网络是电感电容式,C1上的与C2上的公共点极性相反,与反相,φF2=π。 所以φA φF=π π=2π,满足相位平衡条件,能够自激振荡。(此图即为改进型电容三点式) 4. 解:此图为文氏电桥振荡电路。 φA判断:集成运放电路同相输入,φA=0。 φF判断:反馈网络是RC串并联网络,与同相,φF=0。 所以φA φF=0 0=0,满足相位平衡条件,能够自激振荡。 参考资料:《电子线路》中职统编教材(熊耀辉主编) 《电子线路》高教重点教材(谢嘉奎主编) 《电子技术基础》中职统编教材(陈振源主编) 《电工基础》中职统编教材(薛涛主编) 《电学》(中央电大杂志编辑部编)
来源:佚名