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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*ya,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。
2.3平衡条件 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uiui’uf≈uf。 7放大特性u0Aui反馈特性ufFu0。特性图如下 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uiuf。即当u0等于uop时点(uip,uop)与点(ufp,uop)重合。 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u0Aui与反馈特性ufFu0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’≈0uiui’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。
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PP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AF1即ufui若1即ufui。 6ufui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)。 7ufui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。
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
