负反馈放大电路自激振荡的条件问题
并给出如下频率特性图,指出会在f0频率发生自激振荡:
我的问题是是:满足幅值条件的是图中的fc频率,满足相位条件的是图中的f0频率,那这两个条件怎么可能同时满足呢?而且还说是在f0频率处发生自激振荡? 换句话说,f0处并不满足幅值条件呀? 展开
用文氏桥振荡器的振荡原理说明:
从电路构成看,电路由两个“桥臂”构成,R1、RF构成负反馈桥臂,并联RC网络和串联RC网络再串联构成正反馈桥臂。也就是说,文氏桥振荡器既有正反馈,又有负反馈。
我们知道,正反馈电路是不稳定系统,那么,整个电路到底表现为正反馈,还是负反馈呢?这要取决于正反馈和负反馈哪个占“上风”!
负反馈增益为A1=1+RF/R1
正反馈增益A2(jf)=1/(3+j(f/f0-f0/f))
总增益A(jf)=A1*A2(jf)=(1+RF/R1)/(3+j(f/f0-f0/f))
上式中f0=1/2πRC,先定性分析:
频率无穷低时,即f趋于0时,f0/f趋于无穷大,总增益趋于零。
频率无穷高时,即f趋于∞时,f/f0趋于无穷大,总增益趋于零。
直观判断,是一个带通网络,事实上,的确如此,并且增益的峰值出现在f=f0
此时A(jf)=(1+RF/R1)/3
即:A(jf)是实数,也就是说,频率为f0的信号经过环路一周后,其相移为0°。
RF/R1的值不同时,电路出现下述三种情况:
a、A<1时,假如电路有一个扰动,扰动每经过环路一次,信号被衰减,负反馈占“上风”,电路是稳定系统,最终扰动趋于零。
b、A>1时,假如电路有一个扰动,扰动每经过环路一次,信号被放大,正反馈占“上风”,电路是不稳定系统,出现幅度不断增大的振荡。
c、A=1时,负反馈与正反馈“旗鼓相当”,电路为中性的稳定状态,出现扰动时,频率为f0的信号分量维持原有大小,无限的持续下去。
显然,上述电路还会有问题,首先,实际不可能做到A=1,其次,振荡器的输出幅值不可控。为此,最好是开始时,振荡幅值足够大之前,A>1,振荡幅值达到预定的幅值之后,A=1,显然,这样的电路,需要加入一些非线性环节。
下述电路就是这样的电路:
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起振条件的振幅要求是FA大于1,而不是等于1,这样只要电路内有扰动(噪声,开机冲击等),就会通过环路每循环一周,信号就大一点,若干循环后振荡频率就会从无到有——起振。
如果增益一直大于1,那么信号就会越来越大,不能平衡,所以平衡条件就是希望当信号足够大后增益能够自动下降为1。而这个自动过程是天然存在,因为信号足够大必定会进入饱和截止区(RC文氏桥在负反馈网络中插用非线性器件完成),而我们知道饱和截止时增益自然会下降的。
因此fo处同时满足“起振”的相位条件和幅度条件,等到振荡起来后,增益(振幅)会自动下降到“平衡”条件。
哦,也就是说:起振时fo处的FA大于1,等到平衡时fo处的FA就下降为1了,是这样吗?
完全正确。
|AF|<1时不产生自激,|AF|>1时更容易产生振荡。
那振荡稳定之后AF模值就应该保持为1吧?但对应的是fc频率呀?
你没理解。大于1震荡的比等于1还爽,这意思你可以理解吧?