第5章(3)電感三點(diǎn)式振蕩器、改進(jìn)型電容三點(diǎn)式

1、第第5 5章章 正弦波振蕩器正弦波振蕩器 (3)電感三點(diǎn)式振蕩器、改進(jìn)型電容三點(diǎn)式電感三點(diǎn)式振蕩器、改進(jìn)型電容三點(diǎn)式5.5 三點(diǎn)式振蕩器三點(diǎn)式振蕩器 5.5.3 電感三點(diǎn)式振蕩器電感三點(diǎn)式振蕩器哈特萊振蕩器哈特萊振蕩器5.5.4 電容三點(diǎn)式與電感三點(diǎn)式振蕩器比較電容三點(diǎn)式與電感三點(diǎn)式振蕩器比較5.5.5 改進(jìn)型電容三點(diǎn)式振蕩器改進(jìn)型電容三點(diǎn)式振蕩器作業(yè)：作業(yè)：P182 5.10 5.155.5.3 5.5.3 電感三點(diǎn)式振蕩器電感三點(diǎn)式振蕩器哈特萊哈特萊振蕩器振蕩器 電感三點(diǎn)式振蕩器電路如圖所示。電感三點(diǎn)式振蕩器電路如圖所示。 是從是從L2取得的取得的,故稱為電感反饋三點(diǎn)式振蕩器。通常故稱為電

2、感反饋三點(diǎn)式振蕩器。通常L1、L2同繞在一個(gè)骨架同繞在一個(gè)骨架上，它們之間存在著互感，且耦合系數(shù)上，它們之間存在著互感，且耦合系數(shù)M1。fU電感三點(diǎn)式等效電路電感三點(diǎn)式等效電路 下面利用下面利用基爾霍夫基爾霍夫定律列出定律列出網(wǎng)孔方程網(wǎng)孔方程來分析其振蕩條件來分析其振蕩條件. .由圖由圖 (c)列出列出I電流回路方程：電流回路方程：0)()(12IIMjIILjIGcbbie012010121121122ICjMjLjLjILjMjILjMjIMjLjILjGIGGGMjIMjLjIMjILjGcbcoeboeiemcbie5.5.190121121121122CjMjLjLjLjMjLjMj

3、MjLjLjGGGGMjMjLjMjLjGDoeoeiemie( I 回路回路 )（Ib回路）回路）（Ic回路）回路）令上面方程組系數(shù)行列式令上面方程組系數(shù)行列式 D D 的的虛部等于零虛部等于零，整理后得，整理后得0 1 2122121MLLCCMLLGGoeie所以，得到所以，得到221212 21MLLGGCMLLoeieg5.5.20 可見，可見，g略低于回路諧振角頻率略低于回路諧振角頻率0，且振蕩頻率與晶且振蕩頻率與晶體管參數(shù)有關(guān)體管參數(shù)有關(guān)。通常情況下有。通常情況下有2212122MLLGGMLLCoeie故故LCg15.5.21（電容三點(diǎn)式的頻率是略（電容三點(diǎn)式的頻率是略高于回路

4、諧振角頻率。）高于回路諧振角頻率。）式中式中 L=L1+L2+2M （同名端在異側(cè)推出（同名端在異側(cè)推出-M） 為求起振條件，可令方程組的系數(shù)行列式為求起振條件，可令方程組的系數(shù)行列式 D D 的的實(shí)部等于實(shí)部等于0 0，即，即022221222oeoeiemieGLMMLMLGGGGML可得振蕩平衡條件可得振蕩平衡條件:MLMLGMLMLGGieoem12215.5.22因此起振條件是因此起振條件是: MLMLGMLMLGggieoemm1221min5.5.23故起振條件可寫成：故起振條件可寫成：1212F NNMLMLUUofieoemmgFgFgg1min5.5.245.5.25 至于

5、反饋系數(shù)的選取，為兼顧振蕩的振蕩波形，通至于反饋系數(shù)的選取，為兼顧振蕩的振蕩波形，通常常 取取F=0.10.5。（考畢茲電路。（考畢茲電路F=0.011）5.5.4 5.5.4 電容三點(diǎn)式與電感三點(diǎn)式振蕩器比較電容三點(diǎn)式與電感三點(diǎn)式振蕩器比較電容三點(diǎn)式電容三點(diǎn)式: 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)： 1.輸出波形好，接近于正弦波；輸出波形好，接近于正弦波； 2.因晶體管的輸入輸出電容與回路電容并聯(lián)，可因晶體管的輸入輸出電容與回路電容并聯(lián)，可 適當(dāng)增加回路電容提高穩(wěn)定性；適當(dāng)增加回路電容提高穩(wěn)定性； 3.工作頻率可以做得較高（利用極間電容）工作頻率可以做得較高（利用極間電容） 缺點(diǎn)：調(diào)整頻率困難，起振困難。缺點(diǎn)：調(diào)整

6、頻率困難，起振困難。電感三點(diǎn)式：電感三點(diǎn)式： 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)： 起振容易，調(diào)整方便；起振容易，調(diào)整方便； 缺點(diǎn)：輸出波形不好，在頻率較高時(shí)，不易起振。缺點(diǎn)：輸出波形不好，在頻率較高時(shí)，不易起振。ieoeieoemmFggFgCCgCCgg12112min電感三點(diǎn)式起振條件電感三點(diǎn)式起振條件 振蕩頻率振蕩頻率電容三點(diǎn)式起振條件電容三點(diǎn)式起振條件 振蕩頻率振蕩頻率LCMLLGGCMLLoeieg12 2122121（實(shí)際會略高）（實(shí)際會略高）ieoeieoemmFggFgNNgNNgg11221minLCCGCGLCoeieg1121（實(shí)際會略低）（實(shí)際會略低）5.5.5 5.5.5 改進(jìn)型電容三點(diǎn)式

7、振蕩器改進(jìn)型電容三點(diǎn)式振蕩器 前面研究的三種振蕩器，其振蕩頻率前面研究的三種振蕩器，其振蕩頻率不僅取決于不僅取決于LCLC回回路路參數(shù)，還與晶體管的內(nèi)部參數(shù)參數(shù)，還與晶體管的內(nèi)部參數(shù)(Goe、Gie、Coe、Cie)有關(guān)，有關(guān)，而晶體管的參數(shù)又隨環(huán)流溫度、電源電壓的變化而變化，因而晶體管的參數(shù)又隨環(huán)流溫度、電源電壓的變化而變化，因此其頻率穩(wěn)定度不高。以電容三點(diǎn)式為例，如圖所示此其頻率穩(wěn)定度不高。以電容三點(diǎn)式為例，如圖所示,Cie和和Coe分別與回路電容并聯(lián)，其振蕩頻率可近似寫成分別與回路電容并聯(lián)，其振蕩頻率可近似寫成)()(12121ieoeieoegCCCCCCCCL 如何減小晶體管電容如何

8、減小晶體管電容Coe、Cie對頻率的影響呢？對頻率的影響呢？5.5.261.加大回路電容加大回路電容C1和和C2的值，但它限制了振蕩頻率的提高，的值，但它限制了振蕩頻率的提高，同時(shí)為確保同時(shí)為確保的不變，減小了的不變，減小了L的值，隨之帶來的值，隨之帶來Q值下降，使值下降，使振蕩幅度下降甚至停振。這種方法只適用于頻率不高的場合。振蕩幅度下降甚至停振。這種方法只適用于頻率不高的場合。2.同時(shí)減小接入系數(shù)同時(shí)減小接入系數(shù)pce和和pbe，而又不改變反饋系數(shù)，這就是，而又不改變反饋系數(shù)，這就是圖所示的克拉潑圖所示的克拉潑(Clapp)振蕩器。振蕩器。這種電路就是在這種電路就是在L支路中串支路中串接一

9、個(gè)可變的小電容器接一個(gè)可變的小電容器C3，所以又叫做串聯(lián)型電容三點(diǎn)式反所以又叫做串聯(lián)型電容三點(diǎn)式反饋振蕩器饋振蕩器，它是在電容三點(diǎn)式的基礎(chǔ)上進(jìn)行了改進(jìn)它是在電容三點(diǎn)式的基礎(chǔ)上進(jìn)行了改進(jìn)。晶體管電容晶體管電容Coe、Cie 對振蕩對振蕩頻率的影響頻率的影響考畢茲考畢茲 克拉潑振蕩器克拉潑振蕩器Coe、Cie只影只影響響C1、C2,對諧對諧振回路影響很振回路影響很小。小。所以可采用電容三點(diǎn)式的分析方法。所以可采用電容三點(diǎn)式的分析方法。3231, CCCC故故LCg105.5.27式中式中3323121321CCCCCCCCCCC5.5.2830g1 LC5.5.29 可見，可見，g只取決于只取決于

10、L、C3，而與而與C1、C2基本無關(guān)基本無關(guān)。于是于是可以增加可以增加C1、C2(不必減小電感不必減小電感L)以減小晶體管極間電容對頻以減小晶體管極間電容對頻率的影響率的影響，提高了頻率穩(wěn)定度提高了頻率穩(wěn)定度，改變改變C3即可改變振蕩頻率而即可改變振蕩頻率而不影響反饋系數(shù)不影響反饋系數(shù)，改變改變C C1 1、C C2 2可調(diào)節(jié)反饋系數(shù)而不會影響振可調(diào)節(jié)反饋系數(shù)而不會影響振蕩頻率蕩頻率。 起振條件可以用式起振條件可以用式5.5.18來得出，問題是如何求得來得出，問題是如何求得gL，由下圖所示。由下圖所示?？死瓭娬袷幤鞯钠鹫駰l件克拉潑振蕩器的起振條件ieLoeieLoemmFgggFgCCggCC

11、gg12112min5.5.1813323213232)()(CCCCCCCCCCCpce故故021300022021002312111QLCLQLCLQCCpggcepL因而起振條件為：因而起振條件為：ieoemmgCCQLCgCCgg210213012min而基本放大器諧振時(shí)增益為：而基本放大器諧振時(shí)增益為：LoemuogggA集電極接入系數(shù)為：集電極接入系數(shù)為：(1)(1)若若C C1 1gL(分路作用增強(qiáng)分路作用增強(qiáng)) (gm)min 難于起振難于起振; Auo振蕩幅度減小振蕩幅度減小 (2)若若C3 0gL (gm)min 難于起振難于起振; Auo 振蕩幅度減小振蕩幅度減小 (3)

12、若若Q0 gL (gm)min 易于起振。易于起振。 Auo 振蕩幅度增大振蕩幅度增大 頻率穩(wěn)定性提高頻率穩(wěn)定性提高 克拉潑振蕩器存在的問題是當(dāng)增大克拉潑振蕩器存在的問題是當(dāng)增大C1和減小和減小C3時(shí)引起振蕩幅度下降時(shí)引起振蕩幅度下降，難于起振難于起振。原因在于。原因在于pce下降，使得下降，使得gL增大，因?yàn)樵龃?，因?yàn)間L和和03成正比，解決這成正比，解決這一矛盾，一矛盾，可以保持可以保持C3不變不變，而在電感而在電感L兩端并聯(lián)一個(gè)小的可變電容兩端并聯(lián)一個(gè)小的可變電容，用以用以改變振蕩頻率改變振蕩頻率。這就是西勒這就是西勒(Seiler)振蕩器振蕩器。 由由5.5.31和和5.5.32式可見

13、：式可見： 因?yàn)橐驗(yàn)镃4與與L并聯(lián)，所以又成為并聯(lián)，所以又成為并聯(lián)型并聯(lián)型電容三點(diǎn)式振蕩器，電容三點(diǎn)式振蕩器，即即西勒西勒振蕩器。如下圖所示。振蕩器。如下圖所示?？死瓝芸死瓝?西勒振蕩器的原理圖西勒振蕩器的原理圖由于由于C C1 1、C C2 2遠(yuǎn)大于遠(yuǎn)大于C C4 4，所以回路電容，所以回路電容3432141111CCCCCCC430g1 CCL5.5.33 再看起振條件，利用式再看起振條件，利用式5.5.18，ieLoemmgCCggCCgg2112min 將圖將圖 (a)再變換一下，再變換一下，如下圖所示，求出如下圖所示，求出gL，即，即CCCCCCCCCCpce5.5.34LQCCgpgpceL002312115.5.35西勒振蕩器的起振條件：西勒振蕩器的起振條件： pce與與C4無關(guān)，改變無關(guān)，改變C4不會影響不會影響pce，也不會影響，也不會影響gL； C40gL(gm)min利于起振利于起振; Auo振蕩幅度增加振蕩幅度增加 這樣，這樣， Auo的增加可以的增加可以補(bǔ)償補(bǔ)償由于由于頻率增加頻率增加引起的引起的gm下降下降，使振蕩使振蕩幅度下降幅度下降，使振蕩，使振蕩幅度變化不大幅度變化不大。因此，作為波段振。因此，作為波段振蕩器的波段覆蓋可以