負反饋自激振蕩現(xiàn)象 → 無信號輸入的正反饋放大器 → 自激振蕩條件(幅值條件、相位條件) → 自激振蕩的建立過程 → 振蕩電路的組成。
1、產(chǎn)生自激振蕩的條件
如圖8.1所示,無外部輸入信號,即有
x ˙ 0 = a ˙ x ˙ i
x ˙ f = f ˙ x ˙ o = f ˙ a ˙ x ˙ i
其中 a ˙ = a ∠ ϕ a
f ˙ =f∠ ϕ f
當(dāng) x ˙ i = x ˙ f 時,振蕩信號便可維持不變。因此得到
a ˙ f ˙ =1
因為 a ˙ =| a ˙ |∠ ϕ a
f ˙ =| f ˙ |∠ ϕ f
a ˙ f ˙ =| a ˙ f ˙ |∠ ϕ a + ϕ f =1
上式可寫成:
(1)幅值條件
| a ˙ f ˙ |=1
即要求反饋信號幅度與輸入信號幅度相等 。
(2)相位平衡條件
ϕ a + ϕ f =2nπ ,n——整數(shù)
即電路必須滿足正反饋。
2、振蕩的建立過程
在圖8.1中,表示放大環(huán)節(jié)的放大倍數(shù) a 為非線性,表示反饋環(huán)節(jié)的反饋系數(shù) f 為線性,振蕩過程表示如下:
接通電源瞬間產(chǎn)生的噪聲電壓或外來干擾信號(包含豐富的各種頻率) → 初始小信號 u f1 → 放大器 → u o1 → 反饋網(wǎng)絡(luò) → u f2 → 放大器 → u o2 → 反饋網(wǎng)絡(luò) u f3 → ⋯ ⋯ → 穩(wěn)定在b點。
起振過程中應(yīng)滿足: u f > u i ,即 | a ˙ f ˙ |>1 ——起振條件
穩(wěn)定后: u f = u i ,即 | a ˙ f ˙ |=1 ——振蕩幅值條件
3、振蕩電路的組成
除滿足自激振蕩條件外,電路結(jié)構(gòu)也必須合理。振蕩電路一般由四個部分組成。
(1)放大電路
重要環(huán)節(jié)——維持能量供給。通過放大電路,可以控制電源,不斷向振蕩系統(tǒng)提供能量,以維持振蕩能量。
(2)正反饋網(wǎng)絡(luò)
建立正反饋——保證相位平衡條件。將放大電路的輸出電量回送到輸入端,完成自激。
(3)選頻網(wǎng)絡(luò)
保證電路產(chǎn)生單一頻率的振蕩信號。通常情況下和放大電路一起構(gòu)成選頻放大器或者和反饋網(wǎng)絡(luò)共同構(gòu)成選頻反饋電路。
正弦波振蕩器按選頻網(wǎng)絡(luò)器件組成分為rc振蕩器(低頻)、lc振蕩器和晶體振蕩器(高頻)。
(4)穩(wěn)幅電路
利用器件的非線性(被動)或在負反饋網(wǎng)絡(luò)中引入非線性穩(wěn)幅環(huán)節(jié)(主動)來穩(wěn)定振蕩信號的振幅。