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上是相同的，只是選頻網絡採用LC電路。在LC振蕩電路中，當f=f0時，放大電路的放大倍數數值最大，而其餘頻率的信號均被衰減到零；引入正反饋後，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。由於LC正弦波振蕩電路的振蕩頻率較高，所以放大電路多採用分立元件電路。

　　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生正弦波輸出電壓的電路。它廣泛應用於遙控、通信、自動控制、測量等設備中，也作為模擬電子電路的測試信號。

　　1、產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電路。若輸出正弦電壓經反饋環節產生的反饋電壓恰好等於放大電路所需的輸入電壓（幅度相等、相位相同），即=，則可在閉環電路輸出端得到持續穩定的正弦波，如圖1（b）所示。由=，可得

　　

　　圖1 正弦波振蕩電路的框圖

　　式（1）就是產生正弦波振蕩的振蕩條件。式（1）為複數式，若設，，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定

　　一個實際的正弦波振蕩電路的初始信號是由電路內部噪聲和瞬態過程的擾動引起的。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定的正弦信號，首先，必須用一個選頻環節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，振蕩建立起來後，信號由小到大不斷增長，不能得到一個穩定的正弦波。實際上，信號的幅度最終要受到放大電路非線性的限制，即當幅度逐漸增大時，|A|將逐漸減小，最終使|AF|=1達到幅度平衡條件，從而使正弦波振蕩穩定。

　　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節。

　　（1）放大電路：保證電路能夠由從起振到動態平衡的過程，是電路獲得一定幅值的輸出量，實現能量的控制。

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

　　（3）正反饋網絡：引入正反饋，使放大電路的輸入信號等於反饋信號。

　　（4）穩幅環節：也就是非線性環節，作用是使輸出信號幅值穩定。

　　在不少實用電路中，常將選頻網絡和正反饋網絡「合二為一」；而且，對於分立元件放大電路，也不再另加穩幅環節，而依靠電晶體特性的非線性起到穩幅作用。

　　正弦波振蕩電路常根據選頻網絡所用元件來命名，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，其特點是振蕩頻率非常穩定。

　　LC正弦波振蕩電路振蕩的判斷方法

　　採用LC諧振迴路作為選頻網絡的反饋式振蕩器稱為LC正弦波振蕩器。 按照反饋網絡的形式來分，LC正弦波振蕩器可分為：變壓器耦合振蕩器、三點式振蕩器。針對相位條件，可依據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、什麼是變壓器的同名端

　　在分析具體電路之前，先來介紹一下什麼是變壓器的同名端。

　　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於同名端問題。

　　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、次級互感耦合產生反饋電壓的，因此，為了滿足正反饋條件，必須正確地設置初、次級繞組的同名端。根據電晶體三個電極上輸出與輸入的相位關係，即射極與基極和集電極與射極為同相關係，而集電極與基極則為反相關係。

　　因此，以射極為準，當變壓器初、次級繞組與電晶體相接時，其同名端設置應遵照如下規則：射極相接的繞組端與基極或集電極相接的另一繞組端應為同名端，否則不滿足正反饋的條件。這一規則也可以概括為「射基（集）同名」。並且在變壓器耦合振蕩器的分析中，這種規則可作為判別其是否滿足相位條件的依據。

　　下面通過實例來說明其判別方法：

　　在圖3.1（a）電路中，發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構成的振蕩電路可以產生振蕩。

　　在圖3.1（b）電路中，發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，都不打點也屬於同名端），所以它滿足振蕩的相位條件，即以該交流等效電路為基礎構成的振蕩電路可以產生振蕩。

　　在圖3.1（c）電路中，發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構成的振蕩電路不能產生振蕩。

　　在圖3.1（d）電路中，對於有抽頭的繞組，由於繞組有一端接地，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構成的振蕩電路可以產生振蕩。

　　

　　3.2 、三點式振蕩器

　　三點式振蕩電路是指作為選頻網絡的LC諧振迴路（兼做反饋網絡）的三個

　　端點分別與電晶體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構如圖3.2所示，圖中X1、X2、X3表示組成LC諧振迴路各元件的電抗，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採用在瞬時極性法基礎上總結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應為同性電抗元件（都為容性或都為感性），X3②應與X1、X2互為異性電抗元件（感性與容性互為異性）。為了便於記憶，可以概括為「射同基反」的構成規則。

　　

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