LC振荡器

电容部分接入
电感部分接入
Pc
C1 C1 C2
R R 2 Pc
PL
L2 L1 L2
R R 2 PL
射频通信电路
共基组态三点式分析
＋ －
＋
＋ －
＋
－
＋
－
－
＋ －
共基组态——同相放大器 回路谐振——纯电阻 电容
振荡频率
osc
1 C ( L1 L2 )
C1 C2 相同性质电抗
射频通信电路
2. 三点式振荡器性能分析 计算环路增益、分析为满足起振条件对电路参数的要求 （1）分析直流偏置 NPN管，电源 VCC 为正， Rb 2 、 偏置电阻 Rb1、 RE ，
负载 RL
C B 交流旁路、CC 隔直流。
（2）画交流通路图 原则：直流电源交流地 大电容交流短路
射频通信电路
（3）代入晶体管交流小信号等效电路
射频通信电路
4. 改进型电容三点式振荡器
考虑极间电容后
Cce Cbe
C1 C1 Cce
C2 Cbe C2
振荡频率为:
osc 1 LC 1 osc C1C2 L C1 C2
1 LC
1 C1C2 L C1 C2
为提高振荡频率，必须减小
Ri r
问题：降低了回路Q 降低了回路谐振阻抗 解决方法： 阻抗变换后接入回路 阻抗变换方法
Ri r
① 变压器—— 互感耦合LC振荡器 ② 部分接入—— 三点式LC振荡器
射频通信电路
7.2.2 互感 LC 振荡器
电路构成特点： ① 用变压器进行阻抗变换，以保证高Q
② 注意变压器同名端，以保证正反馈
满足起振条件
1
提高 增益A
增大 g m L 减小 g
起振条件对电路参数的要求: 矛盾：
gi
增大反馈系数 F P eb
① 由于 gi gm ，g m 不能太大 ② 反馈系数 F 太大
——合理选择工作点
2 由于 gi P eb gi 使增益减小
增大接入系数，使回路Q降低
合理选择反馈系数
射频通信电路
1. 推导构成三点式振荡器的一般规则
晶体管和三个纯电抗元件 X 1 X 2 X 3 构成振荡器
忽略晶体管极间电容、跨导的相移 以及晶体管输入阻抗对回路的影响 推导：满足正反馈条件时，三个电抗元件 如何放置？ 解：代入晶体管等效电路，在 X 断开，
由于振荡频率为回路中心频率，所以
Vo g m RPVi
判断是否是正反馈:用瞬时 极性法判断
射频通信电路
互感LC振荡器例2
+
+
+ +
射频通信电路
互感LC振荡器例3
+VCC
振荡频率:
C1 (+) × (+) (-) vo (+) (-) C
f0
1 2 LC
L
射频通信电路
7.2.3 三点式振荡器 电路构成特点： ① 用电抗部分接入进行阻抗变换，以保证高Q ② 注意电抗元件的放置，以保证正反馈 电抗元件部分接入进行阻抗变换形式：
共基组态
共射组态
变压器同名端
阻抗变换
变压器同名端
Ri (
N1 2 ) Ri N2
1 LC
( N1 N2 )
振荡频率 osc 0
射频通信电路
添加直流偏置
思路： ① NPN管，为保证工作于放大区，集电极直流电位最高， 基极次之，发射极最低。
② 采用基极电阻 Rb1 、Rb 2 分压偏置， RE 直流负反馈。
问题： 减小 C
C1 C2
——使频率稳定性变差
，必然扩大了极间电容对振荡频率的影响 C 2 1
射频通信电路
改进型电容三点式典型电路——克拉泼振荡器
电路分析： NPN管，电源 VCC 为正， Rb 2 、 RL 负载 RE ， ①直流偏置 Rb1 、 ②旁路电容 C B ③高频扼流圈 RFC ④ 选频回路 C1、C2、C3、L ⑤改进点——回路中串一小电容 C3 ,（C3 <<C1 、 C3 << C2 ） 交流通路图
电感三点式 LC振荡器
哈特莱(Hartley)电路
射频通信电路
三点式振荡电路例题1
振荡器的振荡频率应低于L1和C1支路的串联谐振频率，此 时，该支路呈容性，整个回路满足电容三端的相位条件。 振荡器的振荡频率 0
1 C1C2 ( L1 L2 ) C1 C2
射频通信电路
三点式振荡电路例题4 试判断下图所示三点式振荡电路是否满足相位平 衡条件。
1 1 1 g gm i 输入电导 re RE re
回路接入系数 等效输入电导 放大器负载电导
C1 Peb C1 C2
2 g i Peb gi (
C1 ) 2 gi C1 C2
（设部分接入支路为高Q）
2 eb
g L g L gi g L P gi
1 CC L 1 2 C1 C2
共基组态三点式特征： ① 反馈电压取自相同电抗元件
反馈电压与输入同相
振荡频率 osc
② 阻抗变换：
Ri R 2 P
1 Ri RE // gm
射频通信电路
共射组态三点式分析
从相同电抗元件抽头反馈
反相——负反馈
VF Vo IF Vi
L1 L2
问题：应如何放置电抗元件？
满足
× (+) ←零电位 (+)
(+)
(-)
射频通信电路
例题5
判断图示交流通路能否满足 相位平衡条件？
解：若 L、C3 串联支路呈感性，判断电路组成法 则满足否？ 满足——符合相位平衡条件 该支路谐振频率 3 C3 串联支路呈感性*。
1 LC 3
，当 ＞3 时，L、
射频通信电路
例题6
减小 C3 减小——接入系数 Pcb 减小 —— 负载 RP
放大器的增益 最后 —— 停振
A gm RP
减小 —— 环路增益 T 减小
射频通信电路
克拉泼电路改进——西勒电路
目的 : 有效的调整频率，而不影响环路增益，防止停振 电路特点： 在电感 L 的两端并联一个电容 C4 回路的总电容为 C C3 C4
振荡频率：
osc
1 LC
1 L(C3 C4 )
调整频率方法：调整
C4
优点：调整
C4 时，不改变共基放大器输出端的接入系数
射频通信电路
LC 振荡器小结： 1. 常用的三种形式： 互感耦合 LC 振荡器 三点式 LC 振荡器 负阻 LC 振荡器型
2. 构成三点式振荡器的基本原则是： 与发射极（源极）相联的两个电抗性质相同，第三个电抗 为相反性质。 3．LC振荡器起振时环路增益的计算与小信号放大器 的分析完全相同。 4．若晶体管和反馈网络引起的相移可以忽略，则振荡器的 振荡频率近似等于 LC 回路的中心频率。
射频通信电路
为提高频率而一味减小
C3
，会出现什么问题？
回路的总的谐振阻抗（在电感两端）
RP // RL RP
晶体管 cb 对回路的接入系数是
C3 Pcb C12 C3
C1C2 （其中 C12 ） C1 C2
C3 2 R ( ) RP 共基放大器 cb 端的负载为： P C12 C3
回路总电容 C C1 // C2 // C3 C3
振荡频率 osc
1 LC 1 LC3
射频通信电路
改进型电容三点式振荡器的优点
① 提高振荡频率
回路总电容为三电容串联，
振荡频率取决于小电容 C3
② 减小极间电容影响，提高频率稳定性 用增大电容 C1、C2 来减小极间电容的影响， 但并不降低振荡频率
③ 线圈直流短路，电容直流开路，电源是交流地。 ④ 大电容实现交流短路和隔直流
射频通信电路
互感LC振荡器例1
满足相位条件
分压偏置 放大器
(+)
反馈线 圈
(+)
选择β、变压器匝比及 有关参数实现
F 1 A
×
稳幅环 反馈 节
(+)
(-) (+)
LC并 联选频 网络
振荡频率:
f0
1 2 LC
R P 是回路谐振阻抗，且
则：VF
X1 X 2 X 3 0
Vo X X 2 g m RP 2 Vi X2 X3 X1
结论：为保证 VF 与 V i 同相，电抗 X 2 与 X 1 必须同性质
射频通信电路
构成三点式振荡器的一般规则
射同基（集）反
与发射极相联的两个电抗元件必须同性质， 而另一个电抗元件为异性。 共射组态 共基组态 电容三点式 LC振荡器 考毕兹(Colpitts)电路
射频通信电路
例题
2. 若构成电感三点式电路 L1C 1， L2 C 2 回路呈感性失谐，L3 C 3 回路容性失谐 感性失谐：f0 ＞ f01 , f0 ＜ f02 容性失谐：f0 ＞ f03
f 01 f 0 f 0 2
f 03 f 0
射频通信电路
练习
画出交流通 路，并用相 位条件判断 电路是否可 以产生振荡？
并联中， > 0，X < 0，呈容性 < 0，X > 0，呈感性
射频通信电路
例题
1. 若构成电容三点式电路
L1C 1， L2 C 2 回路呈容性失谐， L3 C 3 回路感性失谐
容性失谐：f0＜ f01 , f0＞ f02
感性失谐：f0＜ f03
f 02 f 0 f 01
f 0 f 03
f 01， f 02， f 03 图为三回路振荡器交流通路， 分别为三个回路的固有谐振频率，写出它们之间能满 足相位平衡条件的两种关系式，并指出两种情况下振 荡频率处在什么范围内。
射频通信电路
例题6
解：已知串、并联谐振回路在忽略回路损耗时电 抗特性曲线如图(b)、(c)
串联中， > 0，X > 0，呈感性 < 0，X < 0，呈容性
其中RP 是回路空载Q0 引入的等效电阻

（4）将环路在 X 断开 并考虑输入阻抗的影响 （5）计算振荡频率 ① 振荡频率根据相位平衡 条件得出（略） ② 振荡频率近似等于 回路中心频率
o
1 C1C2 L C1 C2
C2 Cbe C2
射频通信电路
（6）分析振幅起振条件——T ＝ AF >1 ① 计算放大器负载
其中 g L
1 1 R L RP
Vo gmVeb 1 gm ② 计算放大器增益 A 2 Veb g L Peb Veb gL gi VF C1 F Peb ③ 计算反馈系数 Vo C1 C2
射频通信电路
④ 计算环路增益 T
gm T ( osc ) AF Peb 2 g L P eb g i
射频通信电路
7.2 LC振荡器
射频通信电路
7.2.1 构成 LC 振荡器的两个注意点 晶体管放大器 反馈网络 选频网络 ——LC谐振回路
构成反馈型振荡器的三个部分
（1）反馈电压的提取 ——必须保证正反馈 正反 馈
g m 实数
LC回路谐振 纯电阻 共基放大器 ——同相放大器
射频通信电路
负反馈 b
Cgs
c
g m vbe
r
_ +
g m 实数
LC回路谐振 纯电阻
共射放大器
e 共射——反相放大器
必须注意反馈电压提取，以保证正反馈
思考题：
该闭合环路是正反馈 还是负反馈？
射频通信电路
（2）对 LC 回路 Q 值的影响 保证选频回路Q值高的必要性——提高频率稳定度
反馈支路将晶体管 放大器的输入阻抗 直接并联在回路两端