LC正弦波振荡电路

知识点：变压器反馈 LC 振荡电路

1）LC并联谐振回路

首先我们来分析选频网络，一般使用LC并联谐振回路作为选频网络。我们知道，当外部的信号与LC并联电路特征频率相等时，能产生谐振，信号幅值能达到最大，这样就能选择出我们需要频率的信号。

LC并联谐振回路的原理图如下，图中R表示回路的等效损耗电阻：

由图可知，电路的等效阻抗为：

由于R远小于ωL，所以有：

所以，当ω取如下值时，回路谐振，呈现纯电阻特性

 而且，此时其等效阻抗为：

一般Z0是一个比较的大电阻值，理想状态下是无穷大。

Q=ω0L/R称为品质因数，用于评价回路损耗的大小。通常Q值很大，在几十到几百范围。Q值越大，对频率的选择特性越好。

此外由于R一般很小，谐振回路内部的电流会远大于外部输入的电流，即上图中的Ic和IL的绝对值要远大于Is。

2）变压器反馈式LC振荡电路

变压器反馈式LC振荡电路，顾名思义，它是利用了变压器耦合进行反馈的电路，原理如下图：

 这个电路分析如下：

C1和变压器的T1的一端形成LC并联谐振电路，作为选频网络；当电路谐振时，等效于一个纯电阻；

三极管的电路形式为共射级放大，其输出（集电极）和输入（基极）的相位是相反的；

注意变压的同名端，当输出（集电极）电压升高时，使得基极的电压会降低，从而形成了正反馈，因此可以不断放大振荡信号。

3）电感三点式振荡电路

电感三点式振荡电路，又称为电感反馈式振荡电路，仿真图如下：

 这个电路分析如下：

由于谐振时，回路内部的电流远大于外部输入的电流；所以谐振回路的两端可以看做相位相反；而三极管的共射放大电路，也有反相作用；两个反相叠加后形成了正反馈。

它的振荡频率为：（其中M为两个电感间的互感）

4）电容三点LC式振荡电路

电容三点式LC振荡电路，又称为电容反馈式振荡电路，仿真图如下：

  这个电路分析与电感三点式很相似：

由于谐振时，回路内部的电流远大于外部输入的电流；所以谐振回路的两端可以看做相位相反；而三极管的共射放大电路，也有反相作用；两个反相叠加后形成了正反馈。

它的振荡频率为：

 这个电路的缺点是，当需要调节C1和C2的值来改变频率时，反馈系数也会改变。所以一般使用如下改进型电路，在L上并上一个可变电容，这样就可以只调节可变电容改变频率，而不影响反馈系数。

5）改进型的电容反馈式振荡电路

为了提高振荡电路的稳定性，可以使用如下克拉波电路：

 这个电路相当于电容三点式电路中，L上串联了一个小电容C3；由于C3远小于C1和C2，所以振荡回路的选频特性主要由L和C3决定；这样减弱了晶体管与振荡回路的耦合，使得有源器件对振荡回路的影响变小，提高了频率稳定度。

6）总结：LC三端式振荡器相位平衡调节的判断

上述讨论的LC三端式振动器可以化成下图的等效形式：

  显然，如果要产生谐振，必须满足Z1+Z2+Z3 = 0；当回路电阻R很小时，近似为纯电抗，即满足：X1+X2+X3=0。

另外，为了满足相位条件，Vo与Vf需相差180°，这样再经过三极管的反相放大以后能形成正反馈，则X1和X2必须为同一性质的电抗，如都为电容、或者都为电感，而X3为另一种电抗。

好了，振荡电路到这里基本到一段落了。

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