LC振荡电路

LC正弦波振荡电路
LC正弦波振荡电路与RC桥式正弦波振荡电路的组成原则在本质上是相同的，只是选频网络采用LC电路。

在LC振荡电路中，当f=f0时，放大电路的放大倍数数值最大，而其余频率的信号均被衰减到零；引入正反馈后，使反馈电压作为放大电路的输入电压，以维持输出电压，从而形成正弦波振荡。

由于LC正弦波振荡电路的振荡频率较高，所以放大电路多采用分立元件电路。

一、LC谐振回路的频率特性
LC正弦波振荡电路中的选频网络采用LC并联网络，如图所示。

图(a)为理想电路，无损耗，谐振频率为
（推导过程如下）
公式推导过程：
电路导纳为
令式中虚部为零，就可求出谐振角频率
式中Q为品质因数
当Q>>1时，，所以谐振频率
将上式代入，得出
当f=f0时，电抗
当Q>>1时，，代入，整理可得
在信号频率较低时，电容的容抗()
很大，网络呈感性；在信号频率较高时，电感的
感抗()很大，网络呈容性；只有当f=f0时，
网络才呈纯阻性，且阻抗最大。

这时电路产生电
流谐振，电容的电场能转换成磁场能，而电感的
磁场能又转换成电场能，两种能量相互转换。

实际的LC并联网络总是有损耗的，各种损耗等
效成电阻R，如图(b)所示。

电路的导纳为
回路的品质因数
（推导过程如下）公式推导过程：
电路导纳为
令式中虚部为零，就可求出谐振角频率
式中Q为品质因数
当Q>>1时，，所以谐振频率
将上式代入，得出
当f=f0时，电抗
当Q>>1时，，代入，整理
可得
上式表明，选频网络的损耗愈小，谐振频率相同时，电容容量愈小，电感数值愈大，品质因数愈大，将使得选频特性愈好。

当f=f0时，电抗（推导过程如下）公式推导过程：
电路导纳为
令式中虚部为零，就可求出谐振角频率
式中Q为品质因数
当Q>>1时，，所以谐振频率
将上式代入，得出
当f=f0时，电抗
当Q>>1时，，代入，整理可得
当网络的输入电流为I0时，电容和电感的电流约为QI o。

根据式，可得适用于频率从零到无穷大时LC并联网络电抗的表达式Z=1/Y，其频率特性如下图所示。

Q值愈大，曲线愈陡，选频特性愈好。

若以LC并联网络作为共射放大电路
的集电极负载，如右图所示，则电路的电
压放大倍数
根据LC并联网络的频率特性，当f=f0
时，电压放大倍数的数值最大，且无附加
相移（原因）。

对于其余频率的信号，电
压放大倍数不但数值减小，而且有附加相
移。

电路具有选频特性，故称之为选频放
大电路。

若在电路中引入正反馈，并能用
反馈电压取代输入电压，则电路就成为正
弦波振荡电路。

根据引入反馈的方式不
同，LC正弦波振荡电路分为变压器反馈
式、电感反馈式和电容反馈式三种电路。

二、变压器反馈式振荡电路
1.工作原理
引入正反馈最简单的方法是采用变压器反馈方式，如图（7114）所示，用反馈电压取代输入电压，得到变压器反馈式振荡电路。

电路分析：
★观察电路，存在放大电路、选频网络、正反馈网络以及用晶体管的非线性特性所实现的稳幅环节四个部分；
★判断放大电路能否正常工作，图中放大电路是典型的工作点稳定电路，可以设置合适的静态工作点；
★交流通路如图所示，交流信号传递过程中无开路或短路现象，电路可以正常放大；
★采用瞬时极性法判断电路是否满足相位平衡条件（具体做法）。

如图所示电路表明，变压器反馈式振荡电路中放大电路的输入电
阻是放大电路负载的一部分，因此
与
相互关联。

一般情况下，
只要合理选择变压器原、副边线圈的匝数比以及其它电路参数，电路很容易满足幅值条件。

2.振荡频率及起振条件
振荡频率
其中，
起振条件
其中，
3.优缺点
变压器反馈式振荡电路易于产生振荡，输出电压的波形失真不大，应用范围广泛。

但是由于输出电压与反馈电压靠磁路耦合，因而耦合不紧密，损耗较大。

并且振荡频率的稳定性不高。

三、电感反馈式振荡电路
1.电路组成
为了克服变压器反馈式振荡
电路中变压器原边线圈和副边线
圈耦合不紧密的缺点，可将变压
器反馈式振荡电路的N1和N2合
并为一个线圈，如右图所示，为
了加强谐振效果，将电容C跨接
在整个线圈两端，便得到电感反
馈式振荡电路。

2.工作原理
★观察电路它包含了放大电路、选频网络、反馈网络和非线性元件（晶体管）四个部分，而且放大电路能够正常工作。

★用瞬时极性法判断电路是否满足正弦波振荡的相位条件：断开反馈，加频率为f0的输入电压，给定其极性，判断出从N2上获得的反馈电压极性与输入电压相同，故电路满足正弦波振荡的相位条件，各点瞬时极性如上图所示。

★只要电路参数选择得当，电路就可满足幅值条件，而产生正弦波振荡。

如下图所示为电感反馈式振荡电路的交流通路，原边线圈的三个端分别接在晶体管的三个极，故称电感反馈式振荡电路为电感三点式电路。

3.振荡频率及起振条件
振荡频率
反馈系数
起振条件
4.优缺点
电感反馈式振荡电路中N2与N1之间耦合紧密，振幅大，易起振；当C采用可变电容时，可以获得调节范围较宽的振荡频率，最高振荡频率可达几十MHz。

由于反馈电压取自电感，对高频信号具有较大的电抗，反馈信号中含有较多的高次谐波分量，输出电压波形不好
四、电容反馈式振荡电路
1.电路组成
为了获得较好的输出电压波
形，若将电感反馈式振荡电路中的
电容换成电感，电感换成电容，并
在转换后将两个电容的公共端接
地，且增加集电极电阻R c，就可得
到电容反馈式振荡电路，如右图所
示。

因为两个电容的三个端分别接
在晶体管的三个极，故也称为电容
三点式电路。

2.工作原理
★根据正弦波振荡电路的判断方法，观察如上图所示电路，包含了放大电路、选频网络、反馈网络和非线性元件（晶体管）四个部分；
★放大电路能够正常工作；
★断开反馈，加频率为f0的输入电压，给定其极性，判断出从C2上所获得的反馈电压极性与输入电压相同，故电路弦波振荡的相位条件，各点瞬时极性如图所示。

★只要电路参数选择得当，电路就可以满足幅值条件，而产生正弦波振荡。

3.振荡频率及起振条件
振荡频率
反馈系数
起振条件
4.优缺点
电容反馈式振荡电路的输出电压波形
好，但若用改变电容的方法来调节振荡频
率，则会影响电路的反馈系数和起振条件；
而若用改变电感的方法来调节振荡频率，则
比较困难；常用在固定振荡频率的场合。

在
振荡频率可调范围不大的情况下，可采用如
右图所示电路作为选频网络。

5.稳定振荡频率的措施
若要提高电容反馈式振荡电路的频率，要减小C1、C2的电容量和L的电感量。

实际上，当C1和C2减小到一定程度时，晶体管的极间电容和电路中的杂散电容将纳入C1和C2之中，从而影响振荡频率。

这些电容等效为放大电路的输入电容C i和输出电容C o，改进型电路和等效电器如下图所示。

由于极间电容受温度的影响，杂散电容又难于确定，为了稳定振荡频率，在电感支路串联一个小容量电容C3，而且C3<<C1，C3<<C2，这样
振荡频率
几乎与C1和C2无关，也与C i和C o无关，所以频率稳定度高。