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1、3.2LC 正弦波振荡器,LC 正弦波振荡器：采用 LC 谐振回路作为相移网络的振荡器。,种类：变压器耦合振荡电路 三点式振荡电路和差分对管振荡电路。,3.2.1三点式振荡电路,一、电路组成法则,图 3-2-1三点式振荡的原理电路,1电路,两种基本类型三点式振荡器的原理电路(交流通路)。,2组成法则,交流通路中，晶体管的三个极与谐振回路的三个引出端相连接。其中，与发射极相接的为两个同性质电抗，接在集-基间的为异性电抗。,可证，此法连接必满足相位平衡条件，实现正反馈。,三点式振荡电路组成法则（请查看flash动画 32）,二、三点式振荡器电路,(1)电路,图 3-2-2电容三点式振器电路,RB1
2、、RB2 和 RE：分压式偏置电阻；CC、CB、CE：旁路和隔直流电容；RC：集电极直流负载电阻；RL：输出负载电阻；L、C1、C2：并联谐振回路。,图 3-2-2电容三点式振器电路,(2)组成,可变增益器件：晶体管 T；相移网络：并谐；发射极：为两同性质容性电抗；集-基：感性电抗。,(3)讨论 起振与平衡,T 为可变增益器件，偏置电路设置合适 Q 点同时，随 vi 的增大产生自给偏置效应，加速放大器增益的下降。,图 3-2-4,其直流偏置电路如图 3-2-4 所示。刚起振时，发射结直流偏置为静态偏置电压，VBE0=VBEQ=VBB-IBQRB-IEQRE。,反馈 vi vi 一部分进入截止区
3、 iC为失真的脉冲波，其平均值 IC0 ICQ VBE0 增益 平衡,所以，振荡振幅增大时，加在发射结上的偏置电压将自静态值向截止方向移动，导致环路增益进一步下降，从而提高了振荡振幅的稳定性。,自给偏置效应（请查看flash动画 33）,2电感三点式振荡器电路,(1)电路与元件作用,(2)组成法则判断,三、电容三点式振荡电路的起振条件(相位与振幅),1等效电路以图 3-2-2(b)为例,推导环路增益 T(j)时，应将闭合环路断开。,(1)改画电路,断点左面加环路的输入电压 Vi(j),断点右边(与C2 并联)接入自断点向左看进去的阻抗 Zi,Re0：L、C1、C2 并联谐振回路的固有谐振电阻。
4、,Q0：固有品质因数。,(2)用混合 型等效电路表示,设 fosc fT(管子的特性频率)，忽略 rbb、ree 和 Cbc，得简化的等效电路：,由图 3-2-3 可见，在 处呈现的输入阻抗。,其中 Zi=RE/re/(1/jCbe)，re=26 mV/IEQ,令,且设,Z1,Z2,Z3,将 Z1、Z2、Z3 表达式代入，整理得,(3-2-2a),其中,式中，,谐振时满足虚部为 0，即 B=0，T(osc)=0,起振时满足 T(osc)1(gm A),可求得三点式振荡器的相位起振条件为,(3-2-3),讨论：,1振荡角频率 osc,振荡频率 osc 由相位起振条件决定，解(3-2-3)求得,(
5、3-2-5),osc 与 0(LC)有关，还与 gi(Ri)、gL(Re0、RL)有关，且 osc 0。,在实际电路中，一般满足,工程估算时，osc 0=(3-2-6),2振幅起振条件,工程估算时，令=osc 0，代入(3-2-4)式，即,(3-2-4),振幅起振条件可简化为,n 为电容分压比(p127)，上式改写为,若 gi，则由图 3-2-7 可见，n2gi 便是 gi 经电容分压器折算到集电极上的电导值。,图 3-2-7 推导 T(j)的等效电路,图 3-2-7 推导 T(j)的等效电路,讨论：为满足振幅起振条件，应增大 Av(0)和 kfv。,增大 kfv(=n)，n2gi 增大，Av
6、(0)减小；减小 kfv，虽提高 Av(0)，但回路增益 T(0)受限。故 n 取值应适中。,提高 ICQ，可以增大 gm，从而提高 Av(0)，但不宜过大，否则，gi(1/re=gm/)会过大，造成回路有载品质因数下降，影响频率稳定性。ICQ 一般取 1 5 mA。,结论：若振荡管 fT 5fosc，RL 又不太小(1 k)，且 n(两电容)取值适中，一般都满足起振条件。,分析表明，闭合环路不论何处断开，它们的振幅起振条件都是一样的。但断开点不同，主网络和反馈网络的组成就不同，相应的放大器增益和反馈系数也就不同。,若图 3-2-3(b)所示闭合环路在基极处开断，三极管接成共发组态。,图中用工
7、程估算法将 gib 和折算到集射极间，分别为gib 折算到集射极间的计算。,图 3-2-8在基极处开断的等效电路,折算到集射极间的计算,四、用工程估算法求起振条件,将闭合环路断开，画出开环等效电路。,求出固有谐振频率 0，并令osc 0。,将谐振回路的电导折算到集电极上，求放大器回路谐振时的增益和反馈系数，便可确定振幅起振条件。,3.2.2差分对管振荡电路,一、工作原理,T2 的集电极上外接 LC谐振回路，调谐在谐振频率上。其输出电压直接加到 T1管的基极上，形成正反馈。T2 管的基极和集电极直流同电位，必须限制 LC 两端的振荡电压(200 mV 左右)，防止 T2 管饱和。,振荡管进入截至
8、区实现内稳幅，使得回路有较高的有载品质因数，有利于提高频率稳定性。,二、求 T(j),1交流通路,2共集-共基等效电路,T1 管的基极电流 Ib1 在 T2 管的输入端产生的电压为：,其中，,T2 管输入端的等效阻抗,共集-共基级联电路的输入阻抗为,电路简化如图 3-2-10(d)所示。,三、确定振荡角频率,式中，C=C+Cbe/2,四、确定振幅起振条件,所以，,3.2.3举例,图 3-2-12(a),例 1：判断如图 3-2-12 所示交流通路能否满足相位平衡条件？,解：若 L、C3 串联支路呈感性，则符合相位平衡条件,条件：当 osc 时，L、C3 串联支路呈感性。,例 2：自己看。,(a
9、)(b)(c)图 3-2-13 例 3 电路(a)及串联和并联谐振回路的电抗特性曲线(b)(c),例 3：图 3-2-13 为三回路振荡器交流通路，f01，f02，f03 分别为三个回路的固有谐振频率，写出它们之间能满足相位平衡条件的两种关系式，并指出两种情况下振荡频率处在什么范围内。,解：已知串、并联谐振回路电抗特性曲线如图 3-2-13(b)、(c)所示。,(a)(b)(c)图 3-2-13 例 3 电路(a)及串联和并联谐振回路的电抗特性曲线(b)(c),串联回路中，0，X 0，呈感性；,0，X 0，呈容性。,并联回路中，0，X 0，呈容性；,0，呈感性。,(a)(b)(c),1若构成电容三点式电路,L1C1、L2C2 回路呈容性失谐，L3C3 回路呈感性失谐。,容性失谐：fosc f02；感性失谐：fosc f03。,2若构成电感三点式电路,L1C1、L2C2 回路呈感性失谐，L3C3 回路呈容性失谐。,感性失谐：fosc f01，fosc f03。,
