LC正弦波振荡电路.doc

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1、LC正弦波振荡电路2011-07-1216:02:35   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、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

3、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。而振荡的稳定是利用放大器件的非线性来实

4、现的。当振幅大到一定程度时，虽然BJT集电极的电流波形可能明显失真，但由于集电极的负载是LC并联谐振回路，具有良好的选频作用，因此输出电压的波形一般失真不大。三、三点式LC振荡电路图1电感三点式振荡电路LC振荡电路除变压器反馈式，还常用电感三点式和电容三点式振荡电路，现分别讨论如下。1.电路组成图1所示为电感三点式振荡电路的原理图。这种电路的LC并联谐振电路中的电感有首端、中间抽头和尾端三个端点，分别与放大器件的集电极、发射极（地）和基极相连，反馈信号取自电感L2上的电压，因此，习惯上将图1所示电路称为电感三点式LC振荡电路，或电感反馈式振荡器。2.相位平衡条件判断前面讨论LC并联谐振回路

5、时已得出结论：谐振时，回路电流远比流入或流出LC回路的电流大得多。因此，电感中间抽头的瞬时电位一定在首、尾两端点的瞬时电位之间，即（1）若电感的中间抽头交流接地，则首端与尾端的信号电压相位相反。（2）若电感的首端或尾端交流接地，则电感其它两个端点的信号电压相位相同。根据分析，图1电路满足相位平衡条件。　3.幅值条件及振荡频率至于振幅条件，则容易满足，只要适当选择BJT的b和L2/L1的比值，就可以实现起振。考虑到L1、L2间的互感M后，电路的振荡频率可近似表示为（1）电感三点式正弦波振荡电路不仅容易起振，而且采用可变电容器能在较宽的范围内调节振荡频率，其工作频率范围可以从数百千赫兹至数十兆

6、赫兹，所以用在经常改变频率的场合（例如收音机、信号发生器等）。电路的缺点是，反馈电压取自L2上，L2对高次谐波（相对于f0而言）阻抗较大，因而引起振荡回路输出谐波分量增大，输出波形较差。四、石英晶体振荡电路频率稳定度是衡量振荡电路的质量指标之一，一般用来表示，其中f0为振荡频率，Df为频率偏移。频率稳定度有时还附加时间条件，如一小时或一日内的频率相对变化量。前面介绍的RC振荡电路的频率稳定度大于10–3，普通LC振荡电路也只能达到10–4。石英晶体振荡电路的频率稳定度可达10–9甚至10–11，这是由于采用了具有极高Q值的石英晶体元件。1．结构图1 石英晶体结构石英晶体是一种各向异性的结晶

7、体，它是硅石的一种，其化学成分是二氧化硅（SiO2）。从一块晶体上按一定的方位角切下的薄片称为晶片（可以是正方形、矩形或圆形等），然后在晶片的两个对应表面上涂敷银层并装上一对金属板，就构成石英晶体产品，如图1所示，一般用金属外壳密封，也可有用玻璃壳封装的。2．压电效应石英晶片所以能做振荡电路是基于它的压电效应，从物理学中知道，若在晶片的两个极板间加一电场，会使晶体产生机械变形；反之，若在极板间施加机械力，又会在相应的方向