lc振荡器知识

LC振荡器知识

1.什么是振荡?振荡器必须具备什么条件才能振荡?

答：如图1-28所示电路，开关S打到位置1时，电容C就被充电到电源电压，再将开关S从1切换到2的位置，使电容C与电感L并联起来，这时电容C 就向电感L放电。在C刚放电时，由于电感中的电流不能突变，因此放电电流从零开始，逐渐增大，而电容C的端电压逐渐减小。此时电容C中的电能逐渐变为电感 L中的磁能；当电容中的电荷放完，其端电压等于零时，这时电容不再放电，但由于电感中的电流不能突变，因此，电流并不会突然消失，而是按照原来的方向继续 流动，电感L反过来向电容C充电，电容两端重新出现电荷，但此时电容两端的电压极性与原来电容两端电压极性相反。在L向C反向充电的过程中，电感L的电流 逐渐减小，电容C上的电压逐渐增大，使电感中的磁能又变成电容中的电能。

当电容的端电压达到最大值时，C又向L充电，其过程与前述相同，只是放电电流方向相反。就这样电能和磁能反复地相互转换，我们把这种现象称为振荡。

振荡器实质是一种满足自激振荡条件的反馈放大器，它可以产生正弦波信号或非正弦波信号。能产生正弦波信号的振荡器称为正弦波振荡器，其电路称为正弦 波振荡电路。正弦波振荡电路是一个满足自激振荡条件的正反馈放大电路，有时也称为反馈振荡电路。正弦波振荡器产生持续振荡有两个条件，其一为振幅平衡条件 (∣AF│=AF=1)；其二为相位平衡条件(φa+φf=2nπ，n=0，1，2，……)。这里设

式中，φa为基本放大电路输出信号与输入信号之间的相位差；φf为反馈信号与输出信号之问的相位差。

2．正弦波振荡电路由哪几部分组成?各部分有什么作用?

答：正弦波振荡电路由四部分组成，即放大电路、反馈网络、选频网络和稳幅环节。

(1)放大电路具有一定的电压放大倍数，其作用是对选择出来的某一频率的信号进行放大。根据电路需要可采用单级放大电路或多级放大电路。

(2)反馈网络是反馈信号所经过的电路，其作用是将输出信号反馈到输入端，引入自激振荡所需的正反馈，一般反馈网络由线性元件R、L和C按需要组成。

(3)选频网络具有选频的功能，其作用是选出指定频率的信号，以便使正弦波振荡电路实现单一频率振荡。选频网络分为Lc选频网络和Rc选频网络。使用LC 选频网络的正弦波振荡电路，称为LC振荡电路；使用RC选频网络的正弦波振荡电路，称为RC振荡电路。

选频网络可以设置在放大电路中，也可以设置在反馈网络中。

(4)稳幅环节具有稳定输出信号幅值的作用，以便使电路达到等幅振荡，因此稳幅环节是正弦波振荡电路的重要组成部分。

3．什么叫RC振荡器?

答：采用RC元件组成的电路作选频网络的正弦波振荡电路，称为RC振荡器。按反馈网络的结构特点，RC振荡电路可分为RC移相式、RC桥式和双T式选频网络的振荡电路。其中RC桥式振荡电路采用RC串并联电路作选频网络，故又称RC串并联振荡电路，如图1-29所示。

这 个电路由两部分组成，即放大器Au和选频网络Fuo Au为集成运算放大器所组成的电压串联负反馈放大器，而Fu则由Zl、Z2组成，同时兼作正反馈网络。Zl、Z2和Rl、R2正好形成一个四臂电桥，放大 电路的输入端和输出端分别接到电桥的两个对角线上，因此这种RC振荡电路又称RC桥式振荡器。

4．什么是RC移相式正弦波振荡电路?

答：RC移相式正弦波振荡电路是把RC移相网络作为正弦波振荡电路的反馈环节，如图l-30所示。该振荡电路的RC移相网络提供180°解的相移， 而放大器采用反相输入比例放大电路，故φa=-180。，φa+φf=0°满足振荡的相位

条件，只要调节热敏电阻Rf，使放大倍数足以补偿反馈网络引起的 信号幅度衰减，就可以产生正弦波振荡信号。

5．什么叫变压器反馈式LC振荡器?

答：反馈网络采用变压器，利用变压器的一次绕组与电容并联组成振荡回路作选频网络，代替晶体管集电极电阻Rc，从变压器的二次绕组引回反馈电压并将其加到放大电路的输入端，电路如图1-31所示。

变压器反馈式LC振荡电路的特点是振荡频率调节方便，容易实现阻抗匹配和达到起振要求，输出波形一般，频率稳定度不高，产生正弦波信号的频率为几千赫至几十兆赫，一般适用于要求不高的设备。

6．什么叫电感三点式振荡器?它是怎样工作的?

答：电感三点式振荡器的典型电路如图1-32所示。在LC振荡回路中，电感有一个抽头使线圈分成两部分即线圈L1和线圈L2，线圈L1的3端接到晶 体管的基极B，线圈L2的1端接晶体管的集电极C，中间抽头2接发射极E。也就是说电感线圈的三端分别接晶体管的三极，所以叫电感三点式振荡器，又称哈特 莱振荡器。

在该电路中L1兼作反馈网络，通过耦合电容Cl将Ll反馈电压加在晶体管的输入端，经放大后，在LC振荡回路中得到高频振荡信号，只要适当选择电感线圈抽头的位置．使反馈信号大于输入信号，就可以在LC回路中获得不衰减的等幅振荡。

其振荡频率可由下式求得：

式中，Ll、L2为线圈抽头两边的自感系数；M为两段电感线圈的瓦感系数；C 为振荡电容；?o为振荡频率。

7．什么叫电容三点式振荡器?它是怎样工作的?

答：图1-33是电容三点式振荡器的典型电路图。其结构与电感三点式振荡器相似，只是将L、C互换了位置。LC振荡回路中采用两个电容串联成电容支路，两 电容中间有一引出端，通过引出端从LC振荡回路的电容支路上取一部分电压反馈到放大电路的输入端，由于电容支路三个端点分别接于晶体管的三极上，所以把这 种电路称为电容三点式LC振荡器，又称为柯尔皮兹振荡器。

该电路的振荡频率可由下式求得：

式中，Ceq为LC并联回路的等效电容。

8．电感三点式振荡器和电容三点式振荡器各自的特点是什么?

答：电感三点式LC振荡器的特点是振荡频率调节方便，电路容易起振，输出信号的波形中含有高次谐波，波形较差，频率稳定度不高，可产生正弦波信号的频率为几千赫至几十兆赫。一般用于要求不高的场合或设备中。

电容三点式LC振荡器的特点是频率调节不方便，输出信号的波形好，频率的稳定度较高，可产生几兆赫至100MHz以上的频率。一般用于频率固定或在小范围内频率调节的场合或设备中。

电感三点式振荡器与电容三点式振荡器相比有两个缺点：

(1)改变电感不方便。

(2)因反馈电压取自Ll上，Ll对高次谐波阻抗大，从而引起振荡回路输出谐波分量增大，输出波形较差。

9．什么叫石英晶体振荡器?

答：采用石英晶体作选频网络选频元件的正弦波振荡电路叫石英晶体振荡器。石英晶体振荡器的形式多种多样，但其基本电路只有两类，即并联晶体振荡电路 和串联晶体振荡电路。在前者中石英晶体是以并联谐振的形式出现，而在后者中则是以串联谐振的形式出现。在并联晶体振荡电路中，石英晶体工作在串联谐振频率 和并联谐振频率之间，石英晶体作为一个电感来组成振荡电路。而在串联晶体振荡电路中，石英晶体工作在串联谐振频率处，利用串联谐振时阻