LC正弦波振蕩電路詳解(2)

1、LC正弦波振蕩電路詳解LC正弦波振蕩電路與RC橋式正弦波振蕩電路的組成原則在本 質(zhì)上是相同的，只是選頻網(wǎng)絡(luò)采用 LC電路。在LC振蕩電路中，當(dāng) f=fo時(shí)，放大電路的放大倍數(shù)數(shù)值最大，而其余頻率的信號(hào)均被衰減 到零；引入正反饋后，使反饋電壓作為放大電路的輸入電壓，以維持 輸出電壓，從而形成正弦波振蕩。由于 LC正弦波振蕩電路的振蕩頻 率較高，所以放大電路多采用分立元件電路。一、LC諧振回路的頻率特性LC正弦波振蕩電路中的選頻網(wǎng)絡(luò)采用 LC并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，如圖所示。 圖(a)為理想電路，無損耗，諧振頻率為八面喬(推導(dǎo)過程如下)公式推導(dǎo)過程:電路導(dǎo)納為r = J曲十_ R_或十仙©2令式中虛部

2、為零,就可求出諧振角頻率11r迓2宓1 +11% 二式中Q為品質(zhì)因數(shù)當(dāng)Q>>1時(shí),% 陽一?=伍，所以諧振頻率Q =將上式代入 氏，得出當(dāng)f=fo時(shí)，電抗當(dāng)Q>>1時(shí)，I弗用少尺2匚巴，代入RC，整理可得1X -0 I在信號(hào)頻率較低時(shí)，電容的容抗（亡曲）F很大，網(wǎng)絡(luò)呈感性；在信號(hào)頻率較高 時(shí)，電感的V七«"00理想情況下的網(wǎng)絡(luò)LC并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)感抗（血 巳曲）很大，網(wǎng)絡(luò)呈容性；只有當(dāng)f=fo時(shí)， 網(wǎng)絡(luò)才呈純阻性，且阻抗最大。這時(shí)電路產(chǎn)生電O 流諧振，電容的電場能轉(zhuǎn)換成磁場能，而電感的 磁場能又轉(zhuǎn)換成電場能，兩種能量相互轉(zhuǎn)換。實(shí)際的LC并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)總是有損耗的，

3、各種損耗等 效成電阻R,如圖（b）所示。電路的導(dǎo)納為r = j®c+:A+ j龐於（推導(dǎo)過程如下）回路的品質(zhì)因數(shù)R rcIz公式推導(dǎo)過程:電路導(dǎo)納為或4（泣尸_令式中虛部為零，就可求出諧振角頻率Q *I路損耗時(shí)的屈縮LC并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)r R .1 +keZj111H3-e式中Q為品質(zhì)因數(shù)當(dāng)Q>>1時(shí),®崗 ,亦，所以諧振頻率將上式代入°=七，得出a咗當(dāng)f=fo時(shí)，電抗當(dāng)Q>>1時(shí)，必少尺，代入aVc，整理可得上式表明，選頻網(wǎng)絡(luò)的損耗愈小，諧振頻率相同時(shí)，電容容量愈 小，電感數(shù)值愈大，品質(zhì)因數(shù)愈大，將使得選頻特性愈好。當(dāng)f=fo時(shí)，電抗必ba處曲翠

4、.（推導(dǎo)過程如下）公式推導(dǎo)過程:電路導(dǎo)納為r =+:&LR + JC&L R令式中虛部為零,就可求出諧振角頻率V TZc式中Q為品質(zhì)因數(shù)當(dāng)Q>>1時(shí),應(yīng)，所以諧振頻率將上式代入"卞，得出當(dāng)f=fo時(shí)，電抗當(dāng)Q>>1時(shí),必I訐牛務(wù)We除，代入，整理可得當(dāng)網(wǎng)絡(luò)的輸入電流為Io時(shí)，電容和電感的電流約為 QIo。-=r = jx+:_根據(jù)式£根據(jù)式ZR+W匸，可得適用于頻率從零到無窮大時(shí)LC并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)電抗的表達(dá)式 Z=1/Y,其頻率特性如下圖所示。Q值愈 大，曲線愈陡，選頻特性愈好。LC并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)電抗的頻率特性CL若以LC并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)作為共射放大電路

5、 的集電極負(fù)載，如右圖所示，則電路的電 壓放大倍數(shù)A = -4-根據(jù)LC并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的頻率特性，當(dāng)f=fo 時(shí)，電壓放大倍數(shù)的數(shù)值最大，且無附加：選瀕放大電路相移（原因）。對于其余頻率的信號(hào)，電 H 卜4 壓放大倍數(shù)不但數(shù)值減小，而且有附加相 移。電路具有選頻特性，故稱之為選頻放應(yīng)屆I 大電路。若在電路中引入正反饋，并能用 反饋電壓取代輸入電壓，則電路就成為正° 弦波振蕩電路。根據(jù)引入反饋的方式不 同，LC正弦波振蕩電路分為變壓器反饋 式、電感反饋式和電容反饋式三種電路。二、變壓器反饋式振蕩電路演豕丈匾111工作原理引入正反饋?zhàn)詈唵蔚姆椒ㄊ遣捎米儔浩鞣答伔绞剑鐖D（7114）所示，用反饋

6、電壓取代輸入電壓，得到變壓器反饋式振蕩電路。電路分析：觀察電路，存在放大電路、選頻網(wǎng)絡(luò)、正反饋網(wǎng)絡(luò)以及用晶 體管的非線性特性所實(shí)現(xiàn)的穩(wěn)幅環(huán)節(jié)四個(gè)部分；判斷放大電路能否正常工作，圖中放大電路是典型的工作點(diǎn) 穩(wěn)定電路，可以設(shè)置合適的靜態(tài)工作點(diǎn)；交流通路如圖所示，交流信號(hào)傳遞過程中無開路或短路現(xiàn)象， 電路可以正常放大；具體做采用瞬時(shí)極性法判斷電路是否滿足相位平衡條件（法）。Ng變E雅反饋式振蕩電路的交流通路如圖所示電路表明，變壓器反饋式振蕩電路中放大電路的輸入電 阻是放大電路負(fù)載的一部分，因此 么與戶相互關(guān)聯(lián)。一般情況下， 只要合理選擇變壓器原、副邊線圈的匝數(shù)比以及其它電路參數(shù)， 電路 很容易滿足幅

7、值條件。2.振蕩頻率及起振條件振蕩頻率其中,起振條件丘=丘+其中，3.優(yōu)缺點(diǎn)變壓器反饋式振蕩電路易于產(chǎn)生振蕩，輸出電壓的波形失真不 大，應(yīng)用范圍廣泛。但是由于輸出電壓與反饋電壓靠磁路耦合，因而 耦合不緊密，損耗較大。并且振蕩頻率的穩(wěn)定性不高。三、電感反饋式振蕩電路 演示聖址丄1. 電路組成為了克服變壓器反饋式振蕩 電路中變壓器原邊線圈和副邊線 圈耦合不緊密的缺點(diǎn)，可將變壓 器反饋式振蕩電路的Ni和N2合 并為一個(gè)線圈，如右圖所示，為 了加強(qiáng)諧振效果，將電容C跨接 在整個(gè)線圈兩端，便得到電感反 饋式振蕩電路。2. 工作原理CHi兄電感反饋武振蕩電路C選頻網(wǎng)絡(luò)、反饋網(wǎng)絡(luò)和非線性元觀察電路它包含了放

8、大電路、件（晶體管）四個(gè)部分，而且放大電路能夠正常工作。用瞬時(shí)極性法判斷電路是否滿足正弦波振蕩的相位條件：斷開反饋，加頻率為fo的輸入電壓，給定其極性，判斷出從 N2上獲得的 反饋電壓極性與輸入電壓相同，故電路滿足正弦波振蕩的相位條件， 各點(diǎn)瞬時(shí)極性如上圖所示。只要電路參數(shù)選擇得當(dāng)，電路就可滿足幅值條件，而產(chǎn)生正弦 波振蕩。如下圖所示為電感反饋式振蕩電路的交流通路， 原邊線圈的三個(gè) 端分別接在晶體管的三個(gè)極，故稱電感反饋式振蕩電路為 電感三點(diǎn)式 電路。電感反饋式振蕩電路的交流通路3.振蕩頻率及起振條件振蕩頻率反饋系數(shù)起振條件4.優(yōu)缺點(diǎn)電感反饋式振蕩電路中N2與Ni之間耦合緊密，振幅大，易起振;

9、 當(dāng)C采用可變電容時(shí)，可以獲得調(diào)節(jié)范圍較寬的振蕩頻率，最高振 蕩頻率可達(dá)幾十 MHz。由于反饋電壓取自電感，對高頻信號(hào)具有較 大的電抗，反饋信號(hào)中含有較多的高次諧波分量， 輸出電壓波形不好四、電容反饋式振蕩電路 演設(shè)扯ZffhSa丄 +他1. 電路組成 為了獲得較好的輸出電壓波L電容反饋式ffi蕩電路形，若將電感反饋式振蕩電路中的 電容換成電感，電感換成電容，并 在轉(zhuǎn)換后將兩個(gè)電容的公共端接 地，且增加集電極電阻Rc,就可得 到電容反饋式振蕩電路，如右圖所 示。因?yàn)閮蓚€(gè)電容的三個(gè)端分別接 在晶體管的三個(gè)極，故也稱為電容 三點(diǎn)式電路。2. 工作原理根據(jù)正弦波振蕩電路的判斷方法，觀察如上圖所示電路

10、，包 含了放大電路、選頻網(wǎng)絡(luò)、反饋網(wǎng)絡(luò)和非線性元件（晶體管）四個(gè) 部分；放大電路能夠正常工作；斷開反饋，加頻率為fo的輸入電壓，給定其極性，判斷出從 C2上所獲得的反饋電壓極性與輸入電壓相同，故電路弦波振蕩的相 位條件，各點(diǎn)瞬時(shí)極性如圖所示。只要電路參數(shù)選擇得當(dāng)，電路就可以滿足幅值條件，而產(chǎn)生 正弦波振蕩。3. 振蕩頻率及起振條件振蕩頻率反饋系數(shù)起振條件頻率可錮的選頻網(wǎng)絡(luò)則 在4.優(yōu)缺點(diǎn)電容反饋式振蕩電路的 輸出電壓波形 好，但若用改變電容的方法來調(diào)節(jié)振蕩頻 率，則會(huì)影響電路的反饋系數(shù)和起振條件； 而若用改變電感的方法來調(diào)節(jié)振蕩頻率， 比較困難；常用在固定振蕩頻率的場合。振蕩頻率可調(diào)范圍不大的情況下，可采用如 右圖所示電路作為選頻網(wǎng)絡(luò)。5.穩(wěn)疋振蕩頻率的措施若要提高電容反饋式振蕩電路的頻率，要減小 Ci、C2的電容量 和L的電感量。實(shí)際上，當(dāng)Ci和C2減小到一定程度時(shí)，晶體管的極 間電容和電路中的雜散電容將納入 Ci和C2之中，從而影響振蕩頻率。 這些電容等效為放大電路的輸入電容 Ci和輸出電容Co,改進(jìn)型電路 和