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关于自激的条件 探讨

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楼主: zhjyuanji
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jz0095 发表于 2014-9-20 07:59
不跟你扯“成熟”了,总之,不要拿“成熟”来说事。

是你们自己没搞明白:稳态的频率不唯一,稳态的相位 ...

最后再简单答复一下:

是你们自己没搞明白:稳态的频率不唯一,稳态的相位不都是180度云云。认为稳定频率、相位是唯一的,多是“简单理论”的受蒙蔽者,是对谱线没有深刻的认识者。谱线都是有宽度的,对应于不同的频率,满足诸如180度相位的只有一个频率,此频率以外的都不满足180度条件,而它们都是稳定的。这是基本事实,企图否认是徒劳的。

这话,说明你确实不懂什么叫“稳态”。(建议看书,别无他法)

实验和理论的差异问题不是讨论点,我指出的是你对实验地位的态度;在谈集总基本电路理论时,不用拿元件物理和空间极限说事转移,那样扯出来的只能是个屁。

“现实”和“理念”的不同(也有称“二元论”的),这是个《哲学》问题,你还未到此境界。但是,“实验”和“理论”的差异都不知道,那就是不可理喻的了。

我的“线性振荡理论”还真是新鲜玩意。你能举出不新鲜的例子来吗?推得翻推不翻现有的经典理论不是你能说了算的。企图以一个简单入门级的公式“打天下”,负担被转移了。

所谓“不是什么新鲜玩意儿了”,说的是已经被批得体无完肤了,这点你自己心里有数。你不读书,或读了不能理解,那是你自己的事情。事实是,你的所谓理论只有你自己认可,这有何意义?


最后再次提醒:任何理论都有前提,且必须按逻辑推理。想标新立异,既无前提又无严格逻辑推理的,荒诞“小说”而已。

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xukun977| | 2014-9-20 09:51 | 只看该作者
3.已知巴克豪森判据为AB=1,那么有两大类情形:
情形1.只有某一个频率满足上式。
情形2.在多个(>=2)频率处,净相移均为零。

请对以上两种情形作讨论。


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xukun977| | 2014-9-20 09:54 | 只看该作者
4.假设已经求出平衡点,当平衡点为稳定点时如何?为不稳定点又如何?

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xukun977| | 2014-9-20 09:56 | 只看该作者
5.为何谐波振荡器和张弛振荡器都至少需要两个储能元件?

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maychang 2014-9-20 14:14 回复TA
其它各项过于高深,弛张振荡器可以只用一个储能元件,这个我知道。逻辑上,要驳倒一个全称判断,只需要一个反例就够了。所以问题(5)不成立。 
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xukun977| | 2014-9-20 09:59 | 只看该作者
6.根据以上讨论,如果发现巴克豪森判据失效了,怎么办?或者说看什么图最可靠?


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xukun977| | 2014-9-20 10:12 | 只看该作者
7.简单点,维恩桥振荡器,如果A曾经等于6了,会如何?
或者说正弦波振荡器对A有什么约束条件?

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xukun977| | 2014-9-20 14:22 | 只看该作者

8.如何让正弦波振荡器线性或近似线性工作?

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jz0095| | 2014-9-20 17:15 | 只看该作者
我没看过与以上8个问题有关的书,但是从这些问题中我看到了探索的努力和对原有理论的修正。我特别同意第二点中“原则上,不能这样干,因为稳态分析无法反应瞬态特性!”的观点。

模拟电路特性是连续的,严肃的理论应该反映出对应的连续过程、机理。注意,是有“数学”表达的反映,不是拿数学当抹布,可以表达时抹一下,不知如何表达了就扔一边,强词夺理。诚实的态度应该是,不知如何办时承认这是个空白,等待今后填补。

现有理论中上述“切换”式内容还有:从起振初有信号源的传递函数模型,切换到闭环后的抛弃信号源模型;从起振的线性分析,切换到非线性的稳态。
有人会说“切换”的分析是需要的;我说,你只是认可了现有的分析,现有的分析有很大的改进空间。

我无意否定现有的努力,但是我认为上述的改进基本上还是在原有基础上小打小闹。

这个反馈振荡器分析缺失了一个重要特性,即负阻特性。开环分析提供的是一个可以形成正反馈条件的放大器。开环分析得到的是放大器特性:正输入电阻、负斜率相位特性。当闭环后,正反馈起作用,原本正输入电阻的放大器有可能产生负输入电阻,相位特性可以由负斜率变为正斜率,增益可以大变。负阻电路的行为将不按人们预想的方式变化,即基于正阻放大器的分析不再有效,基于闭环正反馈的稳定条件也将不相同。

因此,负阻特性的缺位是现有线性分析的重要缺陷。

现有理论还有其他的缺陷,等以后涉及到了再说。

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jz0095| | 2014-9-20 17:15 | 只看该作者
对第8题:如何让正弦波振荡器线性或近似线性工作?
我的回答:幅度足够低。

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xukun977| | 2014-9-20 17:28 | 只看该作者
关于问题5,1989年才给出完整证明(1个储能无法震荡)及解决方法(提出死点概念和一个规则),原文篇幅好长!
可以这么理解:倘若只有一个储能元件,必须发生理想跳跃,而信号与系统已经证明:物理电路无法实现理想低通滤波器,所以理论上也无法实现震荡。

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mjc4404| | 2014-9-21 11:50 | 只看该作者
xukun977 发表于 2014-9-19 21:11
不要妄言"成熟"
电路中的滞回(hysteresis)研究的够多吧,1960s的电路书就普及介绍了,但完整的理论研究文 ...

请问这篇完整理论研究**的标题是什么?:handshake

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xukun977 2014-9-21 15:37 回复TA
电子电路中的磁滞--电路理论家的视角 
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xukun977| | 2014-9-21 14:57 | 只看该作者
jz0095 发表于 2014-9-20 17:15
对第8题:如何让正弦波振荡器线性或近似线性工作?
我的回答:幅度足够低。
...

不管幅度多低,都要满足自激和平衡条件,如此,对增益A的折中矛盾无法解决,所以不行。
知道问题根源就好解决了,使用非线性器件,比如热敏电阻用在偏置电路中,输出幅度和Q点互相作用就可产生线性工作。
或者在工作条件下,调整储能元件值, 使所需的有源器件Gm稍微低于期望值,便可产生近似线性工作。

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jz0095| | 2014-9-22 08:17 | 只看该作者
不管幅度多低,都要满足自激和平衡条件,如此,对增益A的折中矛盾无法解决,所以不行。
知道问题根源就好解决了,使用非线性器件,比如热敏电阻用在偏置电路中,输出幅度和Q点互相作用就可产生线性工作。
或者在工作条件下,调整储能元件值, 使所需的有源器件Gm稍微低于期望值,便可产生近似线性工作。

我“幅度足够低”的回答,只考虑了起振后的条件,没考虑起振、平衡条件。
我认为你介绍了降低幅度的手段,它们的目的都是降低幅度。要把这些手段同起振、平衡条件结合考虑,这个话题就太大了。

我没有深入研究过“加热敏电阻”的振荡器,不好说什么。记得两三年前有人跟我讨论过惠灵顿振荡器(如果没记错的话),其中用到热敏电阻。但是我想,热敏电阻响应缓慢,要对“高频”振荡的非线性产生影响,响应速度会是个问题;还有,对幅度响应的灵敏度也会是个问题,即功率要大到一定程度才会“起控”,但这时恐怕已经到了非线性不可接受的程度。这是我对热敏电阻在振荡器中功能的怀疑。振荡的线性工作可能另有原因。供参考。

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mjc4404| | 2014-9-22 21:19 | 只看该作者
本帖最后由 mjc4404 于 2014-9-23 08:16 编辑
xukun977 发表于 2014-9-19 21:11
不要妄言"成熟"
电路中的滞回(hysteresis)研究的够多吧,1960s的电路书就普及介绍了,但完整的理论研究文 ...

多谢回复.:handshake
网上没能搜索到相关**. 遗憾.

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jz0095| | 2014-9-25 09:20 | 只看该作者
近日来,本坛在振荡器理论的讨论上出现了可喜的新气象,见链接:https://bbs.21ic.com/icview-805730-1-1.html。但是我对此讨论的前景并不看好,不是因为探索的态度,而是因为内容的方向。为了不破坏该讨论帖内容的完整,我把对有关内容的看法发在此处。

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jz0095| | 2014-9-25 09:22 | 只看该作者
本帖最后由 jz0095 于 2014-9-25 09:31 编辑

http://en.wikipedia.org/wiki/Barkhausen_stability_criterion

Barkhausen's criterion is a necessary condition for oscillation but not a sufficient condition: some circuits satisfy the criterion but do not oscillate.[5] Similarly, the Nyquist stability criterion also indicates instability but is silent about oscillation. Apparently there is not a compact formulation of an oscillation criterion that is both necessary and sufficient.[6]

(译)巴克豪森判据是振荡的必要条件,但不是充足条件:一些电路满足该判据,但是不能起振[5]。类似地,那奎斯特稳定性判据也能指出不稳定条件,但是对能否振荡却保持沉默。显然,在起振判据上还没有一个既必要又充分的简洁公式。
.
参考:
[5]  Lindberg, Erik (26–28 May 2010). "The Barkhausen Criterion (Observation ?)".Proceedings of 18th IEEE Workshop on Nonlinear Dynamics of Electronic Systems (NDES2010), Dresden, Germany. Inst. of Electrical and Electronic Engineers. pp. 15–18. Retrieved 2 February 2013. discusses reasons for this. (Warning: large 56MB download)

[6] von Wangenheim, Lutz (2010), "On the Barkhausen and Nyquist stability criteria", Analog Integrated Circuits and Signal Processing (Springer Science+Business Media, LLC) 66 (1): 139–141, doi:10.1007/s10470-010-9506-4, ISSN 1573-1979. Received: 17 June 2010 / Revised: 2 July 2010 / Accepted: 5 July 2010.

对于Barkhausen和Nyquist判据都不能保证起振,它们一定有深层次的原因;或者说,对于起振条件,它们都有局限性。
.
那么有没有既必要,又充分,且简洁的起振条件呢?有:S21’=1和GD<0。让事实说话。
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在多次、多种类振荡器设计的实战中,此判据基本没失过手。在多数宽带压控振荡器设计中,基本上是对起振后的带宽和频带的移动进行调整。在一次基波为40MHz的晶体振荡器设计中,为降低成本,我使用了ft为300-400MHz的普通npn三极管。因该管厂家没有提供S参数和我过于自信,就偷懒使用了常用的ft=9GHz的S参数。这导致了没能一次起振。原因是增益差距过大。在选用同一管子低静态偏置的S参数并重新仿真后,电路就一次起振了。
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事实已经说明,S’参数的判据优于Barkhausen和Nyquist判据。这是由理论上巨大的差异造成的。我先不说各自的正误,仅作对比。(待续)

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jz0095| | 2014-9-25 14:45 | 只看该作者
a呀,你意识里有“崇洋”症。用英文还是中文写不重要,重要的是,内容反映的是事实,不起振的事实。不用往崇洋方面想。
另外,这里没有涉及幅度的稳定原理,这在Barkhausen判据的限定条件里已经说过了。不用在这方面使劲。

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路过打酱油。。| | 2014-9-25 15:58 | 只看该作者
jz0095 发表于 2014-9-25 09:22
http://en.wikipedia.org/wiki/Barkhausen_stability_criterion

最好别提什么充要条件,不同前提或范畴下的理论是完全不同的。

譬如,线性下Barkhausen判据是稳态振荡的必要条件,如果没有初始条件则是否振荡还不得而知。Nyquist判据也是如此,没有初始条件振与不振也无定论。由于线性系统一般假定有个初始扰动,所以上述两个条件就成了线性前提下的充要条件。

到了非线性,通常都必须附加一些前提条件(譬如准线性),这样才可能得到某一近似的解决方法。如果是没有任何限制的非线性系统,则可能产生混沌,目前还没有什么成熟的理论来对付它。

如果回到现实——即实体试验,那其复杂性就更不用说了。

充要条件是个数学或逻辑的东西,连非线性数学都未到成熟阶段,拿其用到知之有限的现实中来是非常不妥的。

至于是否存在简洁的条件,完全视前提而定。

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39
jz0095| | 2014-9-25 19:27 | 只看该作者
路过打酱油。。 发表于 2014-9-25 15:58
最好别提什么充要条件,不同前提或范畴下的理论是完全不同的。

譬如,线性下Barkhausen判据是稳态振荡的 ...

嗯,有道理。如果从不起振事实上,不细究数学分析,说判据不充分也不为过。

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jz0095| | 2014-9-26 09:05 | 只看该作者
对比的双方:现有—A;对比方—B)

1)振荡器电路模型
A有两个振荡器电路模型:反馈(双端口,Barkhausen判据)模型和负阻(单端口)模型;
A每个电路模型在起振的两个阶段中各含有两个不同的电路模型:第一阶段含信号源的模型(用于设置电路条件,电路不完整或者元件不全)和第二阶段无过度地切换到没有信号源的模型(电路闭环或者元件齐全)。
B只有一个振荡器模型:含信号源的双端口负阻网络模型。

2)振荡器数学公式
根据对应的电路模型建立公式。
Y=AX,是线性分析的基本形式。X是输入。X既表示在电路图中存在信号源部件,也表示在公式中存在输入量。部件是输入量的载体,两者不应分离
Y=AX形式默认起始时存在输入,至于输入是扰动还是噪声,对分析没有本质的不同。
输入量在起振的任何阶段都不可能为零,不论它来自何方(包括反馈),否则受控的输出将为零。对于实际的输入量,必须有等效的信号源部件载体与之对应,这是常规的操作。对比:噪声可以是不以部件形式存在于电路中的输入量,其影响需要用噪声源部件来等效。因此,形式上没有信号源的电路,由于存在输入,原理上该输入应该等效为一个信号源。
X=0,不是信号源的消失。X=0只是信号源无穷幅度中的一个特定值。

由此可见,A切换到没有信号源阶段的模型和公式是不对的
A两个模型的公式都没有完整的参数:反馈型没有负阻,单端口负阻型没有传输增益。
B只有一个阶段的公式:有信号源的双端口负阻网络公式,全参数
(待续)

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