射频通信电路振荡器LC振荡
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（2）画交流通路图 原则：直流电源交流地
大电容交流短路
（3）代入晶体管交流小信号等效电路
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 L C1C2
C1 C2
Cb'e 0 rb'e 1200 30
线圈电感L=0.1H，空载品质因数 Q0 100
取回路电容 C1 C2 ，回路的固有谐振频率： f0 50MHz ， RE 1 k，RL
求：（1）振荡器的振荡频率 osc 。 （2）为保证顺利起振。回路的 Q0 不能低于多少？
解：（1）用公式 osc
C2 C2 Cbe
（6）分析振幅起振条件——T ＝ AF >1
① 计算放大器负载
输入电导
gi
1 re
1 RE
1 re
gm
回路接入系数
Peb
C1 C1 C2
等效输入电导
gi
Pe2b
gi
(
C1
C1 C2
)2
gi
（设部分接入支路为高Q）
放大器负载电导 gL gL gi gL Pe2bgi
L1
V&F V&o
V&i
L2
从不同电抗元件抽头反馈 同相——正反馈 I&F
V&o
V&i V&F
问题：应如何放置电抗元件？
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
Ri
(
N1 N2
)2
Ri
振荡频率 osc 0
1 LC
变压器同名端 (N1 N2 )
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 、Rb2 分压偏置，RE 直流负反馈。
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
其中
g L
1 RL
1 RP
② 计算放大器增益 ③ 计算反馈系数
A Vo Veb
gmVeb gL
1 Veb
g L
gm Pe2b gi
F
VF Vo
Peb
C1 C1 C2
④ 计算环路增益 T
1 T (osc )
AF
g L
gm Pe2bgi
Peb
满足起振条件
起振条件对电路参数的要求: 矛盾：
共射放大器
b
c
g m vbe
_
Cgs r
+
e
共射——反相放大器
必须注意反馈电压提取，以保证正反馈
负反馈
g m 实数
LC回路谐振 纯电阻
思考题：
该闭合环路是正反馈 还是负反馈？
（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
提高 增益A
增大 gm 减小 g L gi
增大反馈系数 F Peb
① 由于 gi gm ，gm 不能太大 ——合理选择工作点
② 反馈系数 F 太大
由于 gi Pe2b 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
3. 实际考虑 考虑晶体管各参数及回路损耗的影响
并按照相位平衡条件计算振荡频率
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：
电容部分接入
电感部分接入
Pc
C1 C1 C2
R R Pc2
PL
L2 L1 L2
R R PL2
＋ ＋
－
－
＋
－
共基组态——同相放大器
回路谐振——纯电阻
Ri r
问题：降低了回路Q
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
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
共基组态
共射组态
变压器同名端
阻抗变换
1 gi gL LC C1C2
求振荡频率。
首先计算共基等效电路参数: 由 g mrb'e
gm
rb'e
30 1200
0.025
S
共基输入电阻
re
1 gm
1 40 0.025
因为
re
RE ，所以放大器输入电导
gi
1 re
1 RE
1 re
gm
0.025 S
LC回路的谐振阻抗为
RP Q0 0L Q0 2 50106 0.1106 100 3.14103
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 gm RPVi
RP是回路谐振阻抗，且 X1 X 2 X 3 0
则：VF
Vo X2 X3
X2
gm RP
X2 X1
Vi
结论：为保证 VF 与 Vi 同相，电抗 X 2 与 X1 必须同性质
构成三点式振荡器的一般规则
（证明见课本）
回路总电容
C C1C2 回路中心频率 C1 C2
0
1 LC
Baidu Nhomakorabea
振荡频率
osc
1 gi gL LC C1C2
0
1 gi gL
2 0
C1C2
由于 02C1C2 gi gL
osc 0
1 LC
振荡频率近似等于回路中心频率
例7.2.1：设计图示的考毕兹振荡器。
已知：晶体管在共射状态时的参数为
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
电感三点式 LC振荡器
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，
偏置电阻 Rb1、Rb2 、RE ， 负载 RL CB 交流旁路、CC 隔直流。
由于 RL
负载电导为
g'L
1 RL
1 RP
1 RP
3.18 10 4
由已知条件求得回路总电容
C 1
1
100 PF
2 0
L
(2 50 10 6 )2 0.110 6
由于 C1 C2，所以 C1 C2 200 PF ( 因为 Cbe 0 ）
电容 C1 C2 相同性质电抗
反馈电压与输入同相
振荡频率
osc
1 L C1C2
C1 C2
＋ ＋
－
－
＋
－
振荡频率
osc
1 C(L1 L2 )
共基组态三点式特征：
① 反馈电压取自相同电抗元件
② 阻抗变换： R Ri P2
Ri
RE
//
1 gm
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 I&F
大电容交流短路
（3）代入晶体管交流小信号等效电路
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 L C1C2
C1 C2
Cb'e 0 rb'e 1200 30
线圈电感L=0.1H，空载品质因数 Q0 100
取回路电容 C1 C2 ，回路的固有谐振频率： f0 50MHz ， RE 1 k，RL
求：（1）振荡器的振荡频率 osc 。 （2）为保证顺利起振。回路的 Q0 不能低于多少？
解：（1）用公式 osc
C2 C2 Cbe
（6）分析振幅起振条件——T ＝ AF >1
① 计算放大器负载
输入电导
gi
1 re
1 RE
1 re
gm
回路接入系数
Peb
C1 C1 C2
等效输入电导
gi
Pe2b
gi
(
C1
C1 C2
)2
gi
（设部分接入支路为高Q）
放大器负载电导 gL gL gi gL Pe2bgi
L1
V&F V&o
V&i
L2
从不同电抗元件抽头反馈 同相——正反馈 I&F
V&o
V&i V&F
问题：应如何放置电抗元件？
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
Ri
(
N1 N2
)2
Ri
振荡频率 osc 0
1 LC
变压器同名端 (N1 N2 )
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 、Rb2 分压偏置，RE 直流负反馈。
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
其中
g L
1 RL
1 RP
② 计算放大器增益 ③ 计算反馈系数
A Vo Veb
gmVeb gL
1 Veb
g L
gm Pe2b gi
F
VF Vo
Peb
C1 C1 C2
④ 计算环路增益 T
1 T (osc )
AF
g L
gm Pe2bgi
Peb
满足起振条件
起振条件对电路参数的要求: 矛盾：
共射放大器
b
c
g m vbe
_
Cgs r
+
e
共射——反相放大器
必须注意反馈电压提取，以保证正反馈
负反馈
g m 实数
LC回路谐振 纯电阻
思考题：
该闭合环路是正反馈 还是负反馈？
（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
提高 增益A
增大 gm 减小 g L gi
增大反馈系数 F Peb
① 由于 gi gm ，gm 不能太大 ——合理选择工作点
② 反馈系数 F 太大
由于 gi Pe2b 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
3. 实际考虑 考虑晶体管各参数及回路损耗的影响
并按照相位平衡条件计算振荡频率
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：
电容部分接入
电感部分接入
Pc
C1 C1 C2
R R Pc2
PL
L2 L1 L2
R R PL2
＋ ＋
－
－
＋
－
共基组态——同相放大器
回路谐振——纯电阻
Ri r
问题：降低了回路Q
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
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
共基组态
共射组态
变压器同名端
阻抗变换
1 gi gL LC C1C2
求振荡频率。
首先计算共基等效电路参数: 由 g mrb'e
gm
rb'e
30 1200
0.025
S
共基输入电阻
re
1 gm
1 40 0.025
因为
re
RE ，所以放大器输入电导
gi
1 re
1 RE
1 re
gm
0.025 S
LC回路的谐振阻抗为
RP Q0 0L Q0 2 50106 0.1106 100 3.14103
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 gm RPVi
RP是回路谐振阻抗，且 X1 X 2 X 3 0
则：VF
Vo X2 X3
X2
gm RP
X2 X1
Vi
结论：为保证 VF 与 Vi 同相，电抗 X 2 与 X1 必须同性质
构成三点式振荡器的一般规则
（证明见课本）
回路总电容
C C1C2 回路中心频率 C1 C2
0
1 LC
Baidu Nhomakorabea
振荡频率
osc
1 gi gL LC C1C2
0
1 gi gL
2 0
C1C2
由于 02C1C2 gi gL
osc 0
1 LC
振荡频率近似等于回路中心频率
例7.2.1：设计图示的考毕兹振荡器。
已知：晶体管在共射状态时的参数为
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
电感三点式 LC振荡器
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，
偏置电阻 Rb1、Rb2 、RE ， 负载 RL CB 交流旁路、CC 隔直流。
由于 RL
负载电导为
g'L
1 RL
1 RP
1 RP
3.18 10 4
由已知条件求得回路总电容
C 1
1
100 PF
2 0
L
(2 50 10 6 )2 0.110 6
由于 C1 C2，所以 C1 C2 200 PF ( 因为 Cbe 0 ）
电容 C1 C2 相同性质电抗
反馈电压与输入同相
振荡频率
osc
1 L C1C2
C1 C2
＋ ＋
－
－
＋
－
振荡频率
osc
1 C(L1 L2 )
共基组态三点式特征：
① 反馈电压取自相同电抗元件
② 阻抗变换： R Ri P2
Ri
RE
//
1 gm
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 I&F