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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实质上是相同的,只是选频网络采取LC电路
荡电路中,当f=f0时,缩小电路的缩小倍数数值最大,而其余频率的信号均被衰减到零;引入正反应后,使反
作为缩小电路的输入电压,以维持输出电压,,
电路多采取分立元件电路.
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取LC并联网络,(a)为理想电路,无损耗,谐振频率为
(推导进程如下)
公式推导进程:
电路导纳为
令式中虚部为零,就可求出谐振角频率
式中Q为品质因数
当Q>>1时,,所以谐振频率
将上式代入,得出
当f=f时,电抗
0
当Q>>1时,,代入,整理可得
在信号频率较低时,电容的容抗()
很大,网络呈理性;在信号频率较高时,电感的
感抗()很大,网络呈容性;只有当f=f
0
时,网络才呈纯阻性,
电流谐振,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.
实际的LC并联网络总是有损耗的,各类损耗等效成电阻R,
如图(b)
回路的品质因数
(推导进程如下)
公式推导进程:
电路导纳为
令式中虚部为零,就可求出谐振角频率
式中Q为品质因数
当Q>>1时,,所以谐振频率
将上式代入,得出
当f=f时,电抗
0
当Q>>1时,,代入,整理可得
上式标明,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
性愈好.
当f=f0时,电抗(推导进程如下)
公式推导进程:
电路导纳为
令式中虚部为零,就可求出谐振角频率
式中Q为品质因数
当Q>>1时,,所以谐振频率
将上式代入,得出
当f=f时,电抗
0
当Q>>1时,,代入,整理可得
当网络的输入电流为I0时,电容和电感的电流约为QIo.
按照式,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,
,曲线愈陡,选频特性愈好.
若以LC并联网络作为共射缩小电
路的集电极负载,如右图所示,则电路
的电压缩小倍数
按照LC并联网络的频率特性,当
f=f时,电压缩小倍数的数值最大,且无
0
附加相移(原因).对于其余频率的信
号,电压缩小倍数不单数值减小,并且
,故称之
应,并能用反应电压取代输入电压,则
应的方法不合,正弦波振荡电路分为
LC
变压器反应式、电感反应式和电容反应
式三种电路.
二、变压器反应式振荡电路
引入正反应最复杂的办法是采取变压器反应方法,如图(7114)所示,用反应电压取代输入电压,得到变
式振荡电路.
电路阐发:
★不雅察电路,存在缩小电路、选频网络、正反应网络以及用
晶体管的非线性特性所实现的稳幅环节四个部分;
★判断缩小电路能否正常任务,图中缩小电路是典型的任务点
稳定电路,可以设置适合的静态任务点;
★交换通路如图所示,交换信号传递进程中无开路或短路现
象,电路可以正常缩小;
★采取瞬时极性法判断电路是否满足相位平衡条件(具体做
法).
如图所示电路标明,变压器反应式振荡电路中缩小电路的输入电阻是缩小电路负载的一部分,因此与
振荡频率
中,其
起振条件
其中,
??优缺点
变压器反应式振荡电路易于产生振荡,输出电压的波形失真不大,
磁路耦合,因而耦合不紧密,.
三、电感反应式振荡电路
为了克服变压器反应式振荡
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
器反应式振荡电路的N和N归
12
并为一个线圈,如右图所示,为
了增强谐振效果,将电容C跨
接在整个线圈两端,便得到电感
反应式振荡电路.
★不雅察电路它包含了缩小电路、选频网络、反应网络和非线性元件(晶体管)四个部分,并且缩小电路
任务.
★用瞬时极性法判断电路是否满足正弦波振荡的相位条件:断开反应,加频率为f0的输入电压,给定其
断出从N2上取得的反应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
★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应式振荡电路的交换通路,原边线圈的三个端辨别接在晶体管的三个极,故称电感反
电路为电感三点式电路.
振荡频率
反应系数
起振条件
电感反应式振荡电路中N2与N1之间耦合紧密,振幅大,易起振;当C采取可变电容时,可以取得调节
的振荡频率,,对高频信号具有较大的电抗,反应信号中
的高次谐波份量,输出电压波形欠好
四、电容反应式振荡电路
为了取得较好的输出电压波
形,若将电感反应式振荡电路中
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,就可得到电容反应式振荡电
c
路,
三个端辨别接在晶体管的三个
极,故也称为电容三点式电路.
★按照正弦波振荡电路的判断办法,不雅察如上图所示电路,
包含了缩小电路、选频网络、反应网络和非线性元件(晶体管)四
个部分;
★缩小电路能够正常任务;
★断开反应,加频率为f的输入电压,给定其极性,判断出从
0
C上所取得的反应电压极性与输入电压相同,故电路弦波振荡的相
2
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.
振荡频率
反应系数
起振条件
电容反应式振荡电路的输出电压波形
好,但若用改动电容的办法来调节振荡频
率,则会影响电路的反应系数和起振条
件;而若用改动电感的办法来调节振荡频
率,则比较困难;经常使用在固定振荡频
下,可采取如右图所示电路作为选频网络.
若要提高电容反应式振荡电路的频率,要减小C、C的电容量
12
,当C和C减小到一定程度时,晶体管的极
12
间电容和电路中的杂散电容将纳入C和C之中,从而影响振荡频
12
,改良型
io
,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,并且C3<<C1,C3<<C2,这样
振荡频率
几近与C1和C2无关,也与C和C无关,所以频率稳定度高.
io