三點式振蕩電路一課件

3.2

LC正弦波振蕩器

LC正弦波振蕩器：采用LC諧振回路作為相移網(wǎng)絡(luò)的振蕩器。

種類：變壓器耦合振蕩電路三點式振蕩電路和差分對管振蕩電路。3.2.1

三點式振蕩電路一、電路組成法則圖3-2-1

三點式振蕩的原理電路

1．電路

兩種基本類型三點式振蕩器的原理電路(交流通路)。

2．組成法則

交流通路中，晶體管的三個極與諧振回路的三個引出端相連接。其中，與發(fā)射極相接的為兩個同性質(zhì)電抗，接在集-基間的為異性電抗。

可證，此法連接必滿足相位平衡條件，實現(xiàn)正反饋。三點式振蕩電路組成法則（請查看flash動畫32）二、三點式振蕩器電路

(1)電路圖3-2-2電容三點式振器電路

RB1、RB2和RE：分壓式偏置電阻；CC、CB、CE：旁路和隔直流電容；RC：集電極直流負(fù)載電阻；RL：輸出負(fù)載電阻；

L、C1、C2

：并聯(lián)諧振回路。圖3-2-2電容三點式振器電路

(2)組成

可變增益器件：晶體管T；相移網(wǎng)絡(luò)：并諧；發(fā)射極：為兩同性質(zhì)容性電抗；集-基：感性電抗。(3)討論——

起振與平衡

T為可變增益器件，偏置電路設(shè)置合適Q點同時，隨vi的增大產(chǎn)生自給偏置效應(yīng)，加速放大器增益的下降。圖3-2-4其直流偏置電路如圖

3-2-4所示。剛起振時，發(fā)射結(jié)直流偏置為靜態(tài)偏置電壓，VBE0=

VBEQ=VBB

-IBQRB-IEQRE。反饋→vi↑→vi一部分進(jìn)入截止區(qū)→iC為失真的脈沖波，其平均值IC0

>ICQ→VBE0↓→增益↓→平衡

所以，振蕩振幅增大時，加在發(fā)射結(jié)上的偏置電壓將自靜態(tài)值向截止方向移動，導(dǎo)致環(huán)路增益進(jìn)一步下降，從而提高了振蕩振幅的穩(wěn)定性。自給偏置效應(yīng)（請查看flash動畫33）2．電感三點式振蕩器電路(1)電路與元件作用(2)組成法則判斷

交流通路圖3-2-6三、電容三點式振蕩電路的起振條件(相位與振幅)1．等效電路[以圖

3-2-2(b)為例]

推導(dǎo)環(huán)路增益T(j)

時，應(yīng)將閉合環(huán)路斷開。(1)改畫電路

圖3-2-3

對應(yīng)圖3-2-2電路的交流通路斷點左面加環(huán)路的輸入電壓Vi(j)斷點右邊(與C2

并聯(lián))接入自斷點向左看進(jìn)去的阻抗Zi

Re0：

L、C1、C2

并聯(lián)諧振回路的固有諧振電阻。Q0：固有品質(zhì)因數(shù)。(2)用混合

型等效電路表示設(shè)fosc<<fT

(管子的特性頻率)，忽略rbb

、ree

和Cbc，得簡化的等效電路：

(a)

(b)圖3-2-3

對應(yīng)圖3-2-2電路的交流通路由圖3-2-3可見，在

×

處呈現(xiàn)的輸入阻抗。其中Zi=RE//re//(1/jCbe)，re=26mV/IEQ令且設(shè)則反饋電壓Vf(j)

為：(Z1、Z2

串與Z3并)Z1Z2Z3所以(3-2-1)將Z1、Z2、Z3

表達(dá)式代入，整理得(3-2-2a)

其中式中，

諧振時滿足虛部為0，即B=0，T(osc)=0

起振時滿足T(osc)>1

(gm>A)可求得三點式振蕩器的相位起振條件為

(3-2-3)振幅起振條件為

(3-2-4)討論：1．振蕩角頻率osc

振蕩頻率osc

由相位起振條件決定，解(3-2-3)求得(3-2-5)式中，

：LC回路總電容，

：固有諧振角頻率。

osc

與0(LC)有關(guān)，還與gi

(Ri)、gL

(

Re0、RL)有關(guān)，且osc>0

。在實際電路中，一般滿足

工程估算時，osc

0=

(3-2-6)2．振幅起振條件

工程估算時，令

=osc

0

，代入(3-2-4)式，即

(3-2-4)振幅起振條件可簡化為設(shè)(3-2-7)n為電容分壓比(p127)，上式改寫為gm>(3-2-8a)或

(3-2-8b)

若

gi>>

，則由圖3-2-7可見，n2gi便是gi

經(jīng)電容分壓器折算到集電極上的電導(dǎo)值。

因而回路諧振時集電極上的總電導(dǎo)為(

+n2gi)，gm

除以這個總電導(dǎo)就是回路諧振時放大器的電壓增益Av(0)*，而n則是反饋網(wǎng)絡(luò)(C1、組成)的反饋系數(shù)kfv

。這樣，式(3-2-8b)又可表示為Av(0)kfv

>1圖3-2-7推導(dǎo)T(j)的等效電路圖3-2-7推導(dǎo)T(j)的等效電路

討論：為滿足振幅起振條件，應(yīng)增大Av(0)

和kfv

。

①

增大kfv(=n)

，n2gi

增大，Av(0)

減小；減小kfv

，雖提高

Av(0)，但回路增益T(0)受限。故n取值應(yīng)適中。

②

提高ICQ，可以增大gm，從而提高Av(0)

，但不宜過大，否則，gi(1/re=gm/)會過大，造成回路有載品質(zhì)因數(shù)下降，影響頻率穩(wěn)定性。ICQ一般取

15mA。

(a)

(b)圖3-2-3

對應(yīng)圖3-2-2電路的交流通路

結(jié)論：若振蕩管fT

>5fosc，RL又不太小(>1k)，且n(兩電容)取值適中，一般都滿足起振條件。

分析表明，閉合環(huán)路不論何處斷開，它們的振幅起振條件都是一樣的。但斷開點不同，主網(wǎng)絡(luò)和反饋網(wǎng)絡(luò)的組成就不同，相應(yīng)的放大器增益和反饋系數(shù)也就不同。

(a)

(b)圖3-2-3

對應(yīng)圖3-2-2電路的交流通路

若圖3-2-3(b)所示閉合環(huán)路在基極處開斷，三極管接成共發(fā)組態(tài)。圖中用工程估算法將gib

和折算到集射極間，分別為gib

折算到集射極間的計算。圖3-2-8在基極處開斷的等效電路折算到集射極間的計算

四、用工程估算法求起振條件

①將閉合環(huán)路斷開，畫出開環(huán)等效電路。②

求出固有諧振頻率0，并令osc

0。

③將諧振回路的電導(dǎo)折算到集電極上，求放大器回路諧振時的增益和反饋系數(shù)，便可確定振幅起振條件。3.2.2差分對管振蕩電路

一、工作原理

T2的集電極上外接LC諧振回路，調(diào)諧在諧振頻率上。其輸出電壓直接加到T1管的基極上，形成正反饋。T2管的基極和集電極直流同電位，必須限制LC兩端的振蕩電壓(200mV左右)，防止T2管飽和。

振蕩管進(jìn)入截至區(qū)實現(xiàn)內(nèi)穩(wěn)幅，使得回路有較高的有載品質(zhì)因數(shù)，有利于提高頻率穩(wěn)定性。

二、求

T(j)

1．交流通路

2．共集-共基等效電路

T1管的基極電流Ib1在T2管的輸入端產(chǎn)生的電壓為：

其中，

T2管輸入端的等效阻抗

共集-共基級聯(lián)電路的輸入阻抗為

電路簡化如圖3-2-10(d)所示。

三、確定振蕩角頻率式中，C

=C+Cbe/2

四、確定振幅起振條件所以，3.2.3

舉例圖3-2-12(a)

例

1：判斷如圖

3-2-12所示交流通路能否滿足相位平衡條件？

解：若L、C3串聯(lián)支路呈感性，則符合相位平衡條件條件：當(dāng)

osc>

時，

L、C3

串聯(lián)支路呈感性。例2：自己看。(a)

(b)

(c)圖3-2-13例3電路(a)及串聯(lián)和并聯(lián)諧振回路的電抗特性曲線

(b)(c)

例3：圖3-2-13為三回路振蕩器交流通路，f01，f02，

f03

分別為三個回路的固有諧振頻率，寫出它們之間能滿足相位平衡條件的兩種關(guān)系式，并指出兩種情況下振蕩頻率處在什么范圍內(nèi)。解：已知串、并聯(lián)諧振回路電抗特性曲線如圖

3-2-13(b)、(c)所示。(a)

(b)

(c)圖3-2-13例3電路(a)及串聯(lián)和并聯(lián)諧振回路的電抗特性曲線

(b)(c)串聯(lián)回路中，>0，X>0，呈感性；

<0，X<0，呈容性。并聯(lián)回路中，

>0，X<0，呈容性；

<0，X>0，呈感性。(a)

(b)

(c)1．若構(gòu)成電容三點式電路

L1C1、L2C2回