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[电路/定理]

振荡器自生振荡的电路原理分析

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jz0095|  楼主 | 2015-7-23 06:27 | 只看该作者 |只看大图 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
振荡器自生振荡是个动态的过程,其动态的电路工作原理至今没有一个令人信服的分析,所见的多是物理含义不清、缺乏过程分析的公式解释,例如,用传递函数说明无穷增益是起振的条件和用零-极点分析说明不稳定电路可以导致自激振荡的定性阐述。只能停留在公式层面上的阐述,在我看来,是没有深入理解电路原理的表现。阻碍深入的原因是多方面的,有因对基本原理认知偏差导致的建模、分析方法的错误,也有因为分析手段的缺乏导致分析方法和概念的错误。
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本帖的最终目标是“电路工作原理”,但是在实现目标之前有大量的“正本清源”工作要做,即纠正现有理论的错误。这部分内容比较长,其长度与现有理论弯路的距离成正比。
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在下面的分析中,凡是详细说明的部分,或是与现有分析的观点、概念不同,或是属于现有分析的缺失。

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沙发
jz0095|  楼主 | 2015-7-23 06:28 | 只看该作者
出一个思考题:
新振荡判据|S’21|=1、GD<0是稳态振荡的判据,它能同时满足起振要求吗?
如果满足,新判据就会是经得起检验的判据;如果不满足,它就会像Barkhausen判据一样,只满足单方面条件,经不起检验。

本帖后面将涉及这一问题。

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jz0095|  楼主 | 2015-7-23 07:24 | 只看该作者
先从源头找现有分析的错误。
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近一个世纪以来,振荡器的起振条件始终采用Barkhausen的判据,即下图中由1=-AH(s)条件导出的判据。但是近年来,该判据受到挑战 [参考,因为它并不能保证可靠的起振。
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参考:Lindberg, Erik,"The Barkhausen Criterion (Observation ?)".Proceedings of 18th IEEE Workshop on Nonlinear Dynamics of Electronic Systems (NDES2010),pp.15-18, 26-28 May 2010, Dresden, Germany.
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重画的Barkhausen判据原理图及特性多项式
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上图摘自参考。该图没有信号源,是建立在单端口振荡器模型和以反馈量作为输入,即“反馈-输入”的原理之上的。振荡器的单端口电路原理模型(model出于其对单端口功能模块(module的认识。但是这种简单的“单端口”对应关系从电路分析的角度来看是错误的。
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首先,振荡器的起振是从小信号线性振荡起步的,线性振荡是大信号和非线性稳态振荡的必经之路。尽管现实中不存在理想的线性振荡,但是如同放大器在工程上需要理想的线性放大器理论一样,工程上也需要一个理想的振荡器线性理论。没有正确的振荡器线性理论,就没有可靠起振的保障。因此,建立振荡器线性理论是必要和不可缺的
要进行正确的线性分析,就要严谨地使用正确的线性分析理论与分析工具。线性分析理论有线性网络理论,线性分析工具有线性数学(线性代数)。
y=Ax是线性数学的基本形式。其中,x是输入,来自于独立信号源的输出;A是网络的参数矩阵;y是输出。该y=Ax形式清楚地表达了xy间通过A产生的因果关系,以及y依附于xx独立于y的关系。
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可见,反馈-输入原理与x独立于y的原则格格不入。
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A的参数可以通过测量获得,测量是在独立信号源的驱动下进行的,例如A的参数可以通过YZS等参数的测量获得。A的参数也可以在测量的基础上通过计算获得,例如S’参数。在A的参数中,以S’22参数为例,每个参数都有“反馈”的贡献:
注意,S’的每个参数都有两个端口测量的S参数,例如,S’22是原理上(不是测量上)2端口信号源驱动下的2端口参数,里面有1端口驱动下的测量参数S11S21S11S21形成了S’22中的反馈量。即,概念上,S’222端口驱动的信号到达1端口后,由于与S11相关的反射和与S21相关的反向传输,形成了反馈贡献。但是,既便S’每个参数中都有反馈的贡献,反馈的贡献并没有被允许作为另一个输入而重复使用和取代S参数对应的独立源
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在线性网络理论中,网络参数对电路特性的表达是全面的,不需要反馈概念的额外介入
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不论电路是放大器还是振荡器,只要是线性分析,就要按照上述线性网络理论的要求进行。特别是,任何输入都应该被等效为独立源。显然,图1反馈-输入原理既没有将反馈的输入等效为独立源进行分析,也无视了是独立源支撑了起振的事实。即无视了,逻辑上,振荡电路有源受控器件产生的第一个线性振荡输出,其输入是由独立输入源提供,而不是由输出提供的;其后续线性振荡的输入也应该由等效的独立源提供。显然,线性分析的理论与工具不支持反馈-输入原理。
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同样,非线性Volterra级数(见附录)的分析也依赖于独立输入源,即,非线性分析的理论与工具也不支持反馈-输入原理。
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可见,振荡器单端口模型及其反馈-输入原理从理论到实践都是站不住脚的
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由于振荡器的起振是个动态的过程,因此相应的反映动态起振的线性分析也应该是动态的。振荡器线性分析面对的,应该至少是由独立源控制的双端口振荡器动态模型。无论该分析会遇到什么样的困难,都不应该偏离这些原则。
对于完整的振荡器动态线性分析,可供选择的条件并不多。
动态的线性分析只能指望通过一个等效的动态信号源来实现。因为线性条件的约束,不允许网络(电路)参数因信号幅度而改变,即不允许有增益压缩的介入。因此动态分析只能来自于信号源输出幅度的变化和因置端变化而导致的增益变化。又因为输出的置端R02一般是固定的,例如R02=50欧,因此,动态分析将来自于信号源输出幅度的变化和因源阻抗R01变化而导致的增益的变化
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可见,由于现有振荡器模型缺失独立信号源,因此无法进行因源内阻变化导致的动态线性分析,得出“无线性稳态”的结论也就是必然的了。
我相信Barkhausen的建模分析是认真的,但是结果是错误的。该结果误导了多半个世纪,以至于后来出现各种惨不忍睹的“强行”等效和盲目的照抄。
指出这个错误的意义并不仅限于振荡器范围,它对纠正电路理论上的错误有着重要的意义。
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附录
非线性Volterra级数,广泛见于教科书和文献中。
其中,x(t)是输入,y(t)是输出,Hn x(t) 的解释略。

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地板
jz0095|  楼主 | 2015-7-23 07:50 | 只看该作者
本帖最后由 jz0095 于 2015-7-23 07:56 编辑

作为与单端口模型分析的对比,下面给出新的分析。
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先通过类比,说明振荡器的输入和内部信号源等效的原理,再给出有关仿真公式和仿真结果。
在上述内容基础之上,再力图实现“说明振荡器自生振荡工作原理”的目标。
为了保证内容的完整、连贯,有些内容会略显重复。
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I.     振荡器的输入与独立信号源的等效

1  一个CC振荡器交流原理图.
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1CC(共集电极)振荡器交流原理图,输出接频谱仪SASA的输入阻抗是50欧;集电极接直流电源,其交流等效为接地。
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2  CC振荡器Zin测试图
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2是测量图1有源电路输入阻抗Zin的原理图,两图中的Zin相同。Zin可以从反射系数S11的测量中获得。
2中,ER01分别是网络分析仪测试信号源的电压源和源内阻,两者都是常量;R022端口的负载,R02=R01=50欧。在设置好电路偏置后,调节电容值,主要是调节C1C2值,就可以在关注的频段内使Zin的实部Rin<0,即电路输入阻抗出现负阻。Zin=Rin+Xc Zin的虚部是容性,可以与外接电感形成谐振电路。U1I1分别是1端口的合成电压和合成电流。U1=ui1+ur1ui1ur1分别是1端口的入射电压和反射电压;I1=ii1-ir1ii1ir1分别是1端口的入射电流和反射电流。
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注意,负阻不产生信号,负阻反射信号。证明之一是,在阻抗的测量中,如果负阻产生信号,测量结果将不会稳定;稳定的测量结果说明负阻不自主产生信号。试想,如果负阻自主产生信号,被测阻抗将相当于一个振荡器的输出阻抗,用网络分析仪对负阻的扫频测量将不能保证扫频信号与振荡器的单频或者宽频信号间存在相干关系。或者说两个频率间一定不存在相干的机制,因此一定得不到稳定的测量结果。附录-1给出了网络分析仪测量振荡器输出阻抗的不稳定结果,该结果可以旁证负阻不产生信号。
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负阻的反射结果,使得测量时端口反射系数S11的模大于一,即|S11|>1|S11|>1在无源负载的测量中是不可能发生的,无源负载反射系数的极限是:|S11|=1,例如开、短路负载。
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|S11|>1可以使端口合成电压U1的模大于E的模,即|U1|>|E|。图2 |U1||E|压差dU1dU1=|U1|-|E|dU1>0U1E充电的条件。充电的能量由直流电源提供。如果|E|可以因充电而增高,|U1||E|就可以产生滚雪球式的互动,使得两者和电路的输出幅度发生持续增长。测量中没有发生幅度的持续增长,是因为测试源的|E|恒定,不能因充电而增高。
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在线性条件下,图2中的Zin不会因ER01中任一个的变化而改变;图1中相同的Zin也不会因所接元件而改变。因为,不论Zin的外部发生什么变化,向Zin看去的内部电路参数没有被改变,Zin也不会被改变。再者,不论Zin端口流动的是图2测试源提供的能量还是图1电感交换的谐振能量,Zin而言是没有区别的,只能被作为输入能量产生自然的响应:部分的吸收与反射。图1U1既是Zin端口的谐振电压,也是依据图2测试原理的端口入、反射电压的合成电压。
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有输入,在分析中就应该将其等效为独立信号源
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附录-1:负阻不产生信号
–A1  网络分析仪测量振荡器输出阻抗的结果
-A1是网络分析仪显示的被测阻抗的反射系数。被测阻抗是频率为300MHz的振荡器输出阻抗。由于被测振荡器自主产生信号,其频率与测试仪器的频率不相干,因此曲线出现持续跳跃的尖峰,如频标-1所示,并有锁相定标失效的提示。
这个结果用于说明:如果负阻自主产生信号,用仪器测试负阻将出现如图-A1不稳定、不光滑的曲线。实际测试负阻的曲线是稳定、光滑的,稳定的测试结果说明负阻不产生信号。
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5
HWM| | 2015-7-23 08:12 | 只看该作者
胡说八道!


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6
jz0095|  楼主 | 2015-7-23 08:20 | 只看该作者


文/革式的风格。还**你的经不起检验的那一套。悲哀。
欢迎你有价值的新分析。

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7
jz0095|  楼主 | 2015-7-23 08:26 | 只看该作者
本帖最后由 jz0095 于 2015-7-23 08:35 编辑

充电电流、充电压差是起振幅度持续增长的动力
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根据同样的负阻反射原理,图1 Zin端口的|U1|也会产生压差。|U1|产生的压差,将发生在|U1||ULw|之间,ULw的含义见图3
3 电感电流i及其瞬态增量di产生的各个压降
3中,i 是电感的“稳态”谐振电流,ULw=XL∙i ,是电感的稳态压降。e是电感的反电动势,e的功能是阻碍i的瞬态变化,该功能可以被等效为一个电阻ree的压降是ueue=-e;存在ue下电感两端总压降是ULUL=ULw+ue。对re和图3更多的说明见附录-2
可见,图1U1=UL|U1||ULw|间之所以能够产生充电压差,正是因为存在着负阻。试想,如果没有负阻,一个无源LC谐振电路稳定振荡在零阻尼状态下,将不存在瞬态反电动势e,结果是,|U1|=|ULw|,充电压差等于零。
因此,起振中输出幅度能持续增长,缘于电路谐振电压的持续增长。谐振电压持续增长的条件是:因负阻产生的充电压差dU1>0和电感的“稳态”电压幅度|ULw|允许因充电而升高。
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附录-2:电感反电动势e的等效电阻re
3中,i 是电感中的“稳态”谐振电流,e是电感产生的瞬态反电动势。e产自于die=-Ldi/dtdii的瞬态增量,相对于dii是变化前的“稳态”量。与稳态i对应的是电感的稳态压降ULw ULw=XL∙i e的功能是阻碍i 的瞬态变化,该功能可以被等效为一个电阻re。起振中,i 是增长的,增长的条件是:dii 有同向的分量。为简化分析,认为dii 同向。e的压降是ueue=-e;存在ue下的电感两端总压降是ULUL=ULw+ue
定义:re=ue / i (欧)
uei 的方向相同。re反映了电感反电动势e对稳态电流 i 瞬态变化阻碍的能力。
由于起振中i 幅度是平稳、连续增长的,因此diue幅度在小范围内连续变化、起伏;当i 大到一定程度后,平稳变化的ue和持续增大的i 使re单调递减的性质得以显现,见图-A2re的单调递减说明rei 的影响力是递减的。
–A2  双动态参数InSS下的输出幅度|U2|re仿真曲线
R01单位:欧,re单位:欧,|U2|单位:伏
A-2的仿真条件与图8的相同(稍后给出图8仿真条件)。
仿真中,re,n=|dU1,n|/|I1,n|
re是振荡器等效源内阻R01的瞬态分量。re不产生功耗,也与非线性无关。
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8
Lgz2006| | 2015-7-23 08:27 | 只看该作者
一派胡言!

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9
jz0095|  楼主 | 2015-7-23 08:41 | 只看该作者
说胡言的,有种指出哪一点是胡言?窝火是没用的。
淡定,理性。

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10
maychang| | 2015-7-23 08:44 | 只看该作者
此帖和“技术交流”版面的《场实体》一帖有相通之处。

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11
jz0095|  楼主 | 2015-7-23 08:51 | 只看该作者
等效源与电路谐振能量
由于振荡器的振荡不受外部信号源的控制,振荡器等效源(等效信号源)的能量只能来自电路内部的谐振能量。谐振电流、谐振电压的幅度变化,来自于电路所有元件的贡献,例如,既来自于电感e对谐振电流变化的稳幅贡献,也来自于谐振电容对谐振电压变化的稳幅贡献,有源器件和有损元件也都影响到储能增幅的快慢。因此,等效源不依附于某个元件,等效源的能量及能量变化方式将由电路谐振能量及能量变化方式所提供、所决定,等效源的行为方式也因此被视为是电路谐振能量的行为方式
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等效源的存在形式
网络分析的方法,是由独立信号源向与能量无关的网络模型提供激励信号或能量,计算网络的响应。网络与能量是分离的。
在本文振荡器的线性分析中,振荡器完整电路被作为双端口负阻网络对待。采用相同的网络分析方法,将电路的谐振能量与网络模型分离,将谐振能量赋予等效源,就得到以独立信号源形式呈现的等效源。
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等效源的特性
1. LC谐振能量具有独立信号源的特性
谐振能量在无外源支撑下可以维持一定时间的振荡,并可以向负载释放能量。当向负载释放能量时,该谐振电路就是一个信号源,即谐振电路信号源。
对于无源LC谐振电路信号源,对负载提供的是幅度持续衰减的信号;对于图1振荡器的电感与Zin的等效电容形成的谐振电路信号源,由于存在负阻,其谐振端口的幅度是可以持续增加的。不论提供的是衰幅还是增幅,谐振电路信号源都具有谐振能量的独立源特性。因此,由谐振能量提供能量的等效源也具有独立源的特性。
2.振荡器等效源是个等效内部信号源InSSInternal Signal Source)。
3.等效源需要是动态的
振荡器起振中,输出幅度的变化是个动态的过程,因此控制输出变化过程的等效源需要是个动态信号源。动态线性分析受线性条件的约束,不允许网络参数有除人为调整外因高幅度引起的参数改变。线性下的动态只允许等效源参数可变,否则将违背线性网络的约定。
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结论:抽取了电路谐振能量并用于控制与脱离该谐振能量网络的响应,从振荡器内部等效出来的信号源因此由表及里都具有独立信号源的特性
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下面仿真部分将对等效源的行为作进一步的展示。
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12
Lgz2006| | 2015-7-23 08:55 | 只看该作者
令人作呕!

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jz0095 2015-7-23 09:08 回复TA
小丑一个。有种技术辩论上见。 
13
jz0095|  楼主 | 2015-7-23 08:57 | 只看该作者
本帖最后由 jz0095 于 2015-8-26 14:38 编辑

II.     振荡器仿真电路
4 一个由等效内部动态信号源控制的CC振荡器
4是图1振荡器的仿真电路,等效源是从完整振荡电路中分离出来的独立信号源,该等效源接入电路的方式可以有多样[1],图4是接入方式之一。因为,等效源没收了电路的谐振能量,不论从哪个元件处接入,都可以保证能量的注入以及对电路的实时控制,只是控制的敏感度、效率会有所不同。
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[1]    周世惕, “振荡器内部动态信号源闭环仿真方法”, 中国发明专利: 200910058535.3
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4中,电感L与原图1Zin串接,形成了新的Zin,新的Zin电路包括了振荡电路的全部元器件。在谐振频率上Zin的虚部为零,只剩下负阻。U22端口的端口电压,也是振荡器的输出电压。
E1是等效InSS的电压源,其幅度|E1|可以因充电而改变。
R01InSS的源内阻,R01=Rtransient+Rstable ,由瞬态和稳态分量组成。Rtransient是电感反电势e的等效电阻re,在瞬态中起主导作用,即瞬态时R01≈re ,稳态时re0 Rstable是谐振电路稳态时的损耗,影响到振荡的Q值。稳态时R01Rstable。因此,
R01=re+Rstable                                   (1)
等效源的E1R01都是可变的,两者构成了双动态参数InSS模型
动态的|E1|会导致输出幅度的变化;动态的R01会导致电路增益的变化,两者的贡献可以反映在输出幅度的变化和输出包络斜率的变化上,见图5,一个开关控制的振荡器起振包络。
5  开关控制的CC振荡器起振包络
从图5中可见,受增益变化的影响,abc处的包络斜率是不同的、非单调的。非单调的包络斜率变化否定了单纯增益压缩导致增益变化的原理,因为,幅度的持续增长将导致增益被持续的压缩,单纯增益压缩导致的是单调的包络斜率变化。因此,非单调的增益变化中有增益线性变化的贡献,存在增益线性变化的原理见附录-3
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附录-3:增益的线性变化
通常人们对线性电路增益的理解是增益不变,增益的改变必然与非线性有关,例如由非线性增益压缩导致的增益降低和器件参数的改变。
增益压缩的电路条件是,在固定的源内阻R01条件下,例如R01=50欧,增加信号源的输出幅度,电路会由于工作在高幅度下产生非线性的增益压缩。增益压缩将导致输出出现额外的谐波产物和器件的参数被改变。
但是,增益的改变与非线性并不存在着必然的联系,在理论和实践上存在着线性的增益变化。例如,一个线性放大器在50欧姆和75欧姆系统下增益是不同的,但是在两个系统中该放大器的输出可以都是线性的。与高幅度导致非线性增益变化的原理不同,只要信号幅度足够低,单纯的源阻抗变化不会改变器件的参数,由源阻抗变化导致的增益变化下,电路仍然可以是线性的,输出不会产生工程标准的非线性产物。
因此,判断电路的线性与否,不应该单纯看增益是否被改变,而应该看:器件参数是否因幅度被改变输出的非线性产物是否低于工程的线性标准
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jz0095|  楼主 | 2015-7-23 09:03 | 只看该作者
下面将通过对图4电路进行计算、仿真,解释振荡器自生振荡的电路原理。首先给出有关的公式。

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15
Lgz2006| | 2015-7-23 09:07 | 只看该作者
周世惕, “振荡器内部动态信号源闭环仿真方法”, 中国发明专利: 200910058535.3。

卖专利?

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16
jz0095|  楼主 | 2015-7-23 09:20 | 只看该作者
本帖最后由 jz0095 于 2015-7-23 10:10 编辑

IV.     振荡器自生振荡的动态仿真
至此,已经完成了建立振荡器仿真电路的工作,并给出了仿真依据的公式。
在对图4电路的仿真中,信号源是双动态参数等效内部信号源,即,对应的|E1|R01都是变化的。但是,只有R01是自变量|E1|的变化由公式(13)(14)步进的充电压差dU1产生。
计算前需要先用软件对完整电路的网络进行仿真,获取完整的网络参数,这些网络参数是仿真的初始条件,在动态计算中是不变的。
计算所需的不变已知条件如下:
谐振频率f0=10 MHzL=3900 nH
谐振下:S11=-8,698+j1.119E-6S21=3.714-j39.457
         Zin=-39.688+j2.705E-6
计算流程见图7
7  计算流程
n=1开始,每读取一个设定的R01值,就更新一次|E1,n|,计算一套参数,如计算流程中所示,如此循环。
8给出了|U2||S’21|的仿真曲线。
8  双动态参数InSS下的输出幅度|U2|和增益|S’21|仿真曲线
R01单位:欧,|U2|单位:伏,|S’21|无单位
8中,纵坐标是绝对值,不是分贝值。当R01100欧到1E-6欧变化时,输出幅度|U2|的变化是由小到大的正常起振状态,与图5起振包络的变化规律一致。
这说明,等效电阻re由大到小单调变化的原理是合理的。这也说明,振荡器双端口模型和动态信号源模型的建立、电感反电动势的等效、负阻反射原理、充电增幅原理、增益线性变化原理等都是合理的。
R01进入稳态中,反射系数模|S’11|在大于1下逼近1,充电压差|dU1|在大于0下变小、趋于稳态值。
细心的人会问,在R01趋于零时,为什么|S’21|<1|U2|不下降呢?这是因为,公式(7)中|S’21/D1|0/0性质,结果是有限值,结合其他参数的变化使|U2|接近恒定。
但是实际上,稳态时谐振器的损耗不可能为零,即R01不可能为零,这反映在振荡器是有限品质因数Q的振荡,也就是说,|U2|和增益的变化应该终止于|S’21|=1
下面将用Q值估算验证振荡的稳态损耗和稳态条件。

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17
jz0095|  楼主 | 2015-7-23 09:27 | 只看该作者
Q值估算
LC振荡器的Q值可以通过测量输出频谱进行估算:
Q=(振荡频率f0/3dB带宽),即,Q=f0/BW3dB 。谐振时还有关系式:Q≈|XL|/R01
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估算1
本仿真中,f0=10MHzL=3900 nH|XL|=245,在|S’21|=1R01=0.461 欧,由此算得Q=245/0.461=531,与LC振荡器的Q值范围相符。这是在线性条件下估算的结果,实际非线性振荡的Q值是偏低的。
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估算2
再利用图4对一个4MHz晶体振荡器作相同的计算,电感L由石英晶体谐振器取代,晶体谐振器由实测参数建模。
由初始条件的仿真得到计算所需的已知条件有:
谐振频率f0=4 MHz,由图2仿真Zin得到:|Xc|=736.432
4谐振下:S11=-4.535S21=-29.624-j48.522
         |XL|=|Xc|=736.432Zin=-31.935+j1.287E-8
仿真结果见图9
9  双动态参数InSS4MHz晶振输出幅度|U2|和增益|S’21|仿真曲线
R01单位:欧,|U2|单位:伏,|S’21|无单位
从图9中查得,|S’21|=1对应的R010.0482欧。用Q=|XL|/R01估算,Q=736.432/0.0482=15278.7,在晶体振荡器的Q值范围内。
从以上两个Q值的估算来看,“稳定时|S’21|=1”是合理的,稳态是谐振能量的增长与损耗达到平衡的状态。
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18
jz0095|  楼主 | 2015-7-23 10:05 | 只看该作者
本帖最后由 jz0095 于 2015-7-23 10:07 编辑

V.     振荡判据的分析
|S’21|=1伴随的稳态条件还有:回路净阻Rnet<0,群时延GD<0 [3]。这是单动态参数InSS振荡器模型分析得出的判据,模型中|E|被设为常量,见附录-4。该振荡判据同样适用于双动态参数InSS振荡器模型。
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[3]    周世惕, “线性振荡原理的动态分析(Dynamic Analysis of Linear Oscillation Theory)”, Sep. 2013, in Chinese, unpublished.
见链接首帖中的下载pdf文件:
https://bbs.21ic.com/icview-363832-1-2.html
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将图4|E1|设为常量进行与图8相同的计算,就得到单动态参数InSS下电路的仿真结果,见图10
10  恒定E1,单动态参数InSS下的输出幅度|U2|和增益|S’21|仿真曲线
R01单位:欧,|U2|单位:伏,|S’21|无单位
10与图8的条件除了对应的|E1|是恒定和动态的不同外,其他的条件相同。结果显示,图10与图8仿真具有相同的稳态条件Q值。
这说明,简化的单动态参数和双动态参数InSS振荡器模型得出的稳态振荡判据是相同的,两个判据关注的是相同的起始条件和稳态条件,无视的是动态的过程。由于动态过程是自动发生并消失的,动态消失后的稳态条件基本回归到起始条件,说明动态过程的归宿条件基本上也是起始条件。因此,从表面看是稳态条件的判据,实际上同时包含有起振须备的初始条件,稳态判据因此适用于振荡的起动和稳定。
这个新判据是在充分分析振荡的动态过程、原理基础上得出的,特别是,稳态R01落入负阻区的结果导致了简单的新稳态判据包含了起振的条件,因此用它来判定起振与否是可靠的。该判据已经经过许多不同振荡器设计的检验。
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附录-4:简化振荡器模型的仿真
-A3谐振条件下含有负阻的简易振荡器模型
其中E是信号源的电压源,|E|为常量;R01是源内阻,R01为动态量;R_是负阻;R022端口的置端。
利用附录-3 S’21公式进行动态增益仿真,结果见图-A4
-A4谐振条件下对图-A3简易振荡器模型的仿真
R01=[10, 0.01]R_=-55R02=50
R01由大变到小(如R01箭头所示)。有回路净阻RnetRnet=R01+R_+R02。从图-A4可见,R01=5欧时,Rnet=0|S’21|→∞R01≈0.12欧时,Rnet<0|S’21|=1
无论Rnet>0还是<0|Rnet|越大,增益就越低;反之则反。
稳态条件还有,在LC谐振频率附近,在Rnet <0的单位增益下,S’21的相位斜率>0;或者,与正相位斜率对应的是,群延时GD<0,见图-A5
-A5 一个串联负阻的LC串联谐振电路S21、相-频、GD仿真曲线
550 MHz谐振频率上,Rnet=-5 (未显示)S21=26 dB,相位斜率>0,对应的GD=-5.848 nS (GD<0)。该结果显示,尽管回路净阻为负阻,|Rnet|还是低于稳态单位增益所需的值。当R01进一步降低,|Rnet|将进一步升高,直至稳态的单位增益。由于R01的变化破坏了标准S参数条件,增益表达将由S21转为S’21
新的振荡判据:
         在相同的谐振频率下,|S’21|=1GD<0
GD<0Rnet<0是同步发生的,因此GD<0就已经包含Rnet<0的条件。
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HWM| | 2015-7-23 10:22 | 只看该作者
jz0095 发表于 2015-7-23 08:20
文/革式的风格。还**你的经不起检验的那一套。悲哀。
欢迎你有价值的新分析。 ...

所谓“新理论”,一非新(S参数和负阻早已有之),二还是胡说八道!

这个,看此帖:
https://bbs.21ic.com/icview-1011372-1-1.html

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jz0095|  楼主 | 2015-7-23 13:02 | 只看该作者
本帖最后由 jz0095 于 2015-7-23 13:07 编辑
HWM 发表于 2015-7-23 10:22
所谓“新理论”,一非新(S参数和负阻早已有之),二还是胡说八道!

这个,看此帖:


先纠正你一点:S和S'参数只是分析的工具,你拿它们作为新理论来说事首先就是荒唐的无的放矢。
第二,你链接的帖子还是只停留在公式阶段。正如我首帖所说,没有显示出达到物理概念清晰的程度。如果你肯定你的理论是正确的,那就分析一个具体振荡器问题。注意,要的是电路原理解释,即电压、电流、阻抗等层面上的解释。别跟我说数学公式是高大上,能配合物理意义的是高大上,否则就是假大空。
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你在链接的帖子里问下图是什么意思。你是说,既然振荡器内部已经有了独立源,那么从外部看还是独立源的话就是荒唐的。没错吧?

我的回答是,认为振荡器是独立源是基于振荡器模块(Module)功能上的定义。但是作为电路原理分析,振荡器的模型(Model)是有独立源的。Model不能混同于module。你图中外部箭头如同是放大器的输出,不是模型含义上独立源的输出。也就是说,你图中的外框是多余的。
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我再强调一下,你的数学理论需要解决实际问题。我期待在具体问题上与你交锋。
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