lc振荡回路-电感三点式振荡器电路图

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LC振荡电路

课程设计课设题目： LC 振荡器设计专业：电子与信息工程班级：姓名：学号：指导老师：成绩：电子与信息工程学院线路高频课程设计报告目录摘要 (1)Abstract (1)引言 (1)一、设计任务与要求 (2)二、整体设计方案 (2)2.1.起振条件与平衡条件 (2)2.2电感反馈三点式振荡器 (3)2.3电容反馈三点式振荡器 (4)2.4两种改进型反馈振荡电路 (5)三、设计内容 (7)3.1.1LC振荡器的基本工作原理 (7)3.1.2西勒振荡器的原理 (7)3.2静态工作点设置 (8)3.3 进行仿真 (8)四、总结 (9)4.1设计的功能与应用 (9)4.2设计的不足 (9)五、主要参考文献 (9)六、附录1 (10)摘要振荡器是一种不需要外加激励、电路本身能自动地将直流能量转换为具有某种波形的交流能量的装置。

种类很多，使用范围也不相同，但是它们的基本原理都是相同的，即满足起振、平衡和稳定条件。

通过对电感三点式振荡器（哈脱莱振荡器）、电容三点式振荡器（考毕兹振荡器）以及改进型电容反馈式振荡器（克拉波电路和西勒电路）的分析，根据课设要求频率稳定度10-4,西勒电路具有频率稳定性高，振幅稳定，频率调节方便，适合做波段振荡器等优点,因此选择西勒电路进行设计。

继而通过Multisim设计电路与仿真。

关键词：振荡器；西勒电路；MultisimAbstractThe oscillator is a kind of don't need to motivate, circuit itself automatically device for DC energy into a waveform AC energy applied. Many different types of oscillators, using range is not the same, but the basic principles are the same, to meet the vibration, the equilibrium and stability conditions. Based on the inductance of the three point type oscillator ( Hartley), three point capacitance oscillator ( Colpitts) and improved capacitor feedback oscillator (Clapp and Seiler) analysis, according to class requirements, Seiler circuit with high frequency stability, amplitude stability frequency regulation, convenient, suitable for the band oscillator etc., so the final choice of Seiler circuit design. Then through the Multisim circuit design and simulation.Key Words：Oscillator; Seiler; Multisim引言在信息飞速发展的时代，对信息的获取、传输与处理的方法越来越受到人们的重视。

3LC三点式振荡器

3.1研究静态工作点对西勒电路振荡频率、幅度及波形的影响
3.2研究反馈大小对西勒电路振荡频率、幅度、直流与交流等效电路。 2.整理各个步骤的实验数据，并与理论值相比较，分
析误差可能的原因。 3分析静态工作点、反馈系数F对振荡器起振条件和
输出波形振幅的影响，并用所学理论加以分析。 4.比较上述三种振荡电路的特点，并分析原因。
二、实验原理及电路说明
图1：LC三点式振荡器基本组成形式
2、三种等效电路说明
图2 LC振荡器交流等效电路
三、实验内容与步骤
（一）LC振荡器（考毕兹 ,选做）
利用跳线端子和拨码开关将实验电路连接成考毕兹电路（参考图3-8（a））,C1001(C1)=200 p, C1007=10np)其余参数选择如下设置。
一、实验目的
1.了解LC三点式振荡电路的基本原理，电路特点及结构
2.研究静态工作点变化时对振荡器的影响。 3.研究反馈系数不同时对振荡器的影响。
二、实验原理及电路说明
LC三点式振荡器的基本构成：放大器加LC振荡回路。
三点式振荡器的组成原则是：晶体管发射极相连的两个回路元件的电抗性质相同
，不与晶体管发射极相连的两个回路元件，其电抗性质应相反。
S1000 开路 S1001 开路 S1002 按需要接入C1002（C2）的值 S1003 按需要接入C1003（C3）的值 S1004 开路
1.1研究静态工作点对考毕兹电路振荡频率、幅度及波形的影响
1.2研究反馈大小对考毕兹电路振荡频率、幅度、波形及频率稳定度
（二）LC振荡器（克拉泼电路）
利用跳线端子和拨码开关将实验电路连接成克拉泼电路（参考图3-8（b））,C1001(C1)=200 p, C1002（C2）=1000p )其余参数选择如下设置。

三点式LC振荡电路

模拟电子技术知识点：三点式LC正弦波振荡电路从LC回路引出3个端点，分别与三极管的3个电极或运放的3个端相连的振荡电路称为“三点式振荡电路”，分为电感三点式和电容三点式两大类。

Hartley Oscillator Circuit（哈特莱式振荡器，电感耦合三点振荡器）—The resonant circuit is a tapped inductor（带抽头的电感）or two inductors and one capacitor.Colpitts Oscillator Circuit（科耳皮兹振荡器，电容耦合三点振荡器）—The resonant circuit is an inductor and two capacitors.仍然由LC并联谐振电路构成选频网络,三点式LC 并联电路中间端的瞬时电位一定在首、尾端电位之间。

三点的相位关系若中间点交流接地，则首端与尾端相位相反。

若首端或尾端交流接地，则其他两端相位相同。

+V CC C C 1L 1L 2+––++振荡频率:M 为两线圈的互感(L+L+2M )Cf 2π10=12(1)观察电路是否包含了组成振荡的各部分部分，各部分设计合理。

(2)判断相位条件(3)幅值条件设置合理1、电感三点式MC b L 3+(a)Av O C 2L 1M-所以，此电路不能振荡。

︒=+180f a ϕϕ-电感三点式C b C 1+(c)Av O L 2C 3-所以，此电路不能振荡。

︒=+180f a ϕϕ-电容三点式C b C 1(c)A v OL 2C 3+-+-若首端或尾端接地，则其他两个端点的信号电压相位相同；若中间抽头交流接地，则首端和尾端的交流信号电压相位相反。

21210π21C C C C L f +≈电容三点式三点式LC 正弦波振荡电路思考：怎样修改才可能振荡？模拟电子技术知识点：三点式LC正弦波振荡电路。

实验三 LC电容反馈三点式振荡器(克拉泼振荡器)

实验三LC电容反馈三点式振荡器（克拉泼振荡器）一、实验目的1、掌握LC三点式振荡电路的基本原理，掌握电容反馈式LC三点振荡电路的设计方法及参数计算方法。

2、掌握振荡回路Q值对频率稳定度的影响。

3、掌握振荡器反馈系数不同时，静态工作电流I EQ对振荡器起振及振幅的影响。

二、预习要求1、复习LC振荡器的工作原理。

2、分析图3-1电路的工作原理，及各元件的作用，并计算晶体管静态工作电流Ic的最大值（设晶体管的β值为50）。

3、实验电路中，L1=3.3μh，若C=120pf，C′=680pf，计算当C T=50pf和C T=150pf时振荡频率各为多少？三、实验仪器1、双踪示波器2、万用表3、高频电路实验装置四、实验内容及步骤实验电路见3-1，实验前根据原理图在实验板上找到相应器件及插孔并了解其作用。

图3-1 LC电容反馈式振荡器、检查静态工作点（1）在实验板+12V插孔上接入+12V直流电源，注意电源极性不能接反。

（2）反馈电容C不接，（C′=680pf），用示波器观察振荡器停振时的情况，注意：连接C′的接线要尽量短。

（3）改变电位器Rp 测得晶体管V 的发射极电压V E ，V E 可连接变化，记下V E 的最大值，计算I E 值。

I =设Re = 1KΩ2、振荡频率与振荡幅度的测试实验条件：Ie=2mA 、C=100pf C′=680pf R L =110K（1）改变C T 电容，当分别接为C9、C10、C11时，记录相应的频率值，并填入表3.1。

（2）改变C T 电容，当分别接为C9、C10、C11时，用示波器测量相应振荡电压的峰峰值V p-p ，并填入表3.1。

表3.13、测试当C 、C′不同时，起振点、振幅与工作电流I ER 的关系（R=110KΩ）（1）取C=C3=100pf 、C′=C4=1200pf ，调电位器Rp 使I EQ （静态值）分别为表3.2所标各值，用示波器测量输出振荡幅度Vp-p （峰一峰值），并填入表3.2。

电容三点式振荡电路设计

1．2 电容三点式振荡电路设计图1所示为利用反馈原理设计的一个电容三点式振荡器，又称考毕兹振荡器。

图中晶体管放大电路构成主网络，直流电源对电路提供偏置，偏置电压经过直流工作点分析在电路中表示出来。

LC并联谐振回路构成正反馈选频网络，其中C1、C2和Ce分别为高频耦合电容和旁路电容，C3、C4为回路电容，L1是回路电感。

在不考虑寄生参数的情况下，根据正弦振荡的相位条件，振荡频率计算公式为：C4端接回基极构成正反馈，反馈系数为F=C3／C4。

电容三点式振荡器的优点为电容对晶体管非线性特性产生的高次谐波呈现低阻抗，所以反馈电压中高次谐波分量很小，因此输出波形接近于正弦波。

2 电路的仿真分析2．1 起振过程振荡曲线分析，即电路的瞬态分析(Time Domain Transient) 在Capture CIS中绘制电路的原理图如图1，各元件参数如图中所示。

对波形发生电路进行时域仿真就是仿真电路的输出波形，因此应选择瞬态分析方式。

仿真时间选择5 μs，并设置Maximum step(最大步长)为10 ns，以输出光滑的振荡波形。

执行仿真分析命令，可以在Probe中清晰地看出正弦波发生电路的起振过程。

图2即为out点输出波形，从中可见起振时间约为1．0 us。

根据仿真波形分析起振过程如下：在刚接通电源时电路中存在各种扰动，这些扰动均具有很宽的频谱，但是只有频率近似为LC选频网络谐振频率fo的分量才能通过反馈网络产生较大的反馈电压。

由于环路增益T>1，经过线性放大和反馈的不断循环，振荡电压会不断增大。

然而由于晶体管的线性范围是有限的，随着振幅的增大放大器逐渐进入饱和区或截止区，增益逐渐下降。

当放大器增益下降而导致环路增益下降到1时，振幅增长过程停止，振荡器达到平衡，进入等幅振荡状态。

改变横坐标将波形放大，利用标尺功能测得波形极大点时间坐标如图3中所示。

通过计算可发现波形周期不稳定：B-A=2．303 3-2．190 5=0．112 8 us，C-B=2．409 3-2．303 3=0．1060us，D-C=2．5107-2．409 3=0．101 4us，E-D=2．621 0-2．510 7=0．110 3 us；即波形频率fo稳定度不高fo=1／T≈4／(E-A)=9．29 MHz。

三点式LC振荡电路

–C
振荡频率:
L1
f0 = 2π
1 (L1+L2+2M)C
M
L2
M为两线圈的互感
+Leabharlann 三点式LC正弦波振荡电路+ Cb -
A
vO
-
L3 L1
M C2
所以，a f 180
电感三(a)点式
此电路不能振荡。
三点式LC正弦波振荡电路
+
Cb -
A
vO
C1
- C3
电容(三c 点式
)
L2
所以，a f 180 此电路不能振荡。
模拟电子技术
知识点：三点式LC正弦波振荡电路
三点式LC正弦波振荡电路
从LC回路引出3个端点，分别与三极管的3个电极或运放的3个端相连的振荡电路称为“三点式振荡电路”，分为电感三点式和电容三点式两大类。
➢ Hartley Oscillator Circuit（哈特莱式振荡器，电感耦合三点振荡器）—The resonant circuit is a tapped inductor （带抽头的电感） or two inductors and one capacitor.
三点式LC正弦波振荡电路思考修：改怎才样
可能
振荡？
+
C
A
b
- C1 + C3
电容三(c 点式
)
-
vO
L2
若首端或尾端接地，则其他两个端点的信号电压相位相同；
若中间抽头交流接
地，则首端和尾端
的交流信号电压相位相反。
f0 2π
1 L C1C2
C1 C2
模拟电子技术

实验 LC电容反馈三点式振荡器

实验 LC 电容反馈三点式振荡器正弦波振荡器是指振荡波形为正弦波或接近正弦波的振荡器，它广泛应用于各类信号发生器中，如高频信号发生器、电视遥控器等。

产生正弦信号的振荡电路形式很多，但归纳起来，则主要有RC 、LC 和晶体振荡器三种形式。

本实验主要研究LC 电容反馈三点式振荡器。

一、实验目的1、理解LC 三点式振荡器的工作原理，掌握其振荡性能的测量方法。

2、理解振荡回路Q 值对频率稳定度的影响。

3、理解晶体管工作状态、反馈深度、负载变化对振荡幅度与波形的影响。

4、了解LC 电容反馈三点式振荡器的设计方法。

二、实验仪器1、高频实验箱 1台2、高频信号发生器 1台3、双踪高频示波器 1台4、扫频仪 1台5、万用表 1块6、LC 电容反馈三点式振荡器实验板 1块三、预习要求1、复习正弦波振荡器的工作原理及技术指标的计算方法。

2、分析实验电路，理解各元件的作用并计算相关技术指标。

四、实验原理三点式振荡器的交流等效电路如图4-1所示。

图中，ce X 、be X 、cb X 为谐振回路的三个电抗。

根据相位平衡条件可知，ce X 、be X 必须为同性电抗，cb X 与ce X 、be X 相比必须为异性电抗，且三者之间满足下列关系：)(be ce cb X X X +-= (4-1)这就是三点式振荡器相位平衡条件的判断准则。

在满足式(4-1)的前提下，若ce X 、be X 呈容性,呈感性，则振荡器为电容反馈三点式振荡器；若ce X 、be X 呈感性，cb X 呈容性，则为电感反馈三点式振荡器。

下面以“考毕兹”电容三点式振荡器为例分析其原理。

1、“考毕兹”电容三点式振荡器工作原理“考毕兹”电容三点式振荡器电路如图4-2所示，图中L 和C 1、C 2组成振荡回路，反馈电压取自电容C 2的两端，C b 和C c 为高频旁路电容，L c 为高频扼流圈，对直流可视为短路，对交流可视为开路。

显然，该振荡器的交流通路满足相位平衡条件。

实验二LC电容反馈式三点式振荡器

L C电容反馈式三点式振荡器实验二一.实验目的1.掌握LC三点式振荡电路的基本原理，掌握LC电容反馈式三点振荡电路设计及电参数计算。

2.掌握震荡回路Q值对频率稳定度的影响。

3.掌握振荡器反馈系数不同时，静态工作电流•对振荡器起振及振幅的影响。

二.实验仪器设备1.双踪示波器2.频率计3.万用表4.实验板G1三.实验的电路图直流等效图电容断路，电感短路交流等效电路电容短路，电感断路表由表可得，在Ie , C, C \ R L ,不变的情况下，随着C T 的增大，f 会变小,V PP 会变大。

表而由表可得，系列一：C=C3=120p, C 二 C4=1200pf系列二:C=C5=120pf, C '二 C6=680pf ；结论：有图可得，随着I EQ 的增大，Vp-p 呈现出先增大后减小的趋势4. 频率稳定度的影响表由表可得，当LC 回路的参数固定的时候，随着R 的增大，则频率会减小表由表可得，当LC回路参数及Q值不变时，随着I EQ的增大，频率会减小5.说明本振荡电路的特点为：电容三点式振荡电路能该振荡的最高频率较咼，但是它的频率稳定度不咼，容易受外界影响五，预习要求，思考题 1.复习LC 振汤器的工作原理：振汤器起振的条件：AoF 1 F A 2n (n 0, 1, 2 ............. , n) 而/。

为当电源接通时的电压增益。

而振荡器维持振荡的条件是:AF 1A F 2n (n 0, 1, 2., n)2•由图3-1可得，电路的工作原理为电容三点式振荡器，R1和R2是分压电阻，R4 是旁路电阻，而晶体管静态工作电流Ic 为50 5・ 72 5. 607850 1 10 h,若 C=120pf, C =680pf,计算当 6=50pf 和 6=150pf时振荡频率各为多少? V EIc E R E 3.实验电路中，LI =。

LC振荡电路工作原理图文分析

LC 振荡电路工作原理图文分析
采用LC 谐振网络作选频网络的振荡电路称为LC 振荡电路。

LC 振荡电路通常采用电压正反馈。

按反馈电压取出方式不同，可分为变压器反馈式，电感三点式、电容三点式，三种典型电路。

三种电路的共同特点是采用LC 并联谐振回路作为选频网络。

一个LC 并联回路如图5.4所示，其中R 表示电感线圈和回路其他损耗总的等效电阻。

其幅频特性和相频特性如图5.5所示。

(a)幅频特性 (b)相频特性图5.4 LC 并联回路图5.5 LC 并联回路的频率特性（Q1>Q2）
当LC 并联回路发生谐振时，谐振频率为 0f =
电路阻抗Z 达到最大，其值为 000Q L Z Q L C RC
ωω=== 式（7-7）中Q 为回路品质因数，其值为
001L
Q R CR
ωω== 由图6.6可知，当外加信号频率f 等于LC 回路的固有频率f 0(f=f 0)时，电路发生并联谐振，阻抗Z 达到最大值Z 0，相位角ϕ=0，电路呈纯电阻性，当f 偏离f 0时由于Z 将显著减小，ϕ 不再为零，在f<fo 时，电路呈感性；f>f 0时，电路呈容性，利用LC 并谐振时呈高阻抗这一特点，来达到选取信号的目的，这就是LC 并联谐振回路的选频特性。

可以证明品质因数越高，选择性愈好，但品质因数过高，传输的信号会失真。

因此，采用LC 谐振回路作为选频网络的振荡电路，只能输出f=f 0的正弦波，其振荡频率为
I s C
L
R
U o +
－
0f f ==
当改变LC 回路的参数L 或C 时，就可改变输出信号的频率。

LC三点式振荡电路

-
L
+
goe gmube
g'L
C1
uce -
i
C2
2,放大器的放大倍数| Auo |
因为| Auo |=
u ce u be
而 u ce
g m u be g
g goe gL kF 2 gie
L
goe gmube
i
+
g'L
C1
uce -
C2
+ gie u'be
-
5
其中 kF 2 gie 为 gie 折合到放大器输出端的
L1L2
goe
k2Fgie
gmube
g'L
C
+
uce L1 -
i+ L2 u'be
-
有 0
11
Demo: 04电感三端式振荡器.ms10 例3-1：如图所示电路，改正图中的错误
12
例3-1：如图所示电路，改正图中的错误
13
电容三点式与电感三点式振荡器各有优缺点
电感反馈振荡器：反馈系数的改变可通过改变线圈抽头位置实现，但振荡频率比较低，产生振荡波形不如电容三点式振荡器。
17
§4.3 振荡器的频率稳定性
二,振荡器的稳频原理
1,频率不稳定的原因
u be
1
ub e
goe gL
gm ube 1
jC1 jL
1
1
gie jC2 jL 1 gie jC2
gie jC2
1
ub e
gm
gie jC2
ub e
goe gL
1
jC1
jL

三点式振荡器

改进型电容三点式振荡电路的设计摘要高频信号发生器主要用来向各种电子设备和电路提供高频能量或高频标准信号，以便测试各种电子设备和电路的电气特性。

高频信号发生器主要是产生高频正弦振荡波，故电路主要是由高频振荡电路构成。

振荡器的功能是产生标准的信号源，广泛应用于各类电子设备中。

为此,振荡器是电子技术领域中最基本的电子线路,也是从事电子技术工作人员必须要熟练掌握的基本电路。

本次课设设计了改进型电容三点式高频振荡器，介绍了设计步骤，比较了各种设计方法的优缺点，总结了不同振荡器的性能特征。

使用Protel2004DXP制作PCB板，并使用环氧树脂铜箔板和FeCl3进行了制板和焊接。

使用实验要求的电源和频率计进行验证，实现了设计目标。

1 实验原理1.1 振荡的原理三点式LC正弦波振荡器的组成法则（相位条件）是：与晶体管发射极相连的两个电抗元件应为同性质的电抗，而与晶体管集电极—基极相连的电抗元件应与前者性质相反。

图1-1所示为满足组成法则的基本电容反馈LC振荡器共基极接法的典型电路。

当电路参数选取合适，满足振幅起振条件时，电路起振。

当忽f可近似认为等略负载电阻、晶体管参数及分布电容等因素影响时，振荡频率oscf，即于谐振回路的固有振荡频率of=（1）式中 C 近似等于1C 与2C 的串联值1212C C C C C ≈+ （2）图1-1 电容反馈LC 振荡器由图1-1所画出的分析起振条件的小信号等效电路如图1-2所示。

图1-2 分析起振条件的小信号等效电路由图1-2分析可知，振荡器的起振条件为：e L e L m ng g n g g n g +=+>'''1)(1 （3）式中 '011,//L e L e eg g R R r ==0e R 为LC 振荡回路的等效谐振电阻；电路的反馈系数 112f C k n C C =≈+ （4）由式（3）看出，由于晶体管输入电阻e r 对回路的负载作用，反馈系数f k 并不是越大越容易起振，反馈系数太大会使增益A 降低，且会降低回路的有载Q 值，使回路的选择性变差，振荡波形产生失真，频率稳定性降低；所以，在晶体管参数一定的情况下，可以调节负载和反馈系数，保证电路起振。

电容三点式电路

ge G gL
由（b）到（c）：
1 式中 g L R L
ge
1 re
主讲元辉
图5.2.6
推导 T ( j ) 的等效电路 5.2.2
高频电子线路
等效电纳
B C 1 ( L)
C
C1C2 CC 1 2 C1 C2 C1 C2
环路增益计算：因为
osc
1 LC
令 T ( ) 1 即可求得振幅起振的条件为： ngm T (osc ) Ak f 1 ge gL
主讲元辉
5.2.2
高频电子线路
起振条件又可以表示为
1 1 ge ) gL ng e gm ( g L n n
其中
gL 1 RL Re 0 , ge 1 1 rbe re
电容回路电容
Cb 高Ｌ回路电感
频旁路电容
C1 C2
发射极输入，集电极输出，共基极放大电路
图5.2.5 电容三点式电路（ａ）原理电路（ｂ）高频等效电路
主讲元辉
5.2.2
高频电子线路
电容三点式电路高频等效电路
用微变等效电路取代三极管
主讲元辉
5.2.2
高频电子线路
1、考毕兹电路的近似分析用晶体管共基极组态的简化等效电路替代晶体三极管。其中 RL Re0 RL 晶体管输出电容未考虑。在×处断开，并考虑到负载作用，得到:
f1 1 联回路的谐振频率分别是： (2 L1C1 )
f2 1
(2 L2C2 )
f3 1
(2 L3C3 )
f3 试问 f1 、f 2 、
满足什么条件时该振荡器能正常工作？

LC振荡电路

最简单的LC振荡电路图大全（五款最简单的LC振荡电路设计原理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振荡电路工作原理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。

最简单的LC振荡电路图（一）电容三点式LC振荡电路又叫做考毕兹振荡电路。

它与电感三点式LC振荡电路类似，所不同的是电容元件与电感元件互换位置。

如图1所示。

图1 电容三点式LC振荡电路在LC谐振回路Q值足够高的条件下，电路的振荡频率为这种振荡电路的特点是振荡频率可做得较高，一般可达到100MHz以上，由于C2对高次谐波阻抗小，使反馈电压中的高次谐波成分较小，因而振荡波形较好。

电路的缺点是频率调节不便，这是因为调节电容来改变频率时，（既使C1、C2采用双连可变电容）C1与C2也难于按比例变化，从而引起电路工作性能的不稳定。

因此，该电路只适宜产生固定频率的振荡。

最简单的LC振荡电路图（二）图（a）是变压器反馈LC振荡电路。

晶体管VT是共发射极放大器。

变压器T的初级是起选频作用的LC谐振电路，变压器T的次级向放大器输入提供正反馈信号。

接通电源时，LC回路中出现微弱的瞬变电流，但是只有频率和回路谐振频率f0相同的电流才能在回路两端产生较高的电压，这个电压通过变压器初次级L1、L2的耦合又送回到晶体管V的基极。