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 $T (ω_{osc}) = \frac{V _{f}}{V _{i}} > 1$

二反相放大器增益>3

相位起振条件： $φ_{T} (ω_{osc}) = 2 nπ$

稳定条件： $T (ω_{osc}) = 1$ ， $φ_{T} (ω_{osc}) = 2 nπ$

7-2 LC正弦波振荡器

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 $C_{g d}$ ，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 $X_{1} + X_{2} + X_{3} \approx 0$ ，即三电抗之和为0

振幅起振条件被简化为 $g_{m} > \frac{1}{n} g_{L}^{'} = n g_{i}$ ，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

7-3 LC振荡器的频率稳定性

$φ_{T} (ω_{osc}) = φ_{z} (ω_{osc}) + φ_{f} = 0, φ_{z} (ω) = - a rcs in Q_{e} \frac{2 ( ω - ω _{0} )}{ω _{0}}$

$Z_{cr} (jω) \approx j X_{er} = - j \frac{1}{ω C _{0}} \frac{1 - ( \frac{ω _{s}}{ω} ) ^{2}}{1 - ( \frac{ω _{p}}{ω} ) ^{2}}$ ， $C_{0}$ 为石英静态电容、支架、引线组成的电容， $ω_{s} = \frac{1}{L _{q} C _{q}}, ω_{p} = \frac{1}{L _{q} \frac{C _{q} C _{o}}{C _{q} + C _{o}}}$ ，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： $T (ω_{0}) = \frac{1}{3} \frac{R _{t} + R _{1}}{R _{1}}$

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： $ω_{osc} = \frac{1}{6 RC}$

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 $η_{C} = \frac{P _{o}}{P _{D}} = \frac{P _{o}}{P _{o} + P _{C}}$ ，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： $R_{t h} = \frac{T _{2} - T _{1}}{P}$
最大耗散功率： $P_{c m} = \frac{T _{j M} - T _{a}}{R _{t h}}$
集电结与周围环境的热阻： $R_{t h} = R_{(t h) j c} + R_{(t h) c a}$ ，jc：结与管壳，ca：管壳与环境
装散热器后总热阻： $R_{t h} = R_{(t h) j c} + R_{(t h) cs} + R_{(t h) s a}$
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

$R_{L}^{'} = n^{2} R_{L}$

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： $η_{c} = \frac{P _{o}}{P _{D}} = \frac{1}{2} \frac{V _{c m} I _{c m}}{V _{CC} I _{CQ}}, η_{c, ma x} = 50%$

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

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 $v_{i} = V_{im} s inω t$ 后，两管轮流导通。正半周期， $T_{1}$ 导通， $T_{2}$ 截止， $i_{E 1} = i_{C 1}$ ；负半周期， $T_{1}$ 截止， $T_{2}$ 导通， $i_{E 2} = i_{C 2}$ 。通过负载 $R_{L}$ 的电流 $i_{L} = i_{E 1} - i_{E 2}$ 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 $\frac{V _{c m}}{V _{CC} /2}$ ）

电源电压利用系数： $ξ = \frac{V _{c m}}{V _{CC}}$

总直流功率： $P_{D} = P_{D 1} + P_{D 2} = \frac{2 V _{CC} I _{c m}}{π} = \frac{4}{π} ξ P_{L ma x}$

集电极效率： $η_{c} = \frac{π}{4} ξ, η_{c, ma x} = \frac{π}{4} %$

集电极管耗： $P_{C 1} = (2 \frac{ξ}{π} - \frac{ξ ^{2}}{2}) P_{L ma x}$

总功率： $P_{C} = (4 \frac{ξ}{π} - ξ^{2}) P_{L ma x}$

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

$V_{BB} = 2 V_{T} l n (I_{R} / I_{S})$

$V_{BE}$ 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