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反饋振蕩器的原理

發(fā)布時間:2011/12/21 10:15:14 訪問次數(shù):1765

      反饋振蕩器的操作過程是基于正反饋原理。在這一節(jié),我們將檢視這一個觀念,并注意振蕩發(fā)生時所需要的一般條件。反饋振蕩器廣泛地用來產生正弦波波形。
    在學完本節(jié)后,我們應該能夠:參與討論反饋振蕩器的主要原理;解釋正反饋的意義;說明振蕩的條件;參與討論振蕩的啟動條件( start-up conditions)。
    1.正反饋
    正反饋(positive feedback)的特征為放大器的部分輸出電壓,在沒有凈相位移動的條件下,同相地反饋到輸入端,使輸出信號產生增強的作用;镜母拍钊鐖D16.3所示。我們可以看出,同相位的反饋電壓Vf被放大形成輸出電壓,此輸出電壓又回過來形成反饋電壓。也就是說,這樣做可以建立一個回路,使得信號得以自行維持下去,因而產生連續(xù)的正弦波輸出。這樣的現(xiàn)象稱為振蕩(oscillation)。

                  
    2.振蕩祭件
    如圖16.4所示,要維持振蕩狀態(tài),需要滿足兩個條件:

                
    (1)反饋回路的相移實質上必須為0。
    (2)封閉反饋回路的電壓增益(回路增益)Ac1必須等于1(單位增益)。
    具有封閉反饋回路的電壓增益Ac1,為放大器增益Av和反饋電路衰減率B的乘積。                   Ac1=AvB
    如果期望的輸出波形是正弦波,而回路增益若大于1,則電路將在波形的峰值附近,使輸出很快地達到飽和,結果造成令人無法接受的波形失真。為了避免這種情況,一旦開始振蕩,必須要有一些控制增益的方法,以便維持回路增益為1。舉例來說,如果反饋電路的衰減為0.01,則放大器的增益必須恰好等于100,以便克服這項衰減,這樣才不會造成令人無法接受的波形失真(0.01×100=1.0)。增益大于100的放大器,將會對振蕩器的輸出波峰產生限位的現(xiàn)象。
   3.啟動的條件
    到目前為止,我們已經知道要使振蕩器產生連續(xù)正弦波輸出,需要什么條件,F(xiàn)在讓我們進一步看一下當直流電源電壓開啟時,要使振蕩啟動所需的條件。如同我們所知道的,必須滿足單位增益的條件才能使振蕩持續(xù)下去。但要使振蕩啟動,正反饋回路的電壓增益必須大于1,使輸出電壓的振幅能到達所需要的電位。然后增益就必須減少到l,這樣輸出電壓才可以維持在所需要的電位,并使振蕩現(xiàn)象持續(xù)下去。在啟動之后使放大器增益減少的方法,將在本章后面的章節(jié)進行介紹。啟動及維持振蕩所需的電壓增益條件,如圖16.5所示。

             
    一般來說,我們會問一個問題:如果振蕩器最初是關閉的,而且沒有輸出電壓,則反饋信號如何開始正反饋的強化過程?最初在電阻或其他元件申由熱所產生的寬頻噪聲,或是因為電源開啟產生的瞬時現(xiàn)象,將產生一個小的正反饋電壓。Q003反饋電路只允許頻率等于所選擇振蕩頻率的電壓,以同相位的方式出現(xiàn)在放大器的輸入端。如同前面所討論一樣,這一個最初的反饋電壓經過放大,并持續(xù)地強化,最后產生所需要的輸出電壓。

  

      反饋振蕩器的操作過程是基于正反饋原理。在這一節(jié),我們將檢視這一個觀念,并注意振蕩發(fā)生時所需要的一般條件。反饋振蕩器廣泛地用來產生正弦波波形。
    在學完本節(jié)后,我們應該能夠:參與討論反饋振蕩器的主要原理;解釋正反饋的意義;說明振蕩的條件;參與討論振蕩的啟動條件( start-up conditions)。
    1.正反饋
    正反饋(positive feedback)的特征為放大器的部分輸出電壓,在沒有凈相位移動的條件下,同相地反饋到輸入端,使輸出信號產生增強的作用。基本的概念如圖16.3所示。我們可以看出,同相位的反饋電壓Vf被放大形成輸出電壓,此輸出電壓又回過來形成反饋電壓。也就是說,這樣做可以建立一個回路,使得信號得以自行維持下去,因而產生連續(xù)的正弦波輸出。這樣的現(xiàn)象稱為振蕩(oscillation)。

                  
    2.振蕩祭件
    如圖16.4所示,要維持振蕩狀態(tài),需要滿足兩個條件:

                
    (1)反饋回路的相移實質上必須為0。。
    (2)封閉反饋回路的電壓增益(回路增益)Ac1必須等于1(單位增益)。
    具有封閉反饋回路的電壓增益Ac1,為放大器增益Av和反饋電路衰減率B的乘積。                   Ac1=AvB
    如果期望的輸出波形是正弦波,而回路增益若大于1,則電路將在波形的峰值附近,使輸出很快地達到飽和,結果造成令人無法接受的波形失真。為了避免這種情況,一旦開始振蕩,必須要有一些控制增益的方法,以便維持回路增益為1。舉例來說,如果反饋電路的衰減為0.01,則放大器的增益必須恰好等于100,以便克服這項衰減,這樣才不會造成令人無法接受的波形失真(0.01×100=1.0)。增益大于100的放大器,將會對振蕩器的輸出波峰產生限位的現(xiàn)象。
   3.啟動的條件
    到目前為止,我們已經知道要使振蕩器產生連續(xù)正弦波輸出,需要什么條件。現(xiàn)在讓我們進一步看一下當直流電源電壓開啟時,要使振蕩啟動所需的條件。如同我們所知道的,必須滿足單位增益的條件才能使振蕩持續(xù)下去。但要使振蕩啟動,正反饋回路的電壓增益必須大于1,使輸出電壓的振幅能到達所需要的電位。然后增益就必須減少到l,這樣輸出電壓才可以維持在所需要的電位,并使振蕩現(xiàn)象持續(xù)下去。在啟動之后使放大器增益減少的方法,將在本章后面的章節(jié)進行介紹。啟動及維持振蕩所需的電壓增益條件,如圖16.5所示。

             
    一般來說,我們會問一個問題:如果振蕩器最初是關閉的,而且沒有輸出電壓,則反饋信號如何開始正反饋的強化過程?最初在電阻或其他元件申由熱所產生的寬頻噪聲,或是因為電源開啟產生的瞬時現(xiàn)象,將產生一個小的正反饋電壓。Q003反饋電路只允許頻率等于所選擇振蕩頻率的電壓,以同相位的方式出現(xiàn)在放大器的輸入端。如同前面所討論一樣,這一個最初的反饋電壓經過放大,并持續(xù)地強化,最后產生所需要的輸出電壓。

  

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