三点式振荡电路一课件

3.2

LC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、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→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

交流通路图3-2-6三、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

图3-2-3

对应图3-2-2电路的交流通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。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：

(a)

(b)图3-2-3

对应图3-2-2电路的交流通路由图3-2-3可见，在

×

处呈现的输入阻抗。其中Zi=RE//re//(1/jCbe)，re=26mV/IEQ令且设则反馈电压Vf(j)

为：(Z1、Z2

串与Z3并)Z1Z2Z3所以(3-2-1)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)振幅起振条件为

(3-2-4)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(3-2-5)式中，

：LC回路总电容，

：固有谐振角频率。

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设(3-2-7)n为电容分压比(p127)，上式改写为gm>(3-2-8a)或

(3-2-8b)

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。

因而回路谐振时集电极上的总电导为(

+n2gi)，gm

除以这个总电导就是回路谐振时放大器的电压增益Av(0)*，而n则是反馈网络(C1、组成)的反馈系数kfv

。这样，式(3-2-8b)又可表示为Av(0)kfv

>1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

。

①

增大kfv(=n)

，n2gi

增大，Av(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。

②

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

15mA。

(a)

(b)图3-2-3

对应图3-2-2电路的交流通路

结论：若振荡管fT

>5fosc，RL又不太小(>1k)，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。

(a)

(b)图3-2-3

对应图3-2-2电路的交流通路

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

①将闭合环路断开，画出开环等效电路。②

求出固有谐振频率0，并令osc

0。

③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(200mV左右)，防止T2管饱和。

振荡管进入截至区实现内稳幅，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)

(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，X>0，呈感性。(a)

(b)

(c)1．若构成电容三点式电路

L1C1、L2C2回