lc正弦波振蕩電路詳解_LC正弦波振蕩電路振蕩的判斷方法

　　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=f0時，放大電路的放大倍數(shù)數(shù)值最大，而其余頻率的信號均被衰減到零；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。

　　正弦波振蕩電路詳解

　　一個放大電路，在輸入端加上輸入信號的情況下，輸出端才有輸出信號。如果輸入端無外加輸入信號，輸出端仍有一定頻率和幅度的信號輸出，這種現(xiàn)象稱為放大電路的自激振蕩。振蕩電路就是在沒有外加輸入信號的情況下，依靠電路自激振蕩而產(chǎn)生正弦波輸出電壓的電路。它廣泛應(yīng)用于遙控、通信、自動控制、測量等設(shè)備中，也作為模擬電子電路的測試信號。

　　1、產(chǎn)生正弦波振蕩的條件

　　圖1所示的正弦波振蕩電路是一個未加輸入信號的正反饋閉環(huán)電路。若輸出正弦電壓經(jīng)反饋環(huán)節(jié)產(chǎn)生的反饋電壓恰好等于放大電路所需的輸入電壓（幅度相等、相位相同），即=，則可在閉環(huán)電路輸出端得到持續(xù)穩(wěn)定的正弦波，如圖1（b）所示。由=，可得

　　圖1 正弦波振蕩電路的框圖

　　式（1）就是產(chǎn)生正弦波振蕩的振蕩條件。式（1）為復(fù)數(shù)式，若設(shè)，，正弦波振蕩條件可用幅度平衡條件和相位平衡條件來表示。

　　幅度平衡條件

　　|AF|=1（2）

　　相位平衡條件

　　（3）

　　2、正弦波振蕩的建立和穩(wěn)定

　　一個實(shí)際的正弦波振蕩電路的初始信號是由電路內(nèi)部噪聲和瞬態(tài)過程的擾動引起的。通常這些噪聲和擾動的頻譜很寬而幅度很小。為了最終能得到一個穩(wěn)定的正弦信號，首先，必須用一個選頻環(huán)節(jié)把所需頻率的分量從噪聲或擾動信號中挑選出來使其滿足相位平衡條件，而使其他頻率分量不滿足相位平衡條件。其次，為了能使振蕩能夠從小到大建立起來，要求滿足

　　|AF|》1（4）

　　式（4）稱為正弦波振蕩的起振條件。

　　從式（4）可以看到，振蕩建立起來后，信號由小到大不斷增長，不能得到一個穩(wěn)定的正弦波。實(shí)際上，信號的幅度最終要受到放大電路非線性的限制，即當(dāng)幅度逐漸增大時，|A|將逐漸減小，最終使|AF|=1達(dá)到幅度平衡條件，從而使正弦波振蕩穩(wěn)定。

　　3、正弦波振蕩電路的組成

　　從上述分析可知，正弦波振蕩電路從組成上看必須有以下四個基本環(huán)節(jié)。

　?。?）放大電路：保證電路能夠由從起振到動態(tài)平衡的過程，是電路獲得一定幅值的輸出量，實(shí)現(xiàn)能量的控制。

　　（2）選頻網(wǎng)絡(luò)：確定電路的振蕩頻率，使電路產(chǎn)生單一頻率的振蕩，即保證電路產(chǎn)生正弦波振蕩。

　?。?）正反饋網(wǎng)絡(luò)：引入正反饋，使放大電路的輸入信號等于反饋信號。

　　（4）穩(wěn)幅環(huán)節(jié)：也就是非線性環(huán)節(jié)，作用是使輸出信號幅值穩(wěn)定。

　　在不少實(shí)用電路中，常將選頻網(wǎng)絡(luò)和正反饋網(wǎng)絡(luò)“合二為一”；而且，對于分立元件放大電路，也不再另加穩(wěn)幅環(huán)節(jié)，而依靠晶體管特性的非線性起到穩(wěn)幅作用。

　　正弦波振蕩電路常根據(jù)選頻網(wǎng)絡(luò)所用元件來命名，分為RC正弦波振蕩電路、LC正弦波振蕩電路和石英晶體正弦波振蕩電路3種類型。RC正弦波振蕩電路振蕩頻率較低，一般在1MHz以下；LC正弦波振蕩電路振蕩頻率較高，一般在1MHz以上；石英晶體正弦波振蕩電路也可以等效為LC正弦波振蕩電路，其特點(diǎn)是振蕩頻率非常穩(wěn)定。

　　LC正弦波振蕩電路振蕩的判斷方法

　　采用LC諧振回路作為選頻網(wǎng)絡(luò)的反饋式振蕩器稱為LC正弦波振蕩器。 按照反饋網(wǎng)絡(luò)的形式來分，LC正弦波振蕩器可分為：變壓器耦合振蕩器、三點(diǎn)式振蕩器。針對相位條件，可依據(jù)瞬時極性法判定電路中存在的反饋是否是正反饋來加以判別。下面針對LC正弦波振蕩電路的具體實(shí)例來說明其判定方法。

　　為分析電路的方便，特別提出以下兩點(diǎn)說明：

　　1、本文所畫的電路圖均指振蕩電路的交流等效電路；

　　2、假設(shè)本文的電路均已滿足起振的振幅條件，即只要電路滿足起振的相位條件就可振蕩。

　　3、變壓器耦合振蕩器

　　3.1、什么是變壓器的同名端

　　在分析具體電路之前，先來介紹一下什么是變壓器的同名端。

　　同名端是指在同一交變磁通的作用下，任一時刻兩個（或兩個以上）繞組中都具有相同電勢極性的端頭彼此互為同名端。變壓器的極性辨別就屬于同名端問題。

　　變壓器及三相變壓器同名端的含義用“?”來表示初、次級繞組感生電動勢的相位。初、次級繞組均帶“?”的兩對應(yīng)端，表示該兩端感生電動勢的相位相同，稱為同名端。一端帶“?”而另一端不帶“?”的兩對應(yīng)端，則表示該兩端感生電動勢相位相反，稱為非同名端，亦稱為異名端。

　　3.2、 變壓器耦合振蕩器

　　變壓器耦合振蕩器是通過變壓器的初、次級互感耦合產(chǎn)生反饋電壓的，因此，為了滿足正反饋條件，必須正確地設(shè)置初、次級繞組的同名端。根據(jù)晶體管三個電極上輸出與輸入的相位關(guān)系，即射極與基極和集電極與射極為同相關(guān)系，而集電極與基極則為反相關(guān)系。

　　因此，以射極為準(zhǔn)，當(dāng)變壓器初、次級繞組與晶體管相接時，其同名端設(shè)置應(yīng)遵照如下規(guī)則：射極相接的繞組端與基極或集電極相接的另一繞組端應(yīng)為同名端，否則不滿足正反饋的條件。這一規(guī)則也可以概括為“射基（集）同名”。并且在變壓器耦合振蕩器的分析中，這種規(guī)則可作為判別其是否滿足相位條件的依據(jù)。

　　下面通過實(shí)例來說明其判別方法：

　　在圖3.1（a）電路中，發(fā)射極相接的繞組端與基極相接的另一繞組端為同名端，所以它滿足振蕩的相位條件，即以該交流等效電路為基礎(chǔ)構(gòu)成的振蕩電路可以產(chǎn)生振蕩。

　　在圖3.1（b）電路中，發(fā)射極相接的繞組端與集電極相接的另一繞組端為同名端（注意，都不打點(diǎn)也屬于同名端），所以它滿足振蕩的相位條件，即以該交流等效電路為基礎(chǔ)構(gòu)成的振蕩電路可以產(chǎn)生振蕩。

　　在圖3.1（c）電路中，發(fā)射極相接的繞組端與基極相接的另一繞組端為異名端，所以它不滿足振蕩的相位條件，即以該交流等效電路為基礎(chǔ)構(gòu)成的振蕩電路不能產(chǎn)生振蕩。

　　在圖3.1（d）電路中，對于有抽頭的繞組，由于繞組有一端接地，因而電極與抽頭相接處的同名端，可移至另一不接地的繞組端處，所以發(fā)射極相接的繞組端與基極相接的另一繞組端為同名端，因此它滿足振蕩的相位條件，即以該交流等效電路為基礎(chǔ)構(gòu)成的振蕩電路可以產(chǎn)生振蕩。

　　3.2 、三點(diǎn)式振蕩器

　　三點(diǎn)式振蕩電路是指作為選頻網(wǎng)絡(luò)的LC諧振回路（兼做反饋網(wǎng)絡(luò)）的三個

　　端點(diǎn)分別與晶體管的三個電極相連接的LC正弦波振蕩電路。其交流通路的一般結(jié)構(gòu)如圖3.2所示，圖中X1、X2、X3表示組成LC諧振回路各元件的電抗，輸出電壓通過X1反饋到放大電路的輸入端。這類振蕩器在判斷相位條件時可采用在瞬時極性法基礎(chǔ)上總結(jié)出的更為簡單的方法，即只要電路中三個電抗元件滿足下面兩個條件，電路就可振蕩：X1①與X2應(yīng)為同性電抗元件（都為容性或都為感性），X3②應(yīng)與X1、X2互為異性電抗元件（感性與容性互為異性）。為了便于記憶，可以概括為“射同基反”的構(gòu)成規(guī)則。