振荡器电路

振荡器电路是一套完整的电路部件,有助于产生振荡。这些振荡应该持续,并且应该无阻尼,正如之前讨论的那样。让我们尝试分析一个实际的振荡器电路,以更好地了解振荡器电路的工作原理。

实际振荡器电路

实际振荡器电路由一个储能电路、一个晶体管放大器和一个反馈电路组成。以下电路图显示了一个实际振荡器的布置。

反馈振荡器

现在让我们讨论这个实际振荡器电路的各个部分。

  • 储能电路 −谐振电路由电感 L 与电容 C 并联组成。这两个元件的值决定了振荡器电路的频率,因此这被称为 频率确定电路

  • 晶体管放大器 − 谐振电路的输出连接到放大器电路,以便谐振电路产生的振荡在这里被放大。因此,这些振荡的输出被放大器增加。

  • 反馈电路 − 反馈电路的作用是将部分输出能量以适当的相位传输到 LC 电路。这种反馈在振荡器中为正,而在放大器中为负。

振荡器的频率稳定性

振荡器的频率稳定性是衡量其在长时间间隔内保持恒定频率的能力的标准。当操作时间较长时,振荡器频率可能会与先前设定的值发生漂移,无论是增加还是减少。

振荡器频率的变化可能由于以下因素而产生 −

  • 所用有源器件(如 BJT 或 FET)的工作点应位于放大器的线性区域。其偏差将影响振荡器频率。

  • 电路元件性能的温度依赖性会影响振荡器频率。

  • 施加到有源器件的直流电源电压的变化会使振荡器频率发生偏移。如果使用稳压电源,则可以避免这种情况。

  • 输出负载的变化可能会导致谐振电路的 Q 因子发生变化,从而导致振荡器输出频率发生变化。

  • 元件间电容和杂散电容的存在会影响振荡器输出频率,从而影响频率稳定性。

巴克豪森准则

凭借迄今为止的知识,我们了解到实际振荡器电路由谐振电路、晶体管放大器电路和反馈电路组成。因此,现在让我们尝试复习反馈放大器的概念,以推导反馈放大器的增益。

反馈放大器的原理

反馈放大器通常由两部分组成。它们是放大器反馈电路。反馈电路通常由电阻器组成。反馈放大器的概念可以从下图中理解。

输入电压

从上图中,放大器的增益表示为 A。放大器的增益是输出电压 Vo 与输入电压 Vi 的比率。反馈网络从放大器的输出 Vo 中提取电压 Vf = β Vo

对于正反馈,从信号电压 Vs 中增加此电压;对于负反馈,从信号电压 Vs 中减去此电压。

因此,对于正反馈,

Vi = Vs + Vf = Vs + β Vo

数量 β = Vf/Vo 称为反馈比或反馈分数。

输出 Vo 必须等于输入电压 (Vs + βVo) 乘以放大器的增益 A。

因此,

$$(V_s + \beta V_o)A = V_o$$

或者

$$AV_s + A\beta V_o = V_o$$

或者

$$AV_s = V_o(1 - A\beta)$$

因此

$$\frac{V_o}{V_s} = \frac{A}{1 - A\beta}$$

设 Af 为放大器的总增益(带反馈的增益)。这定义为输出电压 Vo 与施加的信号电压 Vs 之比,即

$$A_f = \frac{输出 \: 电压}{输入 \: 信号 \: 电压} = \frac{V_o}{V_s}$$

从以上两个方程中,我们可以了解到,带正反馈的反馈放大器的增益方程为

$$A_f = \frac{A}{1 - A\beta}$$

其中 反馈因子环路增益

如果 Aβ = 1,Af = ∞。因此增益变为无穷大,即没有任何输入就有输出。换句话说,放大器用作振荡器。

条件 Aβ = 1 称为巴克豪森振荡准则。在振荡器的概念中,这是一个需要始终牢记的非常重要的因素。