正弦振荡电路(二)

三. LC正弦振荡器

1. LC并联谐振贿赂的选频特性

考虑电感线圈电阻及贿赂消耗后，LC并联网络的等效电路如图8.1.10(a)，其中r为绕线电阻及回路损耗。

图b为该电路的频率特性。

(1) LC回路具有选频性，在谐振频率f₀处电路是纯阻，称为谐振阻抗，在偏离fo,|z|↓。从相频特性可知，当f>f_o时，呈电容性，f<f_o时，呈电感性

(2) 谐振频率

(3) 谐振时，L、C的阻抗称为回路特性阻抗ρ

(4) ρ与r之比称为品质因素

(5) 损耗电阻r与L串联损耗电阻与L并联

见图8.1.11

谐振时，A、B端，而C、D端理想LC回路谐振阻抗应为∞()，

两电路空载Q值应该相同

此时

有载Q值 见图8.1.12

(6) 为了减小外电路对LC回路的影响，采用接入耦合方式，见图8.1.13

其中

为R_L折算LC回路的阻抗，只要>>R_L，回路在上面的分量越小，对Q_L的影响越小。

f₀附近频率特性也越陡峭，选频性、稳定性越好。

(7) LC振荡器可分为

2. 三点式LC振荡器：

电路特点是LC并联回路的三个断点分别接到管子的b、e、c三个极，称为三点式LC电路。

(1) 构成法则 见图 8.1.14

，其中

代入上式(若X_i>0为电感，X_i<0为电容)

则

由于 说明z₁、z₂为同性质的电抗组件

此外 说明z₃、z₁互为异性质的电抗组件

★判别三点式电路能否起振，一种方式为“射同基反”，意指发射极接同种性质的电抗组件z₁、z₂，基极接相反性质的电抗组件z₂、z₃。

(2)可构成两类三点式LC电路

见图8.1.15

Δ (c) 电路中

调C₃，可调频

起振条件

图8.1.15三点式LC振荡器

(a)电感三点式 (b)电容三点式 (c)电感三点式交流通路 (d)电容三点式交流通路

Δ (d)电路中

同理起振条件

★调频不方便，且影响起振条件，由此引出改进型电容三点式电路，即在图8.1.15(b)、(d) L₃支路中串接电容C₃，取C₁、C₂>>C₃，则上面，则，调频与调节起振条件互不干扰。此外加大C₁、C₂可忽略放大管C_o、C_i的影响，因为，

，可以说晶体管与LC回路实现松耦合。

3. 互感耦合LC振荡器(变压器耦合)

由LC回路接在管子电极的不同，可有三种形式

即调谐型互感耦合LC振荡器，见图8.1.16

有几点需注意的

Δ取决于LC回路的谐振频率

Δ反馈极性取决于变压器源副边的同名端，图上用瞬时极性标上，可自行判别满足相位平衡条件

Δ由于(a)电路LC回路接在集电极，由于晶体管r_ce较大，故不必采用抽头接入方式，因为r_ce较大本身对LC回路影响就不大。

Δ(b)、(c)为CB，CE电路，调谐回路接在发射极及基极，较小的R_i、较大的C_i若直接并接在LC回路两端，必然影响ω_o、Q值，使选频特性变差，ω_o稳定性变差，故采用抽头接入式，和CB、CE的R_i 大，设N₁、N₂分别为抽头主变压器原边二端的匝数，则，若，则想当与增大400倍。

4. 石英晶体振荡器

(1) 晶体的物理性质：压电效应

机械能?电能

当芯片两边加上交变电压时，正负压电效应互为因果关系，当外加交流电压的频率等于芯片的固有机械振动频率时，芯片机械震动幅度最大，芯片两面的电荷数量及电路中的交变电流最大，产生谐振，称为压电谐振。

(2) 芯片(石英谐振器)的电特性(等效电路) 见图8.1.17

Δ等效电路由机械系统类比于电系统，相当于一个LC回路。静态电容C_o(n pF~n+ pF)为二敷银层电极，支架及引线间电容总和；L(10^-3~10²H)较大，类比于芯片芯片质量；C(10^-4~10^-1pF)
类比于芯片的弹性<<C_o；r(100?左右)类比于内的机械摩擦，由于一般可达10⁴~10⁶，而一般LC谐振回路即使采用镀银线圈的电感Q值只在200以下，所以频率稳定度可以很高。从能量角度看，Q高表示回路能量损失小，振荡宦惯性大，外界不稳定因素不易改变振荡频率ω_o。

Δ串联谐振频率

并联谐振频率

Δ从(c)中可知，，为电感性，f=f_s、fp时为纯电阻性

Δ石英晶体正弦振荡器电路 见图8.1.18

(1) 串联型：利用f=f_s， ，，正反馈最强，而，，，不满足相位条件。

(2) 并联型：利用芯片呈电感性，即，用之担当三点式电路中电感的角色。

说明：(a)与(c)均是串联型晶振。(a)f_o<几百KHz，(c)f_o可较高，(c)实质是，C₁、C₂、L组成了电容三点式电路。调谐在f_s。此时芯片阻抗≈0，φ＝0，通过正反馈，满足振荡平衡条件，而偏离f_s时，芯片呈现阻抗高且φ≠0，不满足振荡条件。  (完)