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1什么是振荡器?

我们看看振荡器在无线通信中扮演什么角色?
1)无线通信的波是指电磁波‌。
2‌)电磁波的频率高于100KHz才能在空气中传播。‌
3)空气中的高频电磁波的相位和振幅可以排列组合包含信息。
4)无线传输发送的一帧数据一般长度在几毫秒到几十毫秒之间‌。频率为100KHz的电磁波的周期是0.01毫秒。所以一帧数据大概是几百个周期到几千个周期的电磁波。
5)振荡器不需要外加输入信号,只需要加如直流电源这样的能量,便可以自行产生输出信号。
6)实质上振荡器是将电源提供的能量,直接转化为输出信号。
7)首先振荡器产生频率高于100KHz的载波,然后经过调制高频载波包含了信息,接着通过空气传播到目的地,最后解调高频载波接收信息。

2反馈式振荡器的基本原理

2.1什么是反馈?

1)反馈分为正反馈和负反馈。
2)负反馈:对于放大器,负反馈使得系统更稳定,以达到稳定放大器的放大倍数。
3)正反馈:对于振荡器,正反馈使得系统不稳定,以达到振荡的目的。(振荡指振动摇荡,不稳定)
4)正反馈使得系统不稳定的作用是什么?实际上要的不是不稳定,而是牺牲不稳定,以达到加强系统的输出。
5)因为正反馈只会增强系统的实际输入,不会减少系统的实际输入,所以正反馈肯定会加强系统的输出。
6)稳定系统是指输入有界,输出必有界的系统。特别的:第一轮:一个系统C的输出b,通过正反馈将系统输入增强到a,输入a进入系统C可以得到增强的输出b;第二轮:这系统C的输出b,通过正反馈将系统输入增强到2a,输入2a进入系统C可以得到增强的输出2b。想想如此情况系统输出是成爆炸式增长。如果系统能量供应充足,输出输入一定会超过界限。

2.2∵x->0,y->∞;∴x*y=a,a为不大不小的常数

1)趋近于零的值,乘趋近于无穷大的值,结果可以等于一个不大不小的值。换句话说我们可以将趋近于零的值,乘趋近于无穷大的值,得到一个不大不小的值。
2)任何电子元器件,它内部载流子的移动主要受电场的影响,次要的还受温度、湿度、风速、磁场。
3)温度、湿度、风速、磁场这些影响导致的电子元件内部载流子移动产生的电流,我们称为噪声。因为影响程度小,所以它的大小趋近于零。
4)如果将此噪声作为多级放大晶体管的输入,将会输出此噪声振幅放大后的信号。
5)对于振荡器而言,它产生的是频率高于100KHz的载波,所以还需要对上述振幅放大后的噪音进行带通滤波器,得到特定频率的信号。
6)通过调节电子元件受温度、湿度、风速、磁场的影响,我们可以调节出可以放大加滤波后 ,得到的是频率高于100KHz的信号。
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2.3平衡条件

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1)平衡条件是振荡器振荡的必要条件。
2)向量A是放大器的放大倍数,向量F是反馈系数,整个闭环回路的放大倍数是向量Af趋近于无穷大。
3)当反馈系数向量F乘与放大器放大倍数向量A,得到的值趋近于1时,整个闭环回路的放大倍数向量Af趋近于无穷大。
4)若向量ui’趋近于零,整个闭环回路的放大倍数向量Af趋近于无穷大,输出u0为不大不小的值。
5)闭合回路放大器的输入ui等于ui’加uf。
6)若当反馈系数向量F乘与放大器放大倍数向量A,得到的值趋近于1时,ui=ui’+uf≈uf。
7)放大特性u0=Aui;反馈特性uf=Fu0。特性图如下:
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8)因为相等即相交,所以我们可以利用作图法,找到交点P,在P点ui=uf。即当u0等于uop时,点(uip,uop)与点(ufp,uop)重合。
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9)我们称P点为平衡工作点。

2.4稳定条件

1)平衡可以根据是否容易受干扰变得不平衡,分为稳定的平衡与不稳定的平衡。
2)振荡器放大特性u0=Aui与反馈特性uf=Fu0的A与F若不固定,则振荡器平衡点不固定,即没有平衡点。所以振荡器要平衡A和F必须相对固定。
3)平衡时,振荡器的放大器工作在点(uip,uop),反馈器工作在点(ufp,uop)。
4)若振荡器满足稳定条件ui’≈0,ui=ui’+uf≈uf,则振荡器的放大器的工作点(ui,uo)与振荡器的反馈器的工作点(uf,uo),它们的X轴相等。
5)振荡器的放大器的输出u0与振荡器的反馈器的输入直接相连。所以振荡器的放大器的工作点(ui,uo)与振荡器的反馈器的工作点(uf,uo),它们的Y轴相等。
6)如果振荡器做的比较好,它内部的放大器与反馈器工作点的X轴,Y轴都相等。想要被干扰只能从外部着手,振荡器与外部接触的只有输出u0。
7)我们研究研究振荡器的输出作用到负载后,负载若改变了u0。振荡器是否能自行将u0变回u0p。
8)实际上u0p需要等于振荡器放大特性的u0的最大值,如此负载改变了u0,只能将u0变小。

下图是老师分析可以自行变回u0p的振荡器和不能自行变回u0p的振荡器。
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2.5起振条件

1)刚加电那一瞬间,放大器和反馈器没有能量,放大器和反馈器的工作点都在原点(0,0)。虽然此时平衡稳定,但是振荡器没有输出。
2)要想让振荡器有输出,得让放大器和反馈器工作在P,P点即点(uip,uop)或点(ufp,uop)。
3)所以我们要打破原点(0,0)平衡,并让放大器和反馈器跑到P点工作后,重新恢复平衡。
4)不平衡即让放大器和反馈器的AF不等于1,那么就是让AF大于1或小于1。
5)因为让AF1,即uf≈ui,所以若让AF<1,即uf<ui;若>1,即uf<ui。
6)uf<ui时,反馈器的输出给到放大器的输入会越来越小,最后被打破的平衡会恢复到原点(0,0)。
7)uf>ui时,反馈器的输出给到放大器的输入会越来越大,最后被打破的平衡会恢复到P点平衡。但是达到起振目的后,要尽快让AF等于零。因为虽然放大器输出有最大值,所以AF大于1时,工作点会在P点轻微向上振动。
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3采用LC滤波选择频率的振荡器

3.1变压器耦合式振荡器

1)晶体管、MOS管、集成运放都可以做振荡器的放大器。

3.2三端式振荡器

http://www.shuangfujiaoyu.com/news/39233.html

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