1、第九讲第九讲 LC三点式振荡器三点式振荡器8/5/2022 11:16 AM第3章 正弦波振荡器1LC三点式三点式振荡电路振荡电路一一 构成构成LC振荡器的基本原则振荡器的基本原则二二 电容反馈三点式振荡器电容反馈三点式振荡器三三 电感电感反馈反馈三点式振荡器三点式振荡器四四 两种改进型的电容反馈振荡器两种改进型的电容反馈振荡器第九讲第九讲 LC三点式振荡器三点式振荡器8/5/2022 11:16 AM第3章 正弦波振荡器2 beu ceuILC三点式振荡三点式振荡 器器1.构成构成LC振荡器的基本原则振荡器的基本原则三点式振荡电路第九讲第九讲 LC三点式振荡器三点式振荡器8/5/2022 1
2、1:16 AM第3章 正弦波振荡器3并联谐振的电抗特性曲线并联谐振的电抗特性曲线串联谐振的电抗特性曲线串联谐振的电抗特性曲线例题4.3或3.6图第九讲第九讲 LC三点式振荡器三点式振荡器8/5/2022 11:16 AM第3章 正弦波振荡器4一些常见振荡器的高频电路一些常见振荡器的高频电路判断它们是由哪种基本线路判断它们是由哪种基本线路演变而来的演变而来的(d)Cbc(a)(b)(c)(e)(f)几种常见振荡器的高频电路几种常见振荡器的高频电路 第九讲第九讲 LC三点式振荡器三点式振荡器8/5/2022 11:16 AM第3章 正弦波振荡器5LECRb1Rb2ReCeCbC2C1Lc电容反馈三
3、点式振荡器电容反馈三点式振荡器(Colpitts Oscillators)(Colpitts Oscillators)1 1.电电路路结结构构C1C2L+uce-+ube -(1)直流等效电路直流等效电路(2)交流等效电路交流等效电路第九讲第九讲 LC三点式振荡器三点式振荡器8/5/2022 11:16 AM第3章 正弦波振荡器6C1C2L且且由由于于mfeoeiegyCCCC ,12 (即即忽忽略略ci与与beu的的相相移移)而而回回路路线线圈圈的的损损 耗耗及及负负载载用用Lg 等等效效 1 1,反反馈馈系系数数 F|F|=cebeuu =1211CjiCji =21CC 2 2,放放大大
4、器器的的放放大大倍倍数数|uoA|因因为为|uoA|=beceuu 而而 gugubemce ieFLoegkggg2 C2C1LgiegLgoegmube+uce-+ube-iC1LgiegLgmubegoe+ube-i+uce-C2+uce-C2LC1gLgoegmubek2Fgie+ube-i2.2.起振条件分析起振条件分析第九讲第九讲 LC三点式振荡器三点式振荡器8/5/2022 11:16 AM第3章 正弦波振荡器7C1C2L其其中中ieFgk2为为ieg折折合合到到放放大大器器输输出出端端的的等等效效电电阻阻,而而21CCkF 为为折折合合系系数数.FCCuukgkugucebeF
5、ieFceiebe 21222ieFLoemmuogkgggggA2 代代入入起起振振条条件件:1 FAuo)(112212LoeiemFieFLoemggCCgCCgkgkggg 有有C2C1LgiegLgoegmube+uce-+ube-iC1LgiegLgmubegoe+ube-i+uce-C2+uce-C2LC1gLgoegmubek2Fgie+ube-iFgFggoim1第九讲第九讲 LC三点式振荡器三点式振荡器8/5/2022 11:16 AM第3章 正弦波振荡器8C1LgiegLgmubegoe+ube-i+uce-C2即即令令 bebeuuFA 的的相相位位差差为为 0 0 2
6、221be11111CjgLjCjgCjgLjCjgguguieieieLoebem 222111111CjgLjCjgCjgLjCjggguuieieieLoembebe 令令上上式式虚虚部部为为零零,可可得得:所所以以有有:LCCCgggLCLoeie1)(121 其其中中2121CCCCC 3.振荡频率：振荡频率：一般可以利用相位平衡条件求解一般可以利用相位平衡条件求解第九讲第九讲 LC三点式振荡器三点式振荡器8/5/2022 11:16 AM第3章 正弦波振荡器9Demo04电容三端式振荡器.ms10 调节R2电阻，观察起振 调节反馈系数，观察振荡情况第九讲第九讲 LC三点式振荡器三点
7、式振荡器8/5/2022 11:16 AM第3章 正弦波振荡器10ECL1L2CRb1Rb2CbCeReL1L2C(1 1)电电路路结结构构 其其交交流流等等效效电电路路及及起起振振时时的的小小信信号号高高频频电电路路如如右右下下图图所所示示+uce-+ube-iL2L1CgLgoegmubek2Fgie+ube-+uce-i电感三点式振荡器电感三点式振荡器第九讲第九讲 LC三点式振荡器三点式振荡器8/5/2022 11:16 AM第3章 正弦波振荡器11（2 2）起振条件分析起振条件分析:忽忽略略ieg对对回回路路的的影影响响时时,反反馈馈系系数数为为:FcebekMLiMLiuuF )()
8、(12即即:MLMLkFF 12 RguuAmbeceuoL1L2C+uce-+ube-iL2L1CgLgoegmubek2Fgie+ube-+uce-iieFLoegkggR21 电感三点式振荡器电感三点式振荡器由由起起振振条条件件 1 FAuo 有有:)(1LoeFieFmggkgkg 第九讲第九讲 LC三点式振荡器三点式振荡器8/5/2022 11:16 AM第3章 正弦波振荡器12L1L2C(3 3)振振荡荡频频率率令令bebeuujFjA )()(的的虚虚部部为为零零 即即 可可 求求 出出 振振 荡荡 频频 率率:LC1)MLL(g)gg(LC1221ieLoe 而其中而其中:ML
9、LL221 一一般般LC10 而而当当1LLMK21 时时.有有0 L2L1CgLgoegmubek2Fgie+ube-+uce-+uce-+ube-ii电感三点式振荡器电感三点式振荡器第九讲第九讲 LC三点式振荡器三点式振荡器8/5/2022 11:16 AM第3章 正弦波振荡器13Demo:04电感三端式振荡器.ms10例3-1：如图所示电路，改正图中的错误 第九讲第九讲 LC三点式振荡器三点式振荡器8/5/2022 11:16 AM第3章 正弦波振荡器14例3-1：如图所示电路，改正图中的错误 第九讲第九讲 LC三点式振荡器三点式振荡器8/5/2022 11:16 AM第3章 正弦波振荡
10、器15线路简单，易起振。线路简单，易起振。电容三点式振荡器的频率调节范围一般比电感三点电容三点式振荡器的频率调节范围一般比电感三点式频率调节范围小。式频率调节范围小。电感反馈振荡器：反馈系数的改变可通过改变线圈抽头位置实现，但振荡频率比较低，产生振荡波形不如电容三点式振荡器。电容反馈振荡器：反馈系数改变必须改变C1与C2的比值，振荡频率较高，振荡波形较好。电容三点式与电感三点式振荡器各有优缺点电容三点式与电感三点式振荡器各有优缺点第九讲第九讲 LC三点式振荡器三点式振荡器8/5/2022 11:16 AM第3章 正弦波振荡器16差分对管振荡器 T1 和和 T2 为差分对管，其中为差分对管，其中
11、 T2 管的集电极外接管的集电极外接 LC 谐振回路，谐振回路，调谐在振荡频率上，谐振回路上调谐在振荡频率上，谐振回路上的输出电压直接加到了的输出电压直接加到了 T1 管的管的基极上，形成正反馈。基极上，形成正反馈。LC谐振回路保证了两管基谐振回路保证了两管基极直流同电位，同时也使极直流同电位，同时也使 T2 管管的集电极和基极直流同电位，的集电极和基极直流同电位，T2 管工作在临界饱和状态。管工作在临界饱和状态。因此，因此，LC 回路两端的振荡回路两端的振荡电压振幅就不能太大，一般为电压振幅就不能太大，一般为200mV 左右。左右。第九讲第九讲 LC三点式振荡器三点式振荡器8/5/2022
12、11:16 AM第3章 正弦波振荡器17第九讲第九讲 LC三点式振荡器三点式振荡器8/5/2022 11:16 AM第3章 正弦波振荡器18频频率率稳稳定定:在在各各种种外外界界条条件件发发生生变变化化的的情情况况下下,要要求求实实际际工工作作频频率率与与指指定定频频率率的的偏偏差差最最小小.频频率率稳稳定定在在数数量量上上常常用用频频率率偏偏差差来来表表示示:绝绝对对偏偏差差:01fff ,相相对对偏偏差差:0011011ffffffff 其其中中:1f为为实实际际工工作作频频率率,0f为为指指定定频频率率定定义义:频频率率稳稳定定度度=tff 1即即在在一一定定时时间间间间隔隔t 内内,频
13、频率率的的相相对对偏偏差差.一一般般按按时时间间的的长长短短不不同同,通通常常可可分分为为三三种种频频率率稳稳定定度度:长长期期稳稳定定度度:一一般般指指几几天天或或几几个个月月 短短期期稳稳定定度度:指指一一天天内内,以以小小时时,分分,秒秒计计.瞬瞬时时稳稳定定度度:一一般般以以秒秒或或毫毫秒秒计计.振荡器的频率稳定度振荡器的频率稳定度第九讲第九讲 LC三点式振荡器三点式振荡器8/5/2022 11:16 AM第3章 正弦波振荡器194.3 振荡器的频率稳定性振荡器的频率稳定性二二,振振荡荡器器的的稳稳频频原原理理 放大器放大器LC选频选频 反馈网络反馈网络A Z F 1 1,频频率率不不
14、稳稳定定的的原原 因因由由于于振振荡荡器器的的频频率率是是由由相相位位平平衡衡条条件件决决定定的的,即即0 FZA 其其中中 :A 为为正正向向转转移移导导纳纳ic1ui的的相相角角 :Z 为为L LC C回回路路阻阻抗抗ZL的的相相角角 F:为为反反馈馈系系数数oiuu 的的相相角角 uiic1ZLuouf)(FAZ Z)(FA 0 1 由由右右图图可可以以看看出出,由由Z 和和-(FA )两两条条曲曲线线的的交交点点便便决决定定了了振振荡荡器器的的振振荡荡频频率率1 因因而而凡凡是是能能引引起起交交点点变变化化的的因因素素都都会会引引起起振振荡荡频频率率的的变变化化。第九讲第九讲 LC三点
15、式振荡器三点式振荡器8/5/2022 11:16 AM第3章 正弦波振荡器204.3 振荡器的频率稳定性振荡器的频率稳定性Z)(FA 0 1 定定 性性 分分 析析1 1,外外界界因因素素仅仅使使谐谐振振回回路路固固 有有频频率率0 变变化化,即即Z )(000曲曲 线线 平平 移移)(111 在在这这种种情情况况下下有有:10 0 1 o 1 01/LC 0由构成回路的电感由构成回路的电感L和电容和电容C决定决定,它不但要考虑回它不但要考虑回路的线圈电感、调谐电容和反馈电路元件外路的线圈电感、调谐电容和反馈电路元件外,还应考虑并还应考虑并在回路上的其它电抗在回路上的其它电抗,如晶体管的极间电
16、容如晶体管的极间电容,后级负载电容后级负载电容(或电感或电感)等。设回路电感和电容的总变化量分别为等。设回路电感和电容的总变化量分别为L、C,则由则由 可得可得001()2LCLC 所以，回路电感、电容的稳定度将影响振荡器的频率稳定度所以，回路电感、电容的稳定度将影响振荡器的频率稳定度第九讲第九讲 LC三点式振荡器三点式振荡器8/5/2022 11:16 AM第3章 正弦波振荡器212 2 谐谐振振回回路路的的品品质质因因数数 Q 变变化化 1 1 QQ1 选频回路的选频回路的Q值越大，值越大，z随随 增加而增加而下降的下降的斜率就越大，振荡器的频率稳定度也就越高。斜率就越大，振荡器的频率稳定
17、度也就越高。第九讲第九讲 LC三点式振荡器三点式振荡器8/5/2022 11:16 AM第3章 正弦波振荡器22 3 3 -(FA )的的变变化化当当-(FA )变变化化 1)(曲曲线线上上下下平平稳稳FA 1 1 A+F的绝对值越小，频率稳定度就越高。的绝对值越小，频率稳定度就越高。通常振荡器工作频率越高，由于晶体管的高频效应，通常振荡器工作频率越高，由于晶体管的高频效应，A的绝对值越大。的绝对值越大。F主要是由基极输入电阻引起的，输入电阻对回路的主要是由基极输入电阻引起的，输入电阻对回路的加载越重，反馈系数越大，加载越重，反馈系数越大，F的值也越大的值也越大。第九讲第九讲 LC三点式振荡器
18、三点式振荡器8/5/2022 11:16 AM第3章 正弦波振荡器23Z)(FA 0 1 0 1 1 1 QQ1 1 o 1 1 故故可可看看出出提提高高频频率率稳稳定定度度的的方方法法:值值增增大大减减少少减减少少QFA)(0 第九讲第九讲 LC三点式振荡器三点式振荡器8/5/2022 11:16 AM第3章 正弦波振荡器24三三,振振荡荡器器的的稳稳频频措措施施提提高高回回路路元元件件 L,C 的的标标准准性性,而而温温度度是是引引起起元元件件 L,C 变变化化的的主主要要原原因因,电电感感 L 和和电电容容 C 随随温温度度变变化化的的大大小小通通常常用用温温度度系系数数来来表表示示.电
19、电感感:TLLL ;电电容容:TCCC L LC C 振振荡荡回回路路的的温温度度系系数数:)(210CLfTff 可可见见回回路路中中的的电电感感和和电电容容元元件件应应选选用用温温度度系系数数小小的的元元件件,另另外外还还可可采采用用温温度度补补偿偿的的方方法法1.提高振荡器回路的标准性提高振荡器回路的标准性第九讲第九讲 LC三点式振荡器三点式振荡器8/5/2022 11:16 AM第3章 正弦波振荡器25三三,振振荡荡器器的的稳稳频频措措施施2 2,减减少少晶晶体体管管对对振振荡荡频频率率的的影影响响 极极 间间 电电 容容oeieCC,对对o 的的 影影 响响,加大回路总电容加大回路总
20、电容,晶体管以部分接入方式接入回路晶体管以部分接入方式接入回路（CLAPP 或或 SEILOR）工工作作点点及及内内部部状状态态的的变变化化,对对A 和和F 的的影影响响,可可通通过过稳稳定定工工作作点点及及相相位位补补偿偿方方法法.第九讲第九讲 LC三点式振荡器三点式振荡器8/5/2022 11:16 AM第3章 正弦波振荡器26三三,振振荡荡器器的的稳稳频频措措施施3 3,减减 少少 负负 载载 的的 影影 响响后后级级是是振振荡荡器器作作用用的的负负载载 ,负负载载对对振振荡荡器器频频率率的的影影响响 负负载载阻阻抗抗的的变变化化会会引引起起谐谐振振回回路路 o 和和 QL L的的变变化
21、化 QL L的的下下降降更更易易受受到到 A 和和 F 等等因因素素的的影影响响 减减少少后后级级负负载载影影响响的的方方法法有有:减减弱弱与与负负载载之之间间的的藕藕合合,振振荡荡器器后后接接缓缓冲冲器器.第九讲第九讲 LC三点式振荡器三点式振荡器8/5/2022 11:16 AM第3章 正弦波振荡器27LC1C2C3RLBA1 1 Clapp Oscilltor 右右图图为为 Clapp 振振荡荡器器的的实实际际电电路路和和等等效效电电路路,它它是是在在原原电电容容三三点点式式振振荡荡器器中中,用用 L,C3的的串串联联电电路路代代替替原原来来的的 L 而而构构成成,C3和和 L 的的串串
22、联联电电路路在在振振荡荡频频率率上上等等效效为为一一个个电电感感,仍仍属属于于电电容容反反馈馈型型电电路路,振振荡荡回回路路的的总总电电容容为为:3211111CCCC 由于一般由于一般 C1,C2取值较大取值较大,即即 C1,C2C3 所以有所以有:3CC 振振荡荡频频率率：311LCLC ECRLLC2C3C1Rb1Rb2CbReRcAB两种改进型的电容反馈振荡器两种改进型的电容反馈振荡器第九讲第九讲 LC三点式振荡器三点式振荡器8/5/2022 11:16 AM第3章 正弦波振荡器28LC1C2C3RLBA而而电电压压反反馈馈系系数数:21CCuuFcebe 另外另外,由于由于 C1,C
23、2只是整个振荡回路的一部分只是整个振荡回路的一部分,晶体管是以部晶体管是以部 分接入方式与回路联接分接入方式与回路联接,减弱了晶体管与回路之间的藕合。减弱了晶体管与回路之间的藕合。如如果果设设回回路路 L 两两端端的的等等效效负负载载为为RL,则则折折合合到到集集电电极极回回路路做做为为集集电电极极负负载载电电阻阻 RL:LLLRpRCCR221)(可可见见接接入入系系数数为为131CCCCp 很很小小,且且 voL1ARpC 有有可可能能不不满满足足振振荡荡条条件件(不不利利于于起起振振)RL第九讲第九讲 LC三点式振荡器三点式振荡器8/5/2022 11:16 AM第3章 正弦波振荡器29
24、LC1C2C3C4AB2 2.S Se ei il lo or r O Os sc ci il ll la at to or r其其振振荡荡频频率率为为:)(1)(1434CCLCCL 其其中中33211111CCCCC 而而电电压压反反馈馈系系数数:21CCuuFcebe 保保持持不不变变,又又因因 RL的的接接入入系系数数为为:321111111CCCCCCp 13CC 由由于于 C3为为固固定定值值,所所以以p值值 不不变变（即即与与调调谐谐电电容容 C4无无 关关）,所所以以在在波波段段内内振振幅幅比比 较较稳稳定定,且且调调谐谐范范围围比比较较宽宽,实实际际中中常常用用于于宽宽波波段段工工作作系系 统统中中.
