振荡器自生振荡分析之反馈理论与barkhausen准则

2021-11-21 18:07:16 来源: 网络

振荡器概述

本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/201706/360069.htm

振荡器简单地说就是一个频率源，一般用在锁相环中。详细说就是一个不需要外信号激励、自身就可以将直流电能转化为交流电能的装置。一般分为正反馈和负阻型两种。所谓“振荡”，其涵义就暗指交流，振荡器包含了一个从不振荡到振荡的过程和功能。能够完成从直流电能到交流电能的转化，这样的装置就可以称为“振荡器”。

正弦波振荡器

能够输出正弦波的振荡器称作正弦波振荡器。

正弦波振荡器主要有LC振荡器RC振荡器两种。

振荡器最基本组成部分

1 三极管放大器;(起能量控制作用)

2 正反馈网络;(将输出信号反馈一部分至输入端)

3 选频网络;(用以选取所需要的振荡频率，以使振荡器能够在单一频率下振荡，从而获得需要的波形。

LC振荡器的工作原理

主要有由电容器和电感器组成的LC回路，通过电场能和磁场能的相互转换产程自由振荡。要维持振荡还要有具有正反馈的放大电路，LC振荡器又分为变压器耦合式和三点式振荡器，很多应用石英晶体的石英晶体振荡器，还有用集成运放组成的LC振荡器。

由于器件不可能参数完全一致，因此在上电的瞬间两个三极管的状态就发生了变化，这个变化由于正反馈的作用越来越强烈，导致到达一个暂稳态。暂稳态期间另一个三极管经电容逐步充电后导通或者截止，状态发生翻转，到达另一个暂稳态。这样周而复始形成振荡。

振荡器基本特征是在外加直流电源后可以向负载提供一定频率和一定功率的交流信号。这个特征中有两个要点：

(一)振荡器的外部只有直流电压，即0Hz的频率输入，而输出是一定频率和一定功率的信号。这就说明振荡器电路中信号存在一个从无到小，然后再从小到大的过程。

(二)振荡器的最终状态是输出固定频率和功率的状态，也就是说振荡器中产生大信号后向稳定的状态过渡，并最终保持这种状态。

上述两点在振荡器原理中对应着起振条件、平衡条件和稳定条件。这三个条件是振荡器分析的目标和振荡器设计的依据。

通常情况下，振荡器产生振荡的原理可以用两个方法进行分析，一种是将振荡器看作一个双端负反馈系统，另外一种是将振荡器看作一个单端能量补偿系统。

分析和设计振荡器通常有两种常用的理论：反馈理论和负阻振荡理论。下面就来具体介绍反馈理论。

反馈理论

一个简单振荡器产生周期性的、通常是电压形式的输出，同时电路在持续不断的输出时并不存在输入，那么电路如何产生振荡了?由放大器的基础知识可以知道，放大器本身的输出在高频时相移太大会使整个反馈成了正的，那么振荡就会产生。所以从某种意义上说，当一个放大器在相位裕度不够的情况下就可以构成一个负反馈型的振荡器。

barkhausen准则(巴克豪森准则)：

一个反馈系统可以产生振动，下面介绍一下反馈系统的构成和起振的基本条件。