模电下

7 振荡器

变压器的交流通路仍是变压器

起振时可认为是小信号状态

振幅起振条件：开环增益 $T(\omega_{osc})=\frac{V_f}{V_i}>1$

二反相放大器增益>3

相位起振条件： $\varphi_T(\omega_{osc})=2n\pi$

稳定条件： $T(\omega_{osc})=1$ ， $\varphi_T(\omega_{osc})=2n\pi$

7-2 LC正弦波振荡器

7-2-1 变压器耦合振荡电路

变压器特性：同名端极性相同

7-2-2 三点式振荡电路

三极管的三个电极分别与并联谐振回路的三个引出端点相连

电容三点式振荡电路：两串联电容与电感并联
电感三点式振荡电路：两串联电感与电容并联

BE和CE间为同性质电抗，BC为异性质，电路以发射极所接电抗类型命名

有时可以利用晶体管的等效阻抗：等效阻抗 $C_{b'e}$ 或 $C_{gd}$ ，但其值极小，一般仅在原电路中无该类型电抗时才能使用

LC串联电路：电路频率高于自谐振频率时呈感性
LC并联电路：电路频率低于自谐振频率时呈感性

先画出电路的交流通路，再断开闭合环路

常将负载电阻以外的部分折算为谐振网络，以此利用谐振时谐振网络的特性来简化计算

相位起振条件常被简化为 $X_1+X_2+X_3\approx0$ ，即三电抗之和为0

振幅起振条件被简化为 $g_m>\frac{1}{n}g'_L=ng_i$ ，其中 $n=\frac{X_2}{X_1+X_2}$

自给偏置

振幅增大时，发射结偏执电压将向截止方向移动，使放大器增益下降，提高了振荡的稳定性

直流偏置

注意直流时的电感的短路和电容的断路

7-2-3 差分对管振荡电路

一管趋向截止而使差模传输特性进入平坦区

正反馈从一管的输出接至同一管的输入

7-3 LC振荡器的频率稳定性

$\varphi_T(\omega_{osc})=\varphi_z(\omega_{osc})+\varphi_f=0, \varphi_z(\omega)=-arcsin{Q_e}\frac{2(\omega-\omega_0)}{\omega_0}$

7-3-3 克拉泼振荡电路

7-4 石英晶体振荡器

电压与形变形成正反馈

有串联、并联两个谐振点，串联谐振：短路；并联谐振：断路

$Z_{cr}(j\omega){\approx}jX_{er}=-j\frac{1}{\omega{C_0}}\frac{1-(\frac{\omega_s}{\omega})^2}{1-(\frac{\omega_p}{\omega})^2}$ ， $C_0$ 为石英静态电容、支架、引线组成的电容， $\omega_s=\frac{1}{\sqrt{L_qC_q}},\omega_p=\frac{1}{L_q\frac{C_qC_o}{C_q+C_o}}$ ，其两者之间的频率中的石英呈感性

7-4-3 晶体振荡电路

并联型、串联型：由三点式振荡电路加上晶体得到

并联型：晶体呈断路用来替换电感（需注意直流通路）

串联型：晶体呈短路用来替换电容

7-5 RC正弦波振荡器

一级RC电路实际能提供的最大相移不到90°

外稳幅文氏电桥振荡电路。集成运放接同相放大器，提供零相移。

开路增益： $T(\omega_0)=\frac{1}{3}\frac{R_t+R_1}{R_1}$

RC串并联选频电路应与同相放大器相连

移相为0的电路的虚部为0

以上电路： $\omega_{osc}=\frac{1}{\sqrt{6}RC}$

8 功率电子线路

实质是能量转换器

8-1 功率电子线路概述

8-1-1 功率放大器

性能要求

集电极效率 $\eta_C=\frac{P_o}{P_D}=\frac{P_o}{P_o+P_C}$ ，其中 $P_o$ 为输出功率， $P_D$ 为直流功率， $P_C$ 为管耗

甲类：全周导通，集电极效率最低
甲乙类：大于半周导通但不全通
乙类：半周导通
丙类：小于半周导通，集电极效率最高

8-1-2 电源变换电路

整流器：AC-DC
斩波器：DC-DC
逆变器：DC-AC
交流-交流变换器：AC-AC

8-1-3 功率器件

热阻： $R_{th}=\frac{T_2-T_1}{P}$
最大耗散功率： $P_{cm}=\frac{T_{jM}-T_a}{R_{th}}$
集电结与周围环境的热阻： $R_{th}=R_{(th)jc}+R_{(th)ca}$ ，jc：结与管壳，ca：管壳与环境
装散热器后总热阻： $R_{th}=R_{(th)jc}+R_{(th)cs}+R_{(th)sa}$
二次击穿：不限制电流的击穿会迅速由高压小电流转为低压大电流，且不可逆
功率MOS管
绝缘栅双极型功率管

8-2 功率放大器的电路组成和工作特性

8-2-2 甲类、乙类功率放大器的电路组成及其功率性能

甲类变压器耦合功放

$R'_L=n^2R_L$

直流负载线： $v_{CE}=V_{CC}$

直流工作点Q：直流负载线与静态电流 $i_B=I_{BQ},i_C=I_{CQ}$ 的三线交点

信号振幅只能取 $V_{CC}$ 左侧以保证不失真，电流振幅只能取 $I_{CQ}$ 上侧，以保证不失真

交流负载线：过Q的斜率为 $-\frac{1}{R'_L}$

直流功率： $P_D=V_{CC}I_{CQ}$

集电极管耗： $P_C=P_D-P_o$

集电极效率： $\eta_c=\frac{P_o}{P_D}=\frac{1}{2}\frac{V_{cm}I_{cm}}{V_{CC}I_{CQ}},\eta_{c,max}=50\%$

要使输出信号功率最大，Q须在交流负载线中点： $V_{cm}=V_{cc},I_{cm}=I_{CQ}$

乙类推挽功放

工作原理：
未输入信号时，两管截止，输出电压为0。
加信号 $v_i = V_{im}sinωt$ 后，两管轮流导通。
正半周期， $T_1$ 导通， $T_2$ 截止， $i_{E1}＝i_{C1}$ ；负半周期， $T_1$ 截止， $T_2$ 导通， $i_{E2}＝i_{C2}$ 。通过负载 $R_L$ 的电流 $i_L=i_{E1}-i_{E2}$ 为完整的正弦波。

此处为正负电源供电！若只有一个电源则所有VCC÷2，ξ×2（即 $\frac{V_{cm}}{V_{CC}/2}$ ）

电源电压利用系数： $\xi=\frac{V_{cm}}{V_{CC}}$

总直流功率： $P_D=P_{D1}+P_{D2}=\frac{2V_{CC}I_{cm}}{\pi}=\frac{4}{\pi}\xi{P_{Lmax}}$

集电极效率： $\eta_c=\frac{\pi}{4}\xi,\eta_{c,max}=\frac{\pi}{4}\%$

集电极管耗： $P_{C1}=(2\frac{\xi}{\pi}-\frac{\xi^2}{2})P_{Lmax}$

总功率： $P_C=(4\frac{\xi}{\pi}-\xi^2)P_{Lmax}$

8-2-3 乙类互补推挽放大器实际电路

交叉失真

管子存在导通电压

须在BE间加正偏

二极管偏置

$V_{BB}=2V_Tln(I_R/I_S)$

$V_{BE}$ 倍增偏置电路

准互补推挽电路

复合管类型由第一个管的类型决定。例如图中T2类型与T1一致。

保护电路

$T_1,T_2$ 为保护管

输入激励电路

模电下

7 振荡器

7-2 LC正弦波振荡器

7-2-1 变压器耦合振荡电路

7-2-2 三点式振荡电路

7-2-3 差分对管振荡电路

7-3 LC振荡器的频率稳定性

7-3-3 克拉泼振荡电路

7-4 石英晶体振荡器

7-4-3 晶体振荡电路

7-5 RC正弦波振荡器

8 功率电子线路

8-1 功率电子线路概述

8-1-1 功率放大器

8-1-2 电源变换电路

8-1-3 功率器件

8-2 功率放大器的电路组成和工作特性

8-2-2 甲类、乙类功率放大器的电路组成及其功率性能

甲类变压器耦合功放

乙类推挽功放

8-2-3 乙类互补推挽放大器实际电路

8-3 集成功率放大器

8-3-2 功率运算放大器

模电 下

7 振荡器

7-2 LC正弦波振荡器

7-2-1 变压器耦合振荡电路

7-2-2 三点式振荡电路

7-2-3 差分对管振荡电路

7-3 LC振荡器的频率稳定性

7-3-3 克拉泼振荡电路

7-4 石英晶体振荡器

7-4-3 晶体振荡电路

7-5 RC正弦波振荡器

8 功率电子线路

8-1 功率电子线路概述

8-1-1 功率放大器

8-1-2 电源变换电路

8-1-3 功率器件

8-2 功率放大器的电路组成和工作特性

8-2-2 甲类、乙类功率放大器的电路组成及其功率性能

甲类变压器耦合功放

乙类推挽功放

8-2-3 乙类互补推挽放大器实际电路

8-3 集成功率放大器

8-3-2 功率运算放大器

模电下