電容三點(diǎn)式振蕩器

1、電容三點(diǎn)式振蕩器LC正弦波振蕩器正弦波振蕩器教學(xué)目的教學(xué)目的掌握掌握LC并聯(lián)諧振特性；并聯(lián)諧振特性；掌握變壓器反饋式掌握變壓器反饋式LC正弦波振蕩器的分析判斷方法；正弦波振蕩器的分析判斷方法；掌握三點(diǎn)式振蕩電路的組成原則；掌握三點(diǎn)式振蕩電路的組成原則；掌握電容掌握電容電感三點(diǎn)式振蕩器的分析判斷方法；電感三點(diǎn)式振蕩器的分析判斷方法；理解電容理解電容電感電感三點(diǎn)式振蕩器的特點(diǎn)。三點(diǎn)式振蕩器的特點(diǎn)。 三點(diǎn)式振蕩電路的組成原則三點(diǎn)式振蕩電路的組成原則 1、變壓器反饋式、變壓器反饋式LC正弦波振蕩器的分析判斷方法；正弦波振蕩器的分析判斷方法；2、電容、電容電感三點(diǎn)式振蕩器的分析判斷方法。電感三點(diǎn)式振蕩器

2、的分析判斷方法。 選頻網(wǎng)絡(luò)采用選頻網(wǎng)絡(luò)采用LCLC諧振回路的反饋式正弦波振蕩諧振回路的反饋式正弦波振蕩器，稱為器，稱為L(zhǎng)CLC正弦波振蕩器，簡(jiǎn)稱正弦波振蕩器，簡(jiǎn)稱LCLC振蕩器。振蕩器。 LC LC振蕩器常用分立元件組成。產(chǎn)生的正弦信號(hào)振蕩器常用分立元件組成。產(chǎn)生的正弦信號(hào)的頻率較高（幾十千赫到的頻率較高（幾十千赫到1000兆赫左右）。兆赫左右）。LCLC振蕩振蕩器中的有源器件可以是三極管、場(chǎng)效應(yīng)管，也可以器中的有源器件可以是三極管、場(chǎng)效應(yīng)管，也可以是集成電路。按照反饋耦合網(wǎng)絡(luò)的不同，是集成電路。按照反饋耦合網(wǎng)絡(luò)的不同，LCLC振蕩器振蕩器可分為變壓器反饋式振蕩器和三點(diǎn)式振蕩器?？煞譃樽儔浩鞣?/p>

3、饋式振蕩器和三點(diǎn)式振蕩器。 一一. . 變壓器反饋式變壓器反饋式LCLC正弦波振蕩器正弦波振蕩器 變壓器反饋式振蕩器又稱互感耦合振蕩器。由諧變壓器反饋式振蕩器又稱互感耦合振蕩器。由諧振放大器和反饋網(wǎng)絡(luò)兩大部分組成。在這類振蕩器振放大器和反饋網(wǎng)絡(luò)兩大部分組成。在這類振蕩器中，中，LC并聯(lián)回路中的電感元件并聯(lián)回路中的電感元件L是變壓器的一個(gè)繞是變壓器的一個(gè)繞組，變壓器的另一個(gè)繞組則作為振蕩器的反饋網(wǎng)絡(luò)。組，變壓器的另一個(gè)繞組則作為振蕩器的反饋網(wǎng)絡(luò)。 電路電路 交流通路交流通路 CCeCbReR1R2V+VCCL1L2RL CVL1L2RL LL 1.組成組成 諧振放大器由晶體管、偏置電路、選頻網(wǎng)絡(luò)

4、諧振放大器由晶體管、偏置電路、選頻網(wǎng)絡(luò)LCLC組成。組成。C Cb b為隔直耦合電容，為隔直耦合電容，C Ce e為發(fā)射極旁路電容。通過為發(fā)射極旁路電容。通過L L2 2L L互感耦合，將互感耦合，將L L2 2上的反饋電壓加到放大器輸入端。通過上的反饋電壓加到放大器輸入端。通過L L1 1L L互感耦合，在負(fù)載互感耦合，在負(fù)載R RL L上得到正弦波輸出電壓。上得到正弦波輸出電壓。 2.相位條件相位條件 LCLC并聯(lián)電路在諧振時(shí)是純阻性的，并聯(lián)電路在諧振時(shí)是純阻性的，A A = 180= 180o o。相位平衡條件，必須要求相位平衡條件，必須要求F F = 180= 180o o。因此，與晶

5、體管集電。因此，與晶體管集電極相連的變壓器繞組端極相連的變壓器繞組端和與基極相連的繞組端點(diǎn)和與基極相連的繞組端點(diǎn)必須互必須互為異名端?；蛞胍粋€(gè)為異名端。或引入一個(gè)正反饋正反饋. . 共基接法中，共基接法中，A A = 0= 0o o，因此，為了滿足相位平，因此，為了滿足相位平衡條件，必須有衡條件，必須有F F = 0 = 0o o。 這樣，與集電極相連的這樣，與集電極相連的繞組端點(diǎn)繞組端點(diǎn)和與射極相連的繞組端點(diǎn)必須和與射極相連的繞組端點(diǎn)必須互為同互為同名端。名端。CCeCReR1R2V+VCCL1L2RLL b （1 1）相位條件）相位條件正反饋的正反饋的瞬時(shí)極性法瞬時(shí)極性法判斷：根判斷：根

6、據(jù)放大電路的組態(tài)（是共射極還是共基極；如果是據(jù)放大電路的組態(tài)（是共射極還是共基極；如果是集成運(yùn)放就要看反相輸入還是同相輸入），決定放集成運(yùn)放就要看反相輸入還是同相輸入），決定放大電路輸出端（集電極）和輸入端（基極或射極）大電路輸出端（集電極）和輸入端（基極或射極）所連接的變壓器繞組的端點(diǎn)應(yīng)為異名端還是同名端。所連接的變壓器繞組的端點(diǎn)應(yīng)為異名端還是同名端。 （2 2）振蕩頻率）振蕩頻率（3 3） 變壓器反饋式振蕩器的工作頻率不宜過低或變壓器反饋式振蕩器的工作頻率不宜過低或過高，一般應(yīng)用于中、短波段（幾十過高，一般應(yīng)用于中、短波段（幾十KHzKHz到幾十到幾十MHzMHz）。）。LCf210（2

7、2）調(diào)頻方便，調(diào)頻范圍較寬。）調(diào)頻方便，調(diào)頻范圍較寬。只要將諧振電容換只要將諧振電容換成一個(gè)可變電容器就可以實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)成一個(gè)可變電容器就可以實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)f0的要求，調(diào)頻的要求，調(diào)頻范圍較寬。范圍較寬。 （1 1）變壓器反饋式）變壓器反饋式LCLC振蕩電路利用變壓器作為正振蕩電路利用變壓器作為正反饋耦合元件，它的優(yōu)點(diǎn)是便于實(shí)現(xiàn)阻抗匹配，因反饋耦合元件，它的優(yōu)點(diǎn)是便于實(shí)現(xiàn)阻抗匹配，因此振蕩電路效率高、起振容易。此振蕩電路效率高、起振容易。但要注意變壓器繞但要注意變壓器繞組的主、次級(jí)單間的極性同名端不可接錯(cuò)，否則成組的主、次級(jí)單間的極性同名端不可接錯(cuò)，否則成為負(fù)反饋，電路就不起振。為負(fù)反饋，電路就不起振。

8、1. 1. 三點(diǎn)式振蕩電路的組成原則三點(diǎn)式振蕩電路的組成原則 三點(diǎn)式振蕩電路的一般形式三點(diǎn)式振蕩電路的一般形式 三點(diǎn)式：振蕩管的三個(gè)電極分別與振蕩回路中的三點(diǎn)式：振蕩管的三個(gè)電極分別與振蕩回路中的電容電容C C或電感或電感L L的三個(gè)點(diǎn)相連接。的三個(gè)點(diǎn)相連接。 X Xbebe與與X Xcece是同類電抗是同類電抗( (即同為容抗或感抗即同為容抗或感抗) )，則，則X Xcbcb與與X Xcece、X Xbebe為異類電抗為異類電抗 。 “射同基反射同基反”觀察到兩個(gè)電容或電感的抽頭接晶體管的發(fā)射極，觀察到兩個(gè)電容或電感的抽頭接晶體管的發(fā)射極，則正反饋條件一定滿足，也可以此作為判斷滿足相則正反饋

9、條件一定滿足，也可以此作為判斷滿足相位條件的依據(jù)。位條件的依據(jù)。若是場(chǎng)效應(yīng)管則滿足若是場(chǎng)效應(yīng)管則滿足: :“源同柵反源同柵反”的原則的原則 . .由此我們可以從三個(gè)角度去判斷三點(diǎn)式相位條件的由此我們可以從三個(gè)角度去判斷三點(diǎn)式相位條件的滿足情況滿足情況: :正反饋、三點(diǎn)式振蕩器的原則、正反饋、三點(diǎn)式振蕩器的原則、2.nfaC1C2iUfUoULL1L2iUfUoUCVV(a)(b)(1) (1) 電路結(jié)構(gòu)電路結(jié)構(gòu) 電路電路 交流通路交流通路 . .相位平衡條件的判斷相位平衡條件的判斷 X Xcbcb為為L(zhǎng) L，X Xbebe為為C C2 2，X Xcece為為C C1 1，故，故X Xbebe與

10、與X Xcece是同類電抗是同類電抗( (即同為容抗即同為容抗) )，則，則X Xcbcb與與X Xbebe、X Xcece為異類電抗。滿足三為異類電抗。滿足三點(diǎn)式振蕩器的組成原則，滿足相位平衡條件。點(diǎn)式振蕩器的組成原則，滿足相位平衡條件?；蛴盟矔r(shí)極性法判斷是否有正反饋，或或用瞬時(shí)極性法判斷是否有正反饋，或. .振蕩頻率振蕩頻率 LCf210 式中：式中：C C為為C C1 1、C C2 2的串聯(lián)等效電容，即的串聯(lián)等效電容，即 2.nfa . . 輸出波形好。由于反饋電壓取自電容輸出波形好。由于反饋電壓取自電容的兩端，的兩端，它對(duì)高次諧波的阻抗小，故回路中的高次諧波反饋它對(duì)高次諧波的阻抗小，故

11、回路中的高次諧波反饋很弱，因而輸出電壓中諧波成分很小，輸出波形好很弱，因而輸出電壓中諧波成分很小，輸出波形好 。 . .加大回路電容可提高振蕩頻率穩(wěn)定度。由于不穩(wěn)加大回路電容可提高振蕩頻率穩(wěn)定度。由于不穩(wěn)定電容（如管子的輸入和輸出電容）和外接的回路電容定電容（如管子的輸入和輸出電容）和外接的回路電容相并聯(lián)，所以適當(dāng)加大回路電容量，可減弱不穩(wěn)定電容相并聯(lián)，所以適當(dāng)加大回路電容量，可減弱不穩(wěn)定電容對(duì)振蕩頻率的影響，從而提高頻率穩(wěn)定度對(duì)振蕩頻率的影響，從而提高頻率穩(wěn)定度 。 . .振蕩頻率較高。若為外接回路電容，直接利用管子振蕩頻率較高。若為外接回路電容，直接利用管子的輸入和輸出電容作為回路電容，則

12、振蕩頻率可以很高，的輸入和輸出電容作為回路電容，則振蕩頻率可以很高，可達(dá)到幾百到上千兆赫但頻率不穩(wěn)定?？蛇_(dá)到幾百到上千兆赫但頻率不穩(wěn)定。 . .調(diào)整頻率不方便。因?yàn)槿敉ㄟ^改變某一電容來改調(diào)整頻率不方便。因?yàn)槿敉ㄟ^改變某一電容來改變振蕩頻率時(shí)，反饋系數(shù)也跟著改變，從而導(dǎo)致振蕩器變振蕩頻率時(shí)，反饋系數(shù)也跟著改變，從而導(dǎo)致振蕩器工作狀態(tài)的變化，因此這個(gè)電路只適于作固頻振蕩器；工作狀態(tài)的變化，因此這個(gè)電路只適于作固頻振蕩器； 在電路形式上改進(jìn)為改進(jìn)型電容三點(diǎn)式振蕩器在電路形式上改進(jìn)為改進(jìn)型電容三點(diǎn)式振蕩器F=C1/C2 電容三點(diǎn)式振蕩器的性能較好，但存在下述缺點(diǎn)：調(diào)電容三點(diǎn)式振蕩器的性能較好，但存在下

13、述缺點(diǎn)：調(diào)節(jié)頻率會(huì)改變反饋系數(shù)，管子的輸入電容節(jié)頻率會(huì)改變反饋系數(shù)，管子的輸入電容C Cieie(Cbe)(Cbe)和輸和輸出電容出電容Coe (Cce)Coe (Cce)對(duì)振蕩頻率的影響限制了振蕩頻率的對(duì)振蕩頻率的影響限制了振蕩頻率的提高。為此，設(shè)計(jì)出了改進(jìn)型電容三點(diǎn)式振蕩器，它有提高。為此，設(shè)計(jì)出了改進(jìn)型電容三點(diǎn)式振蕩器，它有串聯(lián)型和并聯(lián)型兩種。串聯(lián)型和并聯(lián)型兩種。VC1C2LC3ReRb2CbRb1Rc(a)UCCLC3C1C2CbeCceVCcb(b) 該電路的特點(diǎn)是在電感支路中串接一個(gè)容量較小的電容該電路的特點(diǎn)是在電感支路中串接一個(gè)容量較小的電容C3。此電路又稱為克拉潑電路。此電路又

14、稱為克拉潑電路。滿足滿足C C3 3C C1 1和和C C3 3 C C2 2與電容三點(diǎn)式振蕩器相比，克拉潑振蕩器僅在回路中多加與電容三點(diǎn)式振蕩器相比，克拉潑振蕩器僅在回路中多加一個(gè)與一個(gè)與L L串聯(lián)的電容串聯(lián)的電容C C3 3，串聯(lián)改進(jìn)型電容三點(diǎn)式振蕩器由此串聯(lián)改進(jìn)型電容三點(diǎn)式振蕩器由此得名。得名。 判斷克拉潑電路滿足振蕩的相位平衡條件。判斷克拉潑電路滿足振蕩的相位平衡條件。 031122fLCLCCieCie和和CoeCoe對(duì)對(duì)fofo幾乎無影響。這是由于幾乎無影響。這是由于fofo主要由小電容主要由小電容C3C3和和L L決定。調(diào)節(jié)決定。調(diào)節(jié)C C3 3改變振蕩頻率時(shí)，不影響反饋系數(shù)；改

15、變振蕩頻率時(shí)，不影響反饋系數(shù)；而調(diào)節(jié)反饋系數(shù)時(shí)，對(duì)振蕩頻率也無影響。換而言之，而調(diào)節(jié)反饋系數(shù)時(shí)，對(duì)振蕩頻率也無影響。換而言之，克拉波振蕩器的振蕩頻率與反饋系數(shù)可分別獨(dú)立調(diào)節(jié)，克拉波振蕩器的振蕩頻率與反饋系數(shù)可分別獨(dú)立調(diào)節(jié)，這就消除了電容三點(diǎn)式振蕩器的缺點(diǎn)。這就消除了電容三點(diǎn)式振蕩器的缺點(diǎn)。克拉波振蕩器雖然頻率穩(wěn)定高，但是在波段內(nèi)輸出幅度克拉波振蕩器雖然頻率穩(wěn)定高，但是在波段內(nèi)輸出幅度不均勻，波段覆蓋系數(shù)小，因此只適合于作固頻振蕩器。不均勻，波段覆蓋系數(shù)小，因此只適合于作固頻振蕩器。F=C1/C2 為克服克拉波振蕩器的缺點(diǎn)，可采用圖所示的并聯(lián)改進(jìn)為克服克拉波振蕩器的缺點(diǎn)，可采用圖所示的并聯(lián)改進(jìn)型

16、電容三點(diǎn)式振蕩器。該振蕩器又稱為西勒振蕩器，它型電容三點(diǎn)式振蕩器。該振蕩器又稱為西勒振蕩器，它與克拉波振蕩器不同之處僅存在于回路電感與克拉波振蕩器不同之處僅存在于回路電感L L兩端并聯(lián)兩端并聯(lián)了一個(gè)可變電容，仍了一個(gè)可變電容，仍滿足固定滿足固定C C3 3C C1 1和和C C3 3 C C2 2通常通常,C3、C4為同一數(shù)量級(jí)的電容，故回路總電容為同一數(shù)量級(jí)的電容，故回路總電容CC3+C4。西勒電路的振蕩頻率為西勒電路的振蕩頻率為03412()fL CCF=C1/C2 VC1C2LC3ReRb2CbRb1RcC2C4(a)UCCLC3C1C2CbeCceVC4(b) 與克拉潑電路相比，西勒電

17、路不僅頻率穩(wěn)定性與克拉潑電路相比，西勒電路不僅頻率穩(wěn)定性高，輸出幅度穩(wěn)定，頻率調(diào)節(jié)方便，而且振蕩頻率高，輸出幅度穩(wěn)定，頻率調(diào)節(jié)方便，而且振蕩頻率范圍寬，振蕩頻率高，因此，是目前應(yīng)用較廣泛的范圍寬，振蕩頻率高，因此，是目前應(yīng)用較廣泛的一種三點(diǎn)式振蕩電路。一種三點(diǎn)式振蕩電路。 (1) (1) 電路結(jié)構(gòu)電路結(jié)構(gòu) 電路電路 交流通路交流通路 CCeCbReRb1Rb2VL1 CVL1L2L2 +VCC . .相位平衡條件的判斷相位平衡條件的判斷 X Xcbcb為為C C，X Xbebe為為L(zhǎng) L2 2，X Xcece為為L(zhǎng) L1 1，故，故X Xbebe與與X Xcece是同類電抗是同類電抗( (即同

18、即同為感抗為感抗) )，則，則X Xcbcb與與X Xbebe、X Xcece為異類電抗。滿足三點(diǎn)式振蕩器為異類電抗。滿足三點(diǎn)式振蕩器的組成原則，滿足相位平衡條件。的組成原則，滿足相位平衡條件。或用瞬時(shí)極性法判斷是否有正反饋，或或用瞬時(shí)極性法判斷是否有正反饋，或. .振蕩頻率振蕩頻率 LCf210 式中：式中：L LL L1 1L L2 22 2M M（M M為為L(zhǎng) L1 1和和L L2 2間的互感，不間的互感，不考慮互感時(shí)考慮互感時(shí)M M0 0）。）。 2.nfa . . 振蕩波形較差。由于反饋電壓取自振蕩波形較差。由于反饋電壓取自L2的兩端，的兩端，它對(duì)高次諧波的阻抗大，故對(duì)它對(duì)高次諧波的阻抗大，故對(duì)LC回路中的高頻諧波反回路中的高頻諧波反饋較強(qiáng)，因而輸出電壓中諧波成分多，輸出波形差饋較強(qiáng)，因而輸出電壓中諧波成分多，輸出波形差 。 . . 振蕩頻率較低。由于振蕩頻率較低。由于L1和和L2的分布電容及管子的分布電容及管子的輸出、輸入電容分別并聯(lián)在的輸出、輸入電容分別并聯(lián)在L1和和L2的兩端，使的