LC正弦波振荡电路详解
LC正弦波振荡电路
LC正弦波振荡电路2011-07-12 16:02:35 来源:互联网LC正弦波振荡器一、LC并联谐振回路LC振荡电路主要用来产生高频正弦波信号，电路中的选频网络由电感和电容组成。
常见的LC正弦波振荡电路有变压器反馈式、电感三点式和电容三点式。
它们的选频网络采用LC并联谐振回路。
1.LC并联谐振回路的等效阻抗图1 LC并联谐振回路LC并联回路如图1所示，其中R表示回路的等效损耗电阻。
由图可知，LC并联谐振回路的等效阻抗为（1）考虑到通常有，所以（2）2.LC并联谐振回路具有以下特点由式（2）可知，LC并联谐振回路具有以下特点：（1）回路的谐振频率为或（3）（2）谐振时，回路的等效阻抗为纯电阻性质，并达到最大值，即（4）式中，，称为回路品质因数，其值一般在几十至几百范围内。
由式（2）可画出回路的阻抗频率响应和相频响应如图2所示。
由图及式（4）可见，R 值越小Q值越大，谐振时的阻抗值就越大，相角频率变化的程度越急剧，选频效果越好。
LC振荡电路主要用来产生高频正弦波信号，电路中的选频网络由电感和电容组成。
常见的LC正弦波振荡电路有变压器反馈式、电感三点式和电容三点式。
它们的选频网络采用LC并联谐振回路。
（3）谐振时输入电流与回路电流之间的关系由图1和式（4）有通常，所以。
可见谐振时，LC并联电路的回路电流或比输入电流大得多，即的影响可忽略。
这个结论对于分析LC正弦波振荡电路的相位关系十分有用。
二、变压器反馈式LC振荡电路1.电路组成图1所示为变压器反馈式LC振荡电路。
由图可见，该电路包括放大电路、反馈网络和选频网络等正弦波振荡电路的基本组成部分，其中LC并联电路作为BJT的集电极负载，起选频作用。
反馈是由变压器副边绕组N2为实现的。
下面首先用瞬时极性法来分析振荡回路的相位条件。
2.相位平衡条件判断相位平衡条件的判断参考动画。
图1 变压器反馈式LC振荡电路3.起振与稳幅变压器反馈式LC正弦波振荡电路起振的幅值条件是环路增益大于1，只要变压器的变比和BJT选择适当，一般都可以满足幅值条件。
LC正弦波振荡电路
模拟电子技术
模拟电子技术
LC正弦波振荡电路
LC正弦波振荡电路的构成与RC正弦波 振荡电路相似，包括有放大电路、正反馈网 络、选频网络和稳幅电路。
1.1 LC并联谐振回路的选频特性
通常R«ωL
Z
1
1
j j C
C
( j
R
L)
j
L
R
L C
j( L
1
C
)
谐振时：
0L
1
0C
0
Z
1 j C (R j L) 1 j C R j L
f0
2π
1 LC
电感三点式LC振荡器
反馈信号μf 与输入信 号μb 同相，满足相位 平衡条件。
f f0
1 (L1 L2 2M )C
2.电容三点式Leabharlann C振荡电路（a）共基极组态
f f0
2
（b）共发射极组态
1 L C1 C2
C1 C2
例：试判断三点式振荡电路是否满足相位平 衡条件。
两个电路都满足相位平衡条件。
•
•
•
IC 0CV0 QI S
V0 IS Z0 IS Q / 0C
通常Q»1，所以 IC≈IL »IS
1.2变压器反馈式LC振荡电路
LC并联谐振电路作 为三极管的负载，反馈
线圈L2与电感线圈Ｌ相
耦合,将反馈信号送入三 极管的输入回路。若交 换反馈线圈的两个线头， 可使反馈极性发生变化。 若调整反馈线圈的匝数 可以改变反馈信号的强 度，使正反馈的幅度条 件得以满足。
谐振频率：
f0
2π
1 LC
品质因素 并联谐振时总电流与电感支路电流或电容
5.3 LC正弦波振荡器
5.3 LC正弦波振荡器定义：采用LC谐振回路作为选频网络的反馈型振荡电路称为LC振荡器，按其反馈方式，LC振荡器可分为互感耦合式振荡器、电感反馈式振荡器和电容反馈式振荡器三种类型，其中后两种通常称为三点式振荡器。
5.3.1 互感耦合振荡器互感耦合振荡器利用互感耦合实现反馈振荡。
根据LC谐振回路与三极管不同电极的连接方式分为集电极调谐型、发射极调谐型和基极调谐型。
图5 —17 三种互感耦合振荡电路集电极调谐型电路的高频输出方面比其它两种电路稳定，而且输出幅度大，谐波成分小。
基极调谐型电路的振荡频率可以在较宽的范围内变化，且能保持输出信号振荡幅度平稳。
我们只讨论集电极调谐型电路（用得最多）。
而集电极调谐型又分为共射和共基两种类型，均得到广泛应用。
两者相比，共基调集电路的功率增益较小，输入阻抗较低，所以难于起振，但电路的振荡频率比较高，并且共基电路内部反馈较小，工作比较稳定。
互感耦合电路，变压器同名端的位置必须满足振荡的相位条件，在此基础上适当调节反馈量M总是可以满足振荡的振幅条件。
振荡起振和平衡的相位条件？判断互感耦合振荡器是否可能振荡，通常是以能否满足相位平衡条件，即是否构成正反馈为判断准则。
判断方法采用“瞬时极性法”。
瞬时极性法：首先识别放大器的组态，即共射、共基、共集。
然后根据同名端的设置判断放大器是否满足正反馈。
放大器组态的判别方法：观察放大器中晶体管与输入端和输出回路相连的电极，余下的电极便是参考端。
（后面以实例说明）①输入端接基极端，输出端接集电极，发射极为参考点（接地点），是共射组态。
共射组态为反相放大器，输入、输出信号的瞬时极性相反，如图5 —18（a）所示。
②输入端接发射极，输出端接集电极，基极为参考点（接地点），是共基组态。
共基组态为同相放大器，输入、输出信号的瞬时极性相同，如图5 —18（b）所示。
③共集：输入端接基极端，输出端接发射极，集电极为参考点（接地点），是共集组态。
LC振荡电路
LC振荡电路，是指用电感L、电容C组成选频网络的振荡电路，用于产生高频正弦波信号，常见的LC正弦波振荡电路有变压器反馈式LC振荡电路、电感三点式LC振荡电路和电容三点式LC振荡电路。
LC振荡电路的辐射功率是和振荡频率的四次方成正比的，要让LC振荡电路向外辐射足够强的电磁波，必须提高振荡频率，并且使电路具有开放的形式。
LC振荡电路概述LC振荡电路主要用来产生高频正弦波信号，电路中的选频网络由电感和电容组成。
常见的LC正弦波振荡电路有变压器反馈式LC振荡电路、电感三点式LC振荡电路和电容三点式LC振荡电路，它们的选频网络采用LC 并联谐振回路。
LC振荡电路运用了电容跟电感的储能特性，让电磁两种能量交替转化，也就是说电能跟磁能都会有一个最大最小值，也就有了振荡。
不过这只是理想情况，实际上所有电子元件都会有损耗，能量在电容跟电感之间互相转化的过程中要么被损耗，要么泄漏出外部，能量会不断减小，所以实际上的LC振荡电路都需要一个放大元件，要么是三极管，要么是集成运放等数电IC，利用这个放大元件，通过各种信号反馈方法使得这个不断被消耗的振荡信号被反馈放大，从而最终输出一个幅值跟频率比较稳定的信号。
LC振荡电路工作原理开机瞬间产生的电扰动经三极管V组成的放大器放大，然后由LC选频回路从众多的频率中选出谐振频率F0。
并通过线圈L1和L2之间的互感耦合把信号反馈至三极管基极。
设基极的瞬间电压极性为正。
经倒相集电压瞬时极性为负，按变压器同名端的符号可以看出，L2的上端电压极性为负，反馈回基极的电压极性为正，满足相位平衡条件，偏离F0的其它频率的信号因为附加相移而不满足相位平衡条件，只要三极管电流放大系数B和L1与L2的匝数比合适，满足振幅条件，就能产生频率F0的振荡信号。
LC振荡电路物理模型的满足条件①整个电路的电阻R=0（包括线圈、导线），从能量角度看没有其它形式的能向内能转化，即热损耗为零。
②电感线圈L集中了全部电路的电感，电容器C集中了全部电路的电容，无潜布电容存在。
lc振荡电路分析_lc振荡电路工作原理及特点分析
lc振荡电路分析_lc振荡电路工作原理及特点分析LC振荡电路，是指用电感L、电容C组成选频网络的振荡电路，用于产生高频正弦波信号，常见的LC正弦波振荡电路有变压器反馈式LC振荡电路、电感三点式LC 振荡电路和电容三点式LC振荡电路。
LC振荡电路的辐射功率是和振荡频率的四次方成正比的，要让LC振荡电路向外辐射足够强的电磁波，必须提高振荡频率，并且使电路具有开放的形式。
LC振荡电路运用了电容跟电感的储能特性，让电磁两种能量交替转化，也就是说电能跟磁能都会有一个最大最小值，也就有了振荡。
不过这只是理想情况，实际上所有电子元件都会有损耗，能量在电容跟电感之间互相转化的过程中要么被损耗，要么泄漏出外部，能量会不断减小，所以实际上的LC振荡电路都需要一个放大元件，要么是三极管，要么是集成运放等数电LC，利用这个放大元件，通过各种信号反馈方法使得这个不断被消耗的振荡信号被反馈放大，从而最终输出一个幅值跟频率比较稳定的信号。
频率计算公式为f=1/［2（LC）］，其中f为频率，单位为赫兹（Hz）；L为电感，单位为亨利（H）；C为电容，单位为法拉（F）。
lc振荡电路工作原理及特点分析LC电磁振荡过程涉及的物理量较多，且各个物理量变化也比较复杂。
实际分析过程中，如果注意到电场量（电场能、电压、电场强度）和磁场量（磁场能、电流强度、磁感应强度）的异步变化，电场量、磁场量各自的同步变化，充分利用包含电场能、磁场能在内的能量守恒，由能量变化辐射其他物理变化，就可快速地弄清各物理量的变化情况，判断电路所处的状态。
LC振荡电路运用了电容跟电感的储能特性，让电磁两种能量交替转化，也就是说电能跟磁能都会有一个最大最小值，也就有了振荡。
由于所有电子元件都会有损耗，能量在电容跟电感之间互相转化的过程中要么被损耗，所以实际上的LC振荡电路都需要一个放大元。
《LC正弦波振荡电路》课件
LC正弦波振荡电路的构成
原理和特点
LC振荡电路利用电感和电容器构成共振电 路，产生稳定且纯净的正弦波信号。
重要组件
振荡电路由电感、电容器和电阻组成，这 些元件起到不同的作用。
LC正弦波振荡电路的运行原理
1
共振条件
当电感和电容的参数满足一定条件
频率调节方法
2
时，振荡电路会产生共振现象。
通过调节电容和电感的数值，我们
《LC正弦波振荡电路》 PPT课件
本课件将介绍LC正弦波振荡电路的原理和应用。首先，我们会了解振荡电路 的定义和作用，以及为什么学习正弦波振荡电路。让我们一起探索这个令人 着迷的主题！
振荡电路的基本原理
1 基本组成部分
振荡电路由放大器、反馈网络和能量源组成。
2 工作原理
通过正反馈，振荡电路能够产生连续不断的信号输出。
可以改变振荡电路的输出频率。
3
幅度调节方法
可以通过改变电阻的数值来调节振 荡电路的输出幅度。
例题分析
电路ห้องสมุดไป่ตู้形图
我们将分析一个具体的LC正 弦波振荡电路的波形图并解 读其特点。
电路元件
了解电路中各个元件的作用 和参数对波形的影响。
频谱分析
通过频谱分析仪观察电路输 出的频谱特性。
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。
LC振荡电路
L C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0o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。
LC-RC正弦波振荡电路
U2 U1 1
幅频特性
90ο
相频特性 （f）
3
0ο
fo
f
fo
90ο
u2 与 u
输出电压 uo 经正反馈（兼选频）网络分压后， 取uf 作为同相比例电路的输入信号 ui 。 (1) 起振过程
(2) 稳定振荡
(3) 振荡频率 振荡频率由相位平衡条件决定。 A = 0，仅在 f 0处 F = 0 满足相位平衡条件，
第18章 正弦波振荡电路
18.1 自激振荡 18.2 RC振荡电路 18.3 LC振荡电路
第18章 正弦波振荡电路
本章要求： 1. 了解正弦波振荡电路自激振荡的条件。 2. 了解LC振荡电路和RC振荡电路的工作原理。
18.1 自激振荡
正弦波振荡电路用来产生一定频率和幅值的正弦 交流信号。它的频率范围很广，可以从一赫以下到 几百兆以上；输出功率可以从几毫瓦到几十千瓦； 输出的交流电能是从电源的直流电能转换而来的。 常用的正弦波振荡器
C1
RB2 RE
CE
+UCC 选频电路
－
C1 L
通常再与线圈串联一 个较小的可变电容来调
反馈网络
C2 反相
节振荡频率。
反馈电压取自C2
振荡频率可达100MHz以上。
例3：图示电路能否产生正弦波振荡, 如果不能振
荡，加以改正。
解：直流电路合理。
旁路电容CE将反馈信 号旁路，即电路中不存
在反馈，所以电路不能
解:
(6) 反馈太强，波形变坏；
反馈线圈的圈数过多或 管子的β太大使反馈太
RB1 C
L
强而进入非线性区，使 波形变坏。
C1
+UCC RL
LC振荡电路
回路的品质因数
公式推导过程： 电路导纳为
（推导过程如下）
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 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。
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
★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。
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。
LC正弦波振荡电路
Cb
C
L1 Lf
Rb1 Rb2
Re Ce Ec
2. 三种振荡器的特点
（1）调集型：在高频输出方面比其余两种电路稳定，而且幅度较 大，谐波成分较小。
（2）调基型：振荡频率在较宽范围内改变时，振幅比较平稳。 【说明】对互感耦合振荡器要求：根据正反馈，标示同名端的位置。
3.4.2 三点式振荡电路的构成原则
Ec
Rb1
Lc
Rb2 Re Ce Cb
C1 L
C2
Ec
C2
C1
L
Rb1
Rb 2
仿真
C1
Rb1
L
C2
Rb 2
Re
2.起振条件的分析——振幅起振条件：T Auo F 1
（1）反馈系数
F ube ( j) 1 jC2 C1 u ce ( j) 1 jC1 C2
C2+ube- C1
（2Q）值谐高振时时，的故电认压为放C大1、倍C2串数联。Auo uce ube
+
①接入系数（be间到ce间） gmube geoe egL kF2 gie uce C1 C2 ube
kF
ube u ce
F C1 C2
- C2 C2
-
c
b
+L
+
gmube goe gL C1 uce C2 gie ube
-
e
-
（2）谐振时的电压放大倍数 Auo uce ube
②谐振时的电压放大倍数
1. 电路结构 Rb1、Rb 2 ：基极偏置电阻； Re ：发射极直流负反馈电阻； Ce ：高频旁路电容；Cb：隔直电容； Lc ：高频扼流圈（可用大电阻代替）。 Re、Ce ：自给偏压电路，提供负偏压。
浅析LC正弦波振荡电路振荡的判断方法
浅析LC正弦波振荡电路振荡的判断方法LC正弦波振荡电路是一种经典的振荡电路，由一个电感(L)和一个电容(C)组成，通过交流电源提供能量。
LC正弦波振荡电路可以用于产生频率稳定的正弦波信号，因此在通信、测量和控制等领域具有重要的应用价值。
为了确保LC正弦波振荡电路能够正常振荡，需要进行合适的参数选择和判断方法。
首先，我们需要选择合适的电感和电容值。
电感和电容的选择决定了振荡频率和阻尼情况。
振荡频率由以下公式给出：f=1/(2*π*√(L*C))其中f是振荡频率，L是电感的感值，C是电容的容值，π是圆周率。
根据此公式，可以根据需要选择电感和电容的值。
其次，判断振荡电路是否能够开始振荡的方法有两种：一种是直接判断LC振荡电路的初始条件，另一种是通过稳态分析判断。
1.直接判断初始条件：初始条件下，电路处于准静态状态，即没有电流流过电感和电容器。
通过欧姆定律可以得到以下等式：v0=iL*L+q/C=0其中v0是初始电压，iL是电感的初始电流，q是电容的初始电荷。
根据这个等式，可以解得电流和电荷的初始值。
如果能够使电流和电荷都为零，则电路能够开始振荡。
2.稳态分析法：在稳态时，电感和电容上的电压是稳定的，此时电路处于振荡状态。
通过稳态分析可以得到以下两个等式：iL*L+q/C=0vL+vC=0其中，vL是电感上的电压，vC是电容上的电压。
根据这两个等式，可以解出电容和电感上的电压值，如果能够使电压稳定，则电路能够开始振荡。
另外，除了判断电路是否能够振荡，还需要考虑振荡电路的稳定性。
对于稳定的LC振荡电路，振荡频率和阻尼情况都不能受到外界扰动的影响。
通常采用负反馈的方法来提高振荡电路的稳定性，使得电路可以在一定范围内抵抗外部扰动。
在实际应用中，还需要考虑电感和电容的制造精度、温度变化等因素对振荡频率的影响。
此外，还需要注意电流和电压的幅度等参数的选择，以确保电路能够正常工作。
综上所述，判断LC正弦波振荡电路振荡的方法包括直接判断初始条件和稳态分析法。
模电 课件9.3 LC正弦波振荡电路
9.3.5 石英晶体 振荡电路 石英晶体LC振荡电路
利用石英晶体的高品质因数的特点，构成 利用石英晶体的高品质因数的特点，构成LC 振荡电路，如图9.14所示。 所示。 振荡电路，如图 所示
C 0 0 S
通常Q>>1， 通常 >>1， >>1
& & & ： I C ≈ I L >> I S
9.3.2 变压器反馈 振荡电路 变压器反馈LC振荡电路
变压器反馈LC振荡电路如图9.7所示。 变压器反馈 振荡电路如图9.7所示。 振荡电路如图9.7所示 LC并联谐振电路作 并联谐振电路作 为三极管的负载， 为三极管的负载，反馈线 相耦合, 圈L2与电感线圈Ｌ相耦合 将反馈信号送入三极管的 输入回路。 输入回路。交换反馈线圈 的两个线头， 的两个线头，可使反馈极 性发生变化。 性发生变化。调整反馈线 圈的匝数可以改变反馈信 号的强度， 号的强度，以使正反馈的 幅度条件得以满足。 幅度条件得以满足。
（a）CB组态 ） 组态
（b）CE组态 ） 组态
电容三点式LC振荡电路 图9.12 电容三点式 振荡电路
例9.1：图9.13为一个三点式振荡电路,试判断是否 9.1： 9.13为一个三点式振荡电路, 为一个三点式振荡电路 满足相位平衡条件。 满足相位平衡条件。
图9.13 例题11.1的电路图 例题11.1的电路图 11.1
图9.5 LC并联回路 并联回路
LC并联回路的等效阻抗为： 并联回路的等效阻抗为： 并联回路的等效阻抗为
1 ( R + jωL) jωC Z= 1 + R + jωL jωC
通常有R<< <<ω 通常有R<<ωL，所以有
LC正弦波振荡电路详解
LC正弦波振荡电路详解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，谐振频率为为二熹5 (推导过程如下)公式推导过程：电路导纳为/= —i—我十_R g令式中虚部为零，就可求出谐振角频率_ 1 1式中Q为品质因数当Q>>1时，"^赤，所以谐振频率Q-①在将上式代入,—三，得出当Q>>1时，1卜。
也，代入° ”耳虫7,整理可得y =___ _ .在信号频率较低时，电容的容抗（'心i很大，网络呈感性；在信号频率较高时，电感的c^~ 青感抗（莅=j尤）很大，网络呈容性；只有当f=f0时，T r网络才呈纯阻性，且阻抗最大。
这时电路产生电O~ ——流谐振，电容的电场能转换成磁场能，而电感的口.1 ■：十H.•的网期：磁场能又转换成电场能，两种能量相互转换。
」-井底情堪实际的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y =/疣十一：—R + j就回路的品质因数跳E 1巧2 = — = ^^ （推导过程如下）公式推导过程：电路导纳为r = JQ+ ------------我十j^L_R r^_ 皿〔—炉令式中虚部为零，就可求出谐振角频率次并联网络当f=f时，电抗（⑷考虑电路损耗时的网络式中Q为品质因数当Q>>1时，/总京，所以谐振频率2JT4LC将上式代入口一R，得出小1 KQ fcj — J—H R^C当f=f0时，电抗1।闻鼠当Q>>1时，禹卜炉区，代入口"/A，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。
lc正弦波振荡电路
该电路常用于需经常改变振荡频率的场合，它 可以通过改变电容容量实现频率的改变。
10
4、电容反馈式振荡电路
由于电感反馈式电路中反馈电压取自电感，使得 输出波形中高次谐波分量增多，波形变坏。如果将反 馈电压取自电容，则可使输出波形得到改善（容抗随 频率升高而减小）；按该思想设计的电路称为电容三 点式振荡电路。如图。
1 L(C//Co
)
=
fs
1+ C Co
由于C<<Co，所以fp≈fs。
当f>fp时，电抗主要决定于Co，石英晶体又呈容性。 因此，石英晶体电抗的频率特性如图所示，只有在 fs < f < fp 的情况下，石英晶体才呈感性；并且C和Co的容 量相差愈悬殊，fs和fp愈接近，石英晶体呈感性的频带 愈狭窄。
•
≥ Ui
Ui UO Ui
选择变压器原、附边匝数比，该条件容易满足。
该电路依靠放大电路自身和选频网络实现稳幅。 8
3、电感反馈式振荡电路
为了克服变压器反馈中选频与反馈回路间因磁路 耦合造成的工作不稳定的缺陷，将电路作适当改进， 便形成了电感反馈式振荡电路，如图所示。
电路中变压器线圈N1、
N2按同一方向绕制，在其中 间抽出抽头，故有始端、尾 端、中间抽头三个端点，称 为电感三点式振荡电路。 三个端点的相位关系为：
5
•
••
（3） I 与 I L ( IC )关系
谐振时
•
U
=
•
I
ZO
=
Q
ωOC
•
I
C上电流为
i ic
uC
iL
L R
•
IC
•
= ωOC U
27-03LC正弦波振荡电路
Uo
C1 CE 2 • C 2
RB2
Ui
1
RE
C3
L 3
f0
1 1 2 LC 2 LC 3
Uf
频率稳定度可达10－4～10－5
缺点：当增大C1和减小C3时引起振荡幅度 下降，难于起振。
串联型电容三点式振荡器
LC正弦波振荡电路
改进型电容三点式振荡器 ——西勒振荡电路（Seiler）
+VCC RB1 CB RB2 V
T
+ • Uo
C1
C2——反馈电容。 C3——隔直电容，防止L将ce短路。
- • C Uf 2 +
CE-2
C2、C1是同性电抗，又流过同 一电流，所以，电压相位相同
LC正弦波振荡电路
电容三点式振荡电路—考毕兹振荡器（Colpitts）
+VCC RB1 C3
1 I Uf C1 j C 2 反馈系数： F u 1 C2 Uo I j C 1
0
③ 回路品质因数 Q Q 2
Q
f
回路存储能量 每周期消耗能量
f0
幅频特性
ω0 L 1 1 L C R Rω0C R
LC正弦波振荡电路
电路构造的关键是如何取出满足振荡相位条件的正反馈电压。
变压器反馈式（互感耦合）
LC 振荡器 电感反馈振荡器（哈特莱振荡器） 三点式 电容反馈振荡器 基本型振荡器（考比兹振荡器） 克拉泼振荡器 西勒振荡器
Q大 f0
1 ( R jωL) L / RC jωC Z L 1 1 1 j ( ) ( R jωL) R R C jωC
ω0
1 LC
Z
LC振荡电路
有变压器反馈式LC振荡电路、电感三点式LC振荡电路和电容三点式LC振荡电路。
LC振荡电路的辐射功率是和振荡频率的四次方成正比的，要让LC振荡电路向外辐射足够强的电磁波，必须提高振荡频率，并且使电路具有开放的形式。
LC振荡电路概述LC振荡电路主要用来产生高频正弦波信号，电路中的选频网络由电感和电容组成。
常见的LC正弦波振荡电路有变压器反馈式LC振荡电路、电感三点式LC振荡电路和电容三点式LC振荡电路，它们的选频网络采用LC并联谐振回路。
电感三点式LC振荡电路LC 振荡电路运用了电容跟电感的储能特性，让电磁两种能量交替转化，也就是说电能跟磁能都会有一个最大最小值，也就有了振荡。
不过这只是理想情况，实际上所有电子元件都会有损耗，能量在电容跟电感之间互相转化的过程中要么被损耗，要么泄漏出外部，能量会不断减小，所以实际上的LC振荡电路都需要一个放大元件，要么是三极管，要么是集成运放等数电IC，利用这个放大元件，通过各种信号反馈方法使得这个不断被消耗的振荡信号被反馈放大，从而最终输出一个幅值跟频率比较稳定的信号。
LC振荡电路工作原理开机瞬间产生的电扰动经三极管V组成的放大器放大，然后由LC选频回路从众多的频率中选出谐振频率F0。
并通过线圈L1和L2之间的互感耦合把信号反馈至三极管基极。
设基极的瞬间电压极性为正。
经倒相集电压瞬时极性为负，按变压器同名端的符号可以看出，L2的上端电压极性为负，反馈回基极的电压极性为正，满足相位平衡条件，偏离F0的其它频率的信号因为附加相移而不满足相位平衡条件，只要三极管电流放大系数B和L1与L2的匝数比合适，满足振幅条件，就能产生频率F0的振荡信号。
LC振荡电路特点共射变压器耦合式振荡器功率增益高，容易起振，但由于共发射极电流放大系数B随工作频率的增高而急剧降低，故共振荡幅度很容易受到振荡频率大小的影响，因此常用于固定频率的振荡器。
LC振荡电路分析方法LC 电磁振荡过程涉及的物理量较多，且各个物理量变化也比较复杂。
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LC正弦波振荡电路详解
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。