1、6.6 6.6 反馈型反馈型LCLC振荡器线路振荡器线路 按照按照反馈网络的反馈网络的不同分为不同分为：互感互感耦合振荡器耦合振荡器 三端式三端式振荡器振荡器 6.6.1 6.6.1 互感耦合振荡器互感耦合振荡器 互感互感耦合振荡器是依靠线圈之间的互感耦合实现耦合振荡器是依靠线圈之间的互感耦合实现正反馈的，耦合线圈同名端的正确位置的放置，选正反馈的，耦合线圈同名端的正确位置的放置，选择合适的耦合量择合适的耦合量M M，使之满足振幅起振条件很重要。，使之满足振幅起振条件很重要。根据根据振荡回路是在集电极电路、基极电路和发射极振荡回路是在集电极电路、基极电路和发射极电路分为：电路分为：调调集集电路
2、电路、调基电路调基电路和和调射电路调射电路。以单个以单个晶体管作为晶体管作为放大电路，放大电路，以以LCLC分立元件作为分立元件作为选频网络的反馈型振荡器，可以用来产生几十选频网络的反馈型振荡器，可以用来产生几十K K到几到几百百M M的正弦信号。的正弦信号。互感耦合调集振荡器高频输出稳定，幅度较大，谐波分量较小。互感耦合调基、调发电路振荡频带较宽，振幅比较平稳。晶体管与振荡回路做部分耦合（基极与发射极之间的输入阻抗较低，为避免影响Q值）缺点：由于分布电容的存在，在频率较高时，难于缺点：由于分布电容的存在，在频率较高时，难于作出稳定性较高的变压器。作出稳定性较高的变压器。互感耦合振荡器优缺点：
3、优点：在调整反馈（改变M）时，基本上不影响振荡频率 因此他们的工作频率不易过高，一般应用于中、短波波段（300K30MHz）。三端式振荡器三端式振荡器 三端式LC振荡器是经常采用的一类振荡电路，其工作频率在几MHz到几百MHz，频率稳定度也比耦合振荡电路要高，约为 量级。431010 三三个电抗元件构成了决定个电抗元件构成了决定振荡振荡频率的并联振荡回路，频率的并联振荡回路，同时也构成了正反馈所需的同时也构成了正反馈所需的反馈网络。反馈网络。三端式振荡器的原理电路三端式振荡器的原理电路构成LC振荡器的基本原则LC 振振荡荡器器又又称称为为三三点点式式振振荡荡器器,其其基基本本电电路路结结构构如
4、如右右图图所所示示,即即晶晶体体 三三极极管管的的三三个个电电极极分分别别于于三三个个电电抗抗元元 件件 X1,X2,X3相相连连接接.X1,X2,X3可可以以是是 电电感感也也可可以以是是电电容容,但但电电路路在在构构造造上上 必必须须满满足足以以下下基基本本原原则则:1 1为为了了满满足足正正反反馈馈的的相相位位条条件件,反反馈馈电电路路必必须须使使晶晶体体管管的的交交流流瞬瞬时时电电压压极极性性的的相相位位关关系系满满足足:bev为正时cev为负 bev为负时cev为正 即:bev与cev反相 bevcevI要要求求电电抗抗 X1与与 X2具具有有相相同同的的电电抗抗特特性性。即即 X1
5、与与 X2或或者者 同同为为电电感感元元件件,或或同同为为电电容容元元件件 2 X1,X2,X3构构成成谐谐振振回回路路,当当回回路路谐谐振振时时应应满满足足谐谐振振条条件件:X1+X2+X3=0,|X1+X2|=|X3|表明表明三个电抗元件不可能全为电感与电三个电抗元件不可能全为电感与电容容,而是由两种性质的电抗所组成而是由两种性质的电抗所组成.由由上上所所述述可可得得结结论论:晶晶体体管管发发射射极极所所接接的的两两个个电电抗抗元元件件性性质质相相同同,而而不不与与发发 射射极极相相接接的的回回路路元元件件,其其电电抗抗性性质质与与前前者者相相反反.振振荡荡频频率率满满足足:|X1+X2|
6、=|X3|许多变形的三端式LC振荡电路，X1、X2和X3往往不是单一的电抗元件，而是可以由不同符号的电抗元件组成。但是，多个不同符号的电抗元件构成的复杂电路在频率一定时，可以等效为一个电感或电容。根据等效电抗是否具备上述三端式LC振荡器电路相位平衡判断原则的条件，便可判明该电路是否起振。注注：为了便于记忆，可以将此原则具体化，即凡是：为了便于记忆，可以将此原则具体化，即凡是与晶体管发射极相联的电抗必须是同性质的电抗，而与晶体管发射极相联的电抗必须是同性质的电抗，而不与发射极相联的另一电抗的性质必须与其相反。不与发射极相联的另一电抗的性质必须与其相反。三端式三端式振荡器构成的法则归纳为：振荡器构
7、成的法则归纳为：“cece，bebe同抗件，同抗件，cbcb反抗件反抗件”。此法则可迅速判断振荡电路组成是否合。此法则可迅速判断振荡电路组成是否合理，能否起振理，能否起振。简单记忆简单记忆“射同余异射同余异”于是可以得到两种基本电路形式：于是可以得到两种基本电路形式：电感反馈振荡器电感反馈振荡器电容反馈振荡器电容反馈振荡器场效应管“源同余异”典型例题：典型例题：从相位条件出发，判断下图电路是否可从相位条件出发，判断下图电路是否可能振荡。能振荡。解：解：高频等效高频等效高频等效高频等效高频等效高频等效三三端式振荡器端式振荡器有多种形式，主要有：有多种形式，主要有：电感三端式，又电感三端式，又称称
8、哈特莱振荡器哈特莱振荡器(Hartley)Hartley)；电容三端式，又称电容三端式，又称考毕兹振荡器考毕兹振荡器(Coplitts)(Coplitts)；串联型改进电容三端式，又称克拉泼振荡器串联型改进电容三端式，又称克拉泼振荡器(Clapp)(Clapp)；并联型改进电容三端式，又称西勒振荡器并联型改进电容三端式，又称西勒振荡器(Selier)(Selier)。电感反馈式三端振荡电感反馈式三端振荡电路电路1 1、电感反馈式三端振荡电路（哈特莱振荡器）、电感反馈式三端振荡电路（哈特莱振荡器）（a a）原理电路）原理电路（b b）等效电路）等效电路注注：F F不可太大，也不可太小，通常不可太
9、大，也不可太小，通常1/31/31/81/8若是理想耦合，则若是理想耦合，则:电感反馈电感反馈三端振荡电路三端振荡电路的振荡频率为：的振荡频率为：（6.6.26.6.2）其中其中M M为两个电感线圈间互感。为两个电感线圈间互感。在工程上一般采用估算反馈系数的大小，即不考虑晶在工程上一般采用估算反馈系数的大小，即不考虑晶体管的影响，体管的影响，电感电感反馈反馈三端振荡电路的反馈系数为：三端振荡电路的反馈系数为：哈特莱电路的优点：哈特莱电路的优点：振荡振荡波形不好，因为反馈电压是在电感上波形不好，因为反馈电压是在电感上获得，而获得，而电感对高次谐波呈高阻抗，因此对高次谐波电感对高次谐波呈高阻抗，因
10、此对高次谐波的反馈的反馈较强，使波形失真大；较强，使波形失真大；电感反馈三点电路的振荡频率不能做得太高，电感反馈三点电路的振荡频率不能做得太高，这这是是因为频率太高，因为频率太高，L L太小且分布参数的影响太太小且分布参数的影响太大；大；调整调整电容电容C C的大小来改变频率时，反馈系数的大小来改变频率时，反馈系数不会受不会受到到影响。影响。哈特莱电路哈特莱电路的缺点的缺点：分布参数影响反馈系数，频率越高，影响越严重，分布参数影响反馈系数，频率越高，影响越严重，可能无法起振。可能无法起振。2 2、电容反馈电容反馈式三端振荡电路（考毕兹振荡器）式三端振荡电路（考毕兹振荡器）（a a）原理电路）原
11、理电路（b b）等效电路）等效电路电容反馈式三端振荡电容反馈式三端振荡电路电路电容反馈电容反馈三端振荡电路三端振荡电路的振荡频率为：的振荡频率为：在工程上一般采用估算反馈系数的大小，即不在工程上一般采用估算反馈系数的大小，即不考虑晶体管的影响，考虑晶体管的影响，电容反馈三端振荡电路的电容反馈三端振荡电路的反馈系数为：反馈系数为：注：注：F F不可太大，也不可太小，通常不可太大，也不可太小，通常1/31/31/81/8考毕兹电路的优点：考毕兹电路的优点：高次谐波容易通过低阻抗的电容支路回到发射极，高次谐波容易通过低阻抗的电容支路回到发射极，谐波反馈减弱，输出谐波分量减少，振荡谐波反馈减弱，输出谐
12、波分量减少，振荡波形好波形好;工作频率可以做得较高，可直接利用振荡管的工作频率可以做得较高，可直接利用振荡管的输输出出、输入电容作为回路的振荡电容。它的工作频输入电容作为回路的振荡电容。它的工作频率可率可做到做到 几十几十MHzMHz到几百到几百MHzMHz的甚高频波段范围。的甚高频波段范围。考毕兹电路的缺点：考毕兹电路的缺点：解：振荡频率为：解：振荡频率为：平衡条件：平衡条件：并联振荡回路电纳与频率关系并联振荡回路电纳与频率关系讨论：讨论：分析：分析：只要只要满足三点式组成满足三点式组成法则法则“射同余异射同余异”,该该振荡器振荡器就可能就可能正常工作正常工作。并联振荡电路阻抗随工作。并联振
13、荡电路阻抗随工作频率不同呈现不同性质：频率不同呈现不同性质：振荡频率的表达式为振荡频率的表达式为:其中其中:3 3、串联型改进电容、串联型改进电容三三端端振荡器振荡器(克拉泼电路克拉泼电路)（a a）原理电路）原理电路（b b）等效电路）等效电路串联型改进电容三端振荡串联型改进电容三端振荡电路电路振荡频率为：振荡频率为：克拉泼电路的优点：克拉泼电路的优点：克拉泼电路克拉泼电路的的缺缺点点：窄带或固定频带应用窄带或固定频带应用4 4、并联型改进电容、并联型改进电容三三端端振荡器振荡器(西勒电路西勒电路)（a a）原理电路）原理电路（b b）等效电路）等效电路并联型改进电容三端振荡并联型改进电容三
14、端振荡电路电路 波段波段覆盖率宽，其波段覆盖系数为覆盖率宽，其波段覆盖系数为1.61.61.81.8；工作波段工作波段内输出内输出波形随频率变化波形随频率变化平缓（输出平缓（输出稳定）。稳定）。其回路等效其回路等效电容电容:振荡振荡频率频率:西西勒电路在实际中用得较多。如：电视机的高频勒电路在实际中用得较多。如：电视机的高频头，集成高频谐振电路。头，集成高频谐振电路。分析：分析：本题是一西勒振荡器。在分析振荡器的工作频本题是一西勒振荡器。在分析振荡器的工作频率时，采用工程处理方法，用回路的谐振频率代替工率时，采用工程处理方法，用回路的谐振频率代替工作频率，由于谐振回路与晶体管之间耦合很小（接入
15、作频率，由于谐振回路与晶体管之间耦合很小（接入系数小），所以近似计算工作频率的误差很小。系数小），所以近似计算工作频率的误差很小。解：解：因此因此：6.7 6.7 振荡器振荡器的频率稳定问题的频率稳定问题 评价振荡器的主要两个指标，评价振荡器的主要两个指标，即：即：准确度准确度与与稳定度稳定度。绝对频率绝对频率准确度：准确度：（6.7.16.7.1）相相对对频率频率准确度：准确度：（6.7.26.7.2）物理意义：在外界物理意义：在外界条件发生变化的情况下条件发生变化的情况下，振荡，振荡器器的实际工作频率与标称频率间的实际工作频率与标称频率间的偏差的偏差的变化的变化最小。最小。根据根据所指定的
16、时间间隔不同，频率稳定度可所指定的时间间隔不同，频率稳定度可分为：分为：长期稳定度：长期稳定度：指以几天或几个月计。取决于电路元指以几天或几个月计。取决于电路元件件的老化特性；的老化特性；短期稳定度：短期稳定度：指指一天一天以内以小时、分、秒计。主要以内以小时、分、秒计。主要与温度变化，电源电压变化和电路参与温度变化，电源电压变化和电路参数的不稳定性有关；数的不稳定性有关；瞬时稳定度：瞬时稳定度：指以秒或毫秒计。由频率指以秒或毫秒计。由频率源内部噪声源内部噪声而引起的频率而引起的频率起伏。起伏。频率稳定度频率稳定度的定量表示法的定量表示法其中：n为测量次数方均根值法：指定时间间隔内，测得各频率
17、准确度与其平均值的偏差的方均根值来表征。niinffffn121为第i次（）所测得的相对频率稳定度1in iff为n个测量数据的平均值ff 有源有源器件的器件的参数：外界因素的影响使得有源器件参数：外界因素的影响使得有源器件的工作状态有所改变，引起振荡频率的变化。的工作状态有所改变，引起振荡频率的变化。影响振荡频率的有如下三种因素：影响振荡频率的有如下三种因素：振荡振荡回路回路参数参数L L与与C C：由于外界因素的影响使：由于外界因素的影响使LCLC产生微小的变量，引起振荡频率的变化。产生微小的变量，引起振荡频率的变化。（6.7.56.7.5）回路电阻回路电阻r r：r r越小，回路越小，回
18、路Q Q值越高，因而频率稳值越高，因而频率稳定度也越高；反之，频率稳定度越低。定度也越高；反之，频率稳定度越低。提高振荡器提高振荡器稳定频率稳定频率的措的措施：施：减小温度的变化，可将振荡器放在恒温槽内减小温度的变化，可将振荡器放在恒温槽内；采；采用温度补偿方法，即采用正用温度补偿方法，即采用正、负温度系数不同的、负温度系数不同的L L、C C，抵消，抵消 L L、C C；使用优质材料的；使用优质材料的LCLC元件。元件。减小电源的变化，采用二次稳压电源供电；或者减小电源的变化，采用二次稳压电源供电；或者振荡器采取单独供电。振荡器采取单独供电。减小减小湿度和大气压力的影响以及湿度和大气压力的影
19、响以及减小减小电磁场电磁场对对频频率的影响，通常将振荡器密封率的影响，通常将振荡器密封起来进行屏蔽。起来进行屏蔽。消除消除机械振动的影响机械振动的影响 通常通常可加橡皮垫圈作减振器。可加橡皮垫圈作减振器。减小负载的影响，在振荡器和下级电路之间加减小负载的影响，在振荡器和下级电路之间加缓缓冲器；采取冲器；采取克拉泼或西勒电路，减弱克拉泼或西勒电路，减弱晶体管晶体管与振与振荡回路之间耦合，使折算到回路内的有源器件参荡回路之间耦合，使折算到回路内的有源器件参数数减小；提高振荡回路标准性和品质因数等。减小；提高振荡回路标准性和品质因数等。实际的克拉波电路123121323C C CCC CC CC C
20、3333211CCCCCC振荡回路总电容：所以振荡频率由C3和L决定312fLC对电容三端式振荡电路的改进13CC 23CC C3的作用：把L与C1C2分开，使反馈系数仅取决于C1C2 的比值，振荡频率则由L和C3决定。优点：减弱了晶体管与振荡回路之间的耦合，提高了频稳度；不稳电容与C1C2并联，基本不影响振荡频率。C3越小，频稳度越高，起振越困难。故，C3不可无限制的减小。缺点：不适合于作波段振荡器。波段振荡器要求在一段区间内振荡频率可变,且振荡幅值保持不变。由于克拉泼电路在改变振荡频率时需调节C3,C3改变,环路增益发生变化,从而使振荡幅值也发生变化。西勒电路1234121323C C CCCC CC CC C343433211CCCCCCCC振荡回路总电容：3412()fL CC振荡频率：振幅比较稳定，调谐范围很宽。由于C4 与L并联,所以C4的大小不影响回路的接入系数。如果使C3固定,通过变化C4来改变振荡频率,则在振荡频率变化时环路增益基本保持不变,从而使输出振幅稳定。作业：6-56-66-96-11
