LC 正弦波振荡电路详解
LC 正弦波振荡电路与RC 桥式正弦波振荡电路的组成原则在本 质上是相同的，只是选频网络采用 LC 电路。
在LC 振荡电路中，当 f=f o 时，放大电路的放大倍数数值最大，而其余频率的信号均被衰减 到零；引入正反馈后，使反馈电压作为放大电路的输入电压，以维持 输出电压，从而形成正弦波振荡。
由于 LC 正弦波振荡电路的振荡频 率较高，所以放大电路多采用分立元件电路。
一、LC 谐振回路的频率特性
LC 正弦波振荡电路中的选频网络采用 LC 并联网络，如图所示 图（a ）为理想电路，无损耗，谐振频率为
「—（推导过程如下）
公式推导过程:
电路导纳为
式中Q 为品质因数
R 1
当Q>>1时，•—，所以谐振频率
将上式代入…二，得出令式中虚部为零, R ,
戸+（班）宀 1 就可求出谐振角频率
1
当f=fo 时，电抗
一一 丑 I?二
在信号频率较低时，电容的容抗（ 兀€） J I
很大，网络呈感性；在信号频率较高 时，电感的 「二; 疼 感抗（昭祖）很大，网络呈容性；只有当f=fo 时，
[ 网络才呈纯阻性，且阻抗最大。
这时电路产生电O • ------------ 流谐振，电容的电场能转换成磁场能，而电感的
磁场能又转换成电场能，两种能量相互转换。
L ：；讲嵌阀
绻 实际的LC 并联网络总是有损耗的，各种损耗等 效成电阻R ,如图
（b ）所示。
电路的导纳为
y =亦+—5—
R+
回路的品质因数'
公式推导过程:
电路导纳为
当Q>>1时，已 ，代入：'，整理可得
亍（推导过程如下）
⑹萼慮匝路损耗时]
LC 并联网络
式中Q为品质因数
-丘
1
当Q>>1时，■，所以谐振频率
Q旦
将上式代入’二，得出
-1 [L Q制-一」一R U C 当f=f o时，电抗
= R+Q£R
当Q>>1时，-•「•「匸，代入'：.,：:，整理可得
上式表明，选频网络的损耗愈小，谐振频率相同时，电容容量愈小，电感数值愈大，品质因数愈大，将使得选频特性愈好。
当f=fo时，电抗推导过程如下）
公式推导过程:
电路导纳为
7 =何+—5—
R+ j^L
，+
（泌）
就可求出谐振角频率
1 1
\24LC
1+
式中Q为品质因数
丁+J 泌一2
L炉+同J
令式中虚部为零,
1
眉―J
当Q>>1时，,所以谐振频率
将上式代入」—，得出当f=f o时，电抗
当Q»I时，I N卜心，代入。
辽身，整理可得
________________________________ Zn QXj QX C ________________________________ 当网络的输入电流为I o时，电容和电感的电流约为QI o。
丄二y 二」此+-_-—一 _
根据式］■ / ■'，可得适用于频率从零到无穷大时
LC并联网络电抗的表达式Z=1/Y，其频率特性如下图所示。
Q值愈大，曲线愈陡，选频特性愈好。
UC并联岡8S电抗的频率特性
相移（原因）。
对于其余频率的信号，电 ”卜卜 压放大倍数不但数值减小，而且有附加相 移。
电路具有选频特性，故称之为选频放 4' |
大电路。
若在电路中引入正反馈，并能用 反馈电压取代输入电压，则电路就成为正. 弦波振荡电路。
根据引入反馈的方式不 同，LC 正弦波振荡电路分为变压器反馈 式、电感反馈式和电容反馈式三种电路。
二、变压器反馈式振荡电路*；工心-； 1.工作原理
引入正反馈最简单的方法是采用变压器反馈方式，如图（
7114）
所示，用反馈电压取代输入电压，得到变压器反馈式振荡电路。
电路分析： ★观察电路，存在放大电路、选频网络、正反馈网络以及用晶 体管的非线性特性所实现的稳幅环节四个部分；
★判断放大电路能否正常工作，图中放大电路是典型的工作点 稳定电路，可以设置合适的静态工作点；
★交流通路如图所示，交流信号传递过程中无开路或短路现象， 电路可以正常放大；
★采用瞬时极性法判断电路是否满足相位平衡条件（ 具体做 法）。
若以LC 并联网络作为共射放大电路 的集电极负
载，如右图所示，则电路的电 压放大倍数 4 = -0#
根据LC 并联网络的频率特性，当f=f° 时，电压
放大倍数的数值最大，且无附加
选频放大电路
LT
变压翻反織式振荡蛊
如图所示电路表明，变压器反馈式振荡电路中放大电路的输入电阻是放大电路负载的一部分，因此」与「相互关联。
一般情况下，只要合理选择变压器原、副边线圈的匝数比以及其它电路参数，电路很容易满足幅值条件。
2.振汤频率及起振条件振荡频率
其中,
起振条件
R f=R +
其中，
3•优缺点
变压器反馈式振荡电路易于产生振荡，输出电压的波形失真不大，应用范围广泛。
但是由于输出电压与反馈电压靠磁路耦合，因而耦合不紧密，损耗较大。
并且振荡频率的稳定性不咼。
一F
二、电感反馈式振荡电路& ■' 二小
为了克服变压器反馈式振荡电路中变压器原边线圈和副边线圈耦合不紧密的缺点，可将变压器反馈式振荡电路的N1和N2合并为一个线圈，如右1•电路组成
图所示，为了加强谐振效果，将电容
C跨接在整个线圈两端，便得到电感
反馈式振荡电路。
2.工作原理
★观察电路它包含了放大电路、
选频网络、反馈网络和非线性元件
（晶体管）四个部分，而且放大电路能
够正常工作。
电感反馈式振荡电路★用瞬时极性法判断电路是否满
足正弦波振荡的相位条件：断开反
馈，加频率为f o的输入电压，给定其极性，判断出从N2上获得的反馈电压极性与输入电压相同，故电路满足正弦波振荡的相位条件，各点瞬时极性如上图所示。
★只要电路参数选择得当，电路就可满足幅值条件，而产生正弦波振荡。
如下图所示为电感反馈式振荡电路的交流通路，原边线圈的三个端分别接在晶体管的三个极，故称电感反馈式振荡电路为电感三点式电路。
电感反馈式振荡电路的交流通路
3•振荡频率及起振条件
振荡频率
2珀& +耳 +2M)C
反馈系数
起振条件 4•优缺点
电感反馈式振荡电路中N 2与N i 之间耦合紧密，振幅大，易起振; 当C 米用可变电容时，可以获得调节范围较宽的振荡频率，最高振 荡频率可达几十 MHz 。
由于反馈电压取自电感，对高频信号具有较
1•电路组成
为了获得较好的输出电压波 形，
若将电感反馈式振荡电路中的 电容换
成电感，电感换成电容，并 在转换后
将两个电容的公共端接 地，且增加集
电极电阻R c ,就可得 到电容反馈式振荡电路，如右图所 示。
因为两个电容
的三个端分别接 在晶体管的三个极，故也称为电容 三点式电路。
2.工作原理
★根据正弦波振荡电路的判断方法，观察如上图所示电路，包 含了放大电路、选频网络、反馈网络和非线性元件（晶体管）四个 部分；
★放大电路能够正常工作；
★断开反馈，加频率为f 0的输入电压，给定其极性，判断出从 C 2上所获得的反馈电压极性与输入电压相同，故电路弦波振荡的相 位条件，各点瞬时极性如图所示。
★只要电路参数选择得当，电路就可以满足幅值条件，而产生 正弦波振荡。
3•振荡频率及起振条件
pgM
L } + M rbe
大的电抗，反馈信号中含有较多的高次谐波分量, 输出电压波形不好
四、电容反馈式振荡电路 漬示实脸Ink
电容反馈式血荡电路
振荡频率
反馈系数
起振条件
4•优缺点
电容反馈式振荡电路的 输出电压波形 好，
但若用改变电容的方法来调节振荡频 率，则会影
响电路的反馈系数和起振条件； 而若用改变电感
的方法来调节振荡频率， 则 比较困难；常用在
固定振荡频率的场合。
在 振荡频率可调范围不大
的情况下，可采用如 右图所示电路作为选频网
络。
5•稳定振荡频率的措施
若要提高电容反馈式振荡电路的频率，要减小 G 、C 2的电容量 和L 的电感量。
实际上，当C i 和C 2减小到一定程度时，晶体管的极 间电容和电路中的杂散电容将纳入 C i 和C 2之中，从而影响振荡频率。
这些电容等效为放大电路的输入电容 C i 和输出电容C o ，改进型电路 和等效电器如下图所示。
由于极间电容受温度的影响，杂散电容又 难于确定，为了稳定振荡频率，在电感支路串联一个小容量电容 C3, 而且C3«C1, C3«C2,这样
1 1 1 1 1
一、
6 G+5 G+q 5 G
振荡频率 —1 _ 1
几乎与C1和C2无关，也与C i 和C 。
无关，所以频率稳定度高。
5
频率可调的选频网络
电容反馈式振荡电路的改进。