振蕩器自生振蕩分析之反饋理論與barkhausen準則

振蕩器概述

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振蕩器簡單地說就是一個頻率源，一般用在鎖相環(huán)中。詳細說就是一個不需要外信號激勵、自身就可以將直流電能轉(zhuǎn)化為交流電能的裝置。一般分為正反饋和負阻型兩種。所謂“振蕩”，其涵義就暗指交流，振蕩器包含了一個從不振蕩到振蕩的過程和功能。能夠完成從直流電能到交流電能的轉(zhuǎn)化，這樣的裝置就可以稱為“振蕩器”。

正弦波振蕩器

能夠輸出正弦波的振蕩器稱作正弦波振蕩器。

正弦波振蕩器主要有LC振蕩器RC振蕩器兩種。

振蕩器最基本組成部分

1 三極管放大器;(起能量控制作用)

2 正反饋網(wǎng)絡;(將輸出信號反饋一部分至輸入端)

3 選頻網(wǎng)絡;(用以選取所需要的振蕩頻率，以使振蕩器能夠在單一頻率下振蕩，從而獲得需要的波形。

LC振蕩器的工作原理

主要有由電容器和電感器組成的LC回路，通過電場能和磁場能的相互轉(zhuǎn)換產(chǎn)程自由振蕩。要維持振蕩還要有具有正反饋的放大電路，LC振蕩器又分為變壓器耦合式和三點式振蕩器，很多應用石英晶體的石英晶體振蕩器，還有用集成運放組成的LC振蕩器。

由于器件不可能參數(shù)完全一致，因此在上電的瞬間兩個三極管的狀態(tài)就發(fā)生了變化，這個變化由于正反饋的作用越來越強烈，導致到達一個暫穩(wěn)態(tài)。暫穩(wěn)態(tài)期間另一個三極管經(jīng)電容逐步充電后導通或者截止，狀態(tài)發(fā)生翻轉(zhuǎn)，到達另一個暫穩(wěn)態(tài)。這樣周而復始形成振蕩。

振蕩器基本特征是在外加直流電源后可以向負載提供一定頻率和一定功率的交流信號。這個特征中有兩個要點：

(一)振蕩器的外部只有直流電壓，即0Hz的頻率輸入，而輸出是一定頻率和一定功率的信號。這就說明振蕩器電路中信號存在一個從無到小，然后再從小到大的過程。

(二)振蕩器的最終狀態(tài)是輸出固定頻率和功率的狀態(tài)，也就是說振蕩器中產(chǎn)生大信號后向穩(wěn)定的狀態(tài)過渡，并最終保持這種狀態(tài)。

上述兩點在振蕩器原理中對應著起振條件、平衡條件和穩(wěn)定條件。這三個條件是振蕩器分析的目標和振蕩器設計的依據(jù)。

通常情況下，振蕩器產(chǎn)生振蕩的原理可以用兩個方法進行分析，一種是將振蕩器看作一個雙端負反饋系統(tǒng)，另外一種是將振蕩器看作一個單端能量補償系統(tǒng)。

分析和設計振蕩器通常有兩種常用的理論：反饋理論和負阻振蕩理論。下面就來具體介紹反饋理論。

反饋理論

一個簡單振蕩器產(chǎn)生周期性的、通常是電壓形式的輸出，同時電路在持續(xù)不斷的輸出時并不存在輸入，那么電路如何產(chǎn)生振蕩了?由放大器的基礎知識可以知道，放大器本身的輸出在高頻時相移太大會使整個反饋成了正的，那么振蕩就會產(chǎn)生。所以從某種意義上說，當一個放大器在相位裕度不夠的情況下就可以構(gòu)成一個負反饋型的振蕩器。

barkhausen準則(巴克豪森準則)：

一個反饋系統(tǒng)可以產(chǎn)生振動，下面介紹一下反饋系統(tǒng)的構(gòu)成和起振的基本條件。

只要滿足上面兩個式子，振蕩器就可以正常工作。

關鍵詞： 振蕩器 barkhausen