5.3.2 三点式振荡电路
电感三点式振荡电路原理
电感三点式振荡电路原理
如图所示是一个电感三点式的振荡电路。
用同样的方法观察图中的电路发现晶体管的发射极与其他两个电极之间接的是电感，而基极与发射极之间接的是电感，与集电极之间接的是电容，满足射同基反，也就是满足相位条件，直流通路正常，在幅度条件满足的情况下可以进行正弦波振荡。
用相位条件来判别可得到：
观察图，电感三点式电路中选频网络的2端是电感与电感的结点，1和3端是电感与电容的结点，所以分析电感三点式振荡电路的相位条件时只需要看选频网络的2端是否直接或者通过一电阻与发
射极(或者场效应管的源极)相连，1和3端是否直接或者通过一电阻与基极和集电极相连。
这与电容三点式的振荡电路判别方法相同。
三点式振荡电路是正弦波发生电路的一种，它与所有的正弦波振荡电路一样要遵守正弦振荡的条件，这里只是将它的相位条件变换为学生便于接受的形式。
射同基反是在长期的教学中发现的规律，用它来分析三点式振荡电路能否振荡可以回避电路的组态，对学生来说判断是否满足射同基反要比判断是否满足相位条件简单得多。
三点式正弦波振荡器(高频电子线路实验报告)
三点式正弦波振荡器一、实验目的1、 掌握三点式正弦波振荡器电路的基本原理，起振条件，振荡电路设计及电路参数计算。
2、 通过实验掌握晶体管静态工作点、反馈系数大小、负载变化对起振和振荡幅度的影响。
3、 研究外界条件（温度、电源电压、负载变化）对振荡器频率稳定度的影响。
二、实验内容1、 熟悉振荡器模块各元件及其作用。
2、 进行LC 振荡器波段工作研究。
3、 研究LC 振荡器中静态工作点、反馈系数以及负载对振荡器的影响。
4、 测试LC 振荡器的频率稳定度。
三、实验仪器1、模块 3 1块2、频率计模块 1块3、双踪示波器 1台4、万用表 1块四、基本原理实验原理图见下页图1。
将开关S 1的1拨下2拨上， S2全部断开，由晶体管N1和C 3、C 10、C 11、C4、CC1、L1构成电容反馈三点式振荡器的改进型振荡器——西勒振荡器，电容CCI 可用来改变振荡频率。
)14(1210CC C L f +=π振荡器的频率约为4.5MHz （计算振荡频率可调范围） 振荡电路反馈系数F=32.04702202203311≈+=+C C C振荡器输出通过耦合电容C 5（10P ）加到由N2组成的射极跟随器的输入端，因C 5容量很小，再加上射随器的输入阻抗很高，可以减小负载对振荡器的影响。
射随器输出信号经N3调谐放大，再经变压器耦合从P1输出。
图1 正弦波振荡器（4.5MHz ）五、实验步骤1、根据图1在实验板上找到振荡器各零件的位置并熟悉各元件的作用。
2、研究振荡器静态工作点对振荡幅度的影响。
（1）将开关S1拨为“01”，S2拨为“00”，构成LC 振荡器。
（2）改变上偏置电位器W1，记下N1发射极电流I eo (=11R V e ，R11=1K)（将万用表红表笔接TP2，黑表笔接地测量V e ），并用示波测量对应点TP4的振荡幅度V P-P ，填于表1中，分析输出振荡电压和振荡管静态工作点的关系，测量值记于表2中。
电容三点式振荡器
为异名端。或引入一个正反馈.
电容三点式振荡器
（2）放大电路是共基极接法
+VCC
R1 Cb
L1
RL
L C
① ③L2
V
R2
1
f0 2 LC
式中：C为C1、C2的串联等效电容，即
电容三点式振荡器
（3）电容三点式振荡器的特点
①. 输出波形好。由于反馈电压取自电容Ｃ２的两端， 它对高次谐波的阻抗小，故ＬＣ回路中的高次谐波反馈 很弱，因而输出电压中谐波成分很小，输出波形好 。
②.加大回路电容可提高振荡频率稳定度。由于不稳 定电容（如管子的输入和输出电容）和外接的回路电容 相并联，所以适当加大回路电容量，可减弱不稳定电容 对振荡频率的影响，从而提高频率稳定度 。
LC振荡器常用分立元件组成。产生的正弦信号 的频率较高（几十千赫到1000兆赫左右）。LC振荡 器中的有源器件可以是三极管、场效应管，也可以 是集成电路。按照反馈耦合网络的不同，LC振荡器 可分为变压器反馈式振荡器和三点式振荡器。
电容三点式振荡器
一. 变压器反馈式LC正弦波振荡器
变压器反馈式振荡器又称互感耦合振荡器。由谐 振放大器和反馈网络两大部分组成。在这类振荡器 中，LC并联回路中的电感元件L是变压器的一个绕 组，变压器的另一个绕组则作为振荡器的反馈网络。
F=C1/C2 在电路形式上改进为改进型电容三点式振荡器
电容三点式振荡器
（2）振荡频率
f0
2
1 LC
（3） 变压器反馈式振荡器的工作频率不宜过低或 过 高 ， 一 般 应 用 于 中 、 短 波 段 （ 几 十 KHz 到 几 十 MHz）。
高频电子线路最新版课后习题解答第五章 正弦波振荡器习题解答
思考题与习题5.1 振荡器是一个能自动将直流电源提供的能量能量转换成交流能量的转换电路，所以说振荡器是一个能量转换器。
5.2 振荡器在起振初期工作在小信号甲类线性状态，因此晶体管可用小信号微变等效电路进行简化，达到等幅振荡时，放大器进入丙类工作状态。
5.3 一个正反馈振荡器必须满足三个条件：起振条件、平衡条件、稳定条件（3）正弦波振荡器的振幅起振条件是；T=A k f >1相位起振条件是2f T A k n ϕϕϕπ=+=;正弦波振荡器的振幅平衡条件是：T=A k f =1,相位平衡条件是：2f T A k n ϕϕϕπ=+=；正弦波振荡器的振幅平衡状态的稳定条件是：0i iAiV V T V =∂<∂，相位平衡状态的稳定条件是:0oscT ωωϕω=∂<∂。
5.4 LC 三点式振荡器电路组成原则是与发射极相连接的两个电抗元件必须性质相同，而不与发射极相连接的电抗元件与前者必须性质相反，且LC 回路满足0ce be cb x x x ++=的条件。
5.5 从能量的角度出发，分析振荡器能够产生振荡的实质。
解：LC 振荡回路振荡在进行电能、磁能相互转换的过程中的能量损耗，由正反馈网络提供补偿，将直流电源提供的直流能量转换为交流输出。
5.6 为何在振荡器中，应保证振荡平衡时放大电路有部分时间工作在截止状态，而不是饱和状态？这对振荡电路有何好处？ 解：之所以将振荡平衡时放大电路有部分时间工作在截止状态，而不是饱和状态是因为在截止状态集电极电流小，功率损耗低。
这样可以保证振荡管安全工作。
5.7 若反馈振荡器满足起振和平衡条件，则必然满足稳定条件，这种说法是否正确？为什么？解：不正确。
因为满足起振条件和平衡条件后，振荡由小到大并达到平衡。
但当外界因素（温度、电源电压等）变化时，平衡条件受到破坏。
若不满足稳定条件，振荡起就不会回到平衡状态，最终导致停振。
5.8 分析图5.2.1(a)电路振荡频率不稳定的具体原因？解：电路振荡频率不稳定的具体原因是晶体管的极间电容与输入、输出阻抗的影响，电路的工作状态以及负载的变化，再加上互感耦合元件分布电容的存在，以及选频回路接在基极回路中，不利于及时滤除晶体管集电极输出的谐波电流成分，使电路的电磁干扰大，造成频率不稳定。
三点式电容振荡电路
三点式电容振荡电路一、三点式电容振荡电路三点式电容振荡电路是一种简单的电路结构，其基本原理是将电容和电阻组合成一个微分放大环路，当此环路上没有负反馈时，它将产生振荡。
一般来说，这种电路的结构要求有三个元件，即电容和两个电阻，因此也被称为三点式电容振荡电路。
三点式电容振荡电路的基本结构如下图所示：电路中，R1和R2分别是电阻，C1是电容，V1是激励电压源，V2是振荡输出电压。
二、工作原理三点式电容振荡电路由三个元件组成，它们是一个电容和两个电阻。
电容在激励电压V1的作用下，充放电，一边向R1传送电流，另一边向R2传送电流。
由于电容C1的特性，两边的电流大小是不同的，其中R1的电流比R2的电流大，因此在R1的一端就形成了一个较低的电压，而在R2的一端就形成了一个较高的电压。
当V1激励电压消失时，由于电容C1的特性，它将向R1和R2的另一端放电，从而形成一个信号，把它传递给V2，从而形成振荡。
当电容全部放电时，电路就进入下一个周期，从而形成持续的振荡。
三、应用三点式电容振荡电路的主要用途有：（1）用于无线收发电路的频率稳定振荡。
（2）用于超声波测距电路中的频率稳定振荡和发射控制。
（3）用于转换器中的频率稳定振荡，如变频器、变压器或变流器等。
（4）用于马达控制电路中的频率稳定振荡。
（5）用于模拟电路中的作为一种振荡电路的基础，如振荡器、定时器等。
四、优势三点式电容振荡电路的主要优点有：（1）这种电路结构简单，元件数量少，只需要一个电容和两个电阻，不需要复杂的电路结构。
（2）元件参数的改变可以很容易地改变振荡频率。
（3）它能够持续振荡，而且振荡的幅值不受电源电压的影响。
（4）由于它的低成本和易于构建，它在电子领域的应用非常广泛。
三点式正弦波振荡器(高频电子线路实验报告)
三点式正弦波振荡器一、实验目的1、 掌握三点式正弦波振荡器电路的基本原理，起振条件，振荡电路设计及电路参数计算。
2、 通过实验掌握晶体管静态工作点、反馈系数大小、负载变化对起振和振荡幅度的影响。
3、 研究外界条件（温度、电源电压、负载变化）对振荡器频率稳定度的影响。
二、实验内容1、 熟悉振荡器模块各元件及其作用。
2、 进行LC 振荡器波段工作研究。
3、 研究LC 振荡器中静态工作点、反馈系数以及负载对振荡器的影响。
4、 测试LC 振荡器的频率稳定度。
三、实验仪器1、模块 3 1块2、频率计模块 1块3、双踪示波器 1台4、万用表 1块四、基本原理实验原理图见下页图1。
将开关S 1的1拨下2拨上， S2全部断开，由晶体管N1和C 3、C 10、C 11、C4、CC1、L1构成电容反馈三点式振荡器的改进型振荡器——西勒振荡器，电容CCI 可用来改变振荡频率。
)14(1210CC C L f +=π振荡器的频率约为4.5MHz （计算振荡频率可调范围） 振荡电路反馈系数F=32.04702202203311≈+=+C C C振荡器输出通过耦合电容C 5（10P ）加到由N2组成的射极跟随器的输入端，因C 5容量很小，再加上射随器的输入阻抗很高，可以减小负载对振荡器的影响。
射随器输出信号经N3调谐放大，再经变压器耦合从P1输出。
图1 正弦波振荡器（4.5MHz ）五、实验步骤1、根据图1在实验板上找到振荡器各零件的位置并熟悉各元件的作用。
2、研究振荡器静态工作点对振荡幅度的影响。
（1）将开关S1拨为“01”，S2拨为“00”，构成LC 振荡器。
（2）改变上偏置电位器W1，记下N1发射极电流I eo (=11R V e ，R11=1K)（将万用表红表笔接TP2，黑表笔接地测量V e ），并用示波测量对应点TP4的振荡幅度V P-P ，填于表1中，分析输出振荡电压和振荡管静态工作点的关系，测量值记于表2中。
三点式LC振荡电路
模拟电子技术知识点：三点式LC正弦波振荡电路从LC回路引出3个端点，分别与三极管的3个电极或运放的3个端相连的振荡电路称为“三点式振荡电路”，分为电感三点式和电容三点式两大类。
Hartley Oscillator Circuit（哈特莱式振荡器，电感耦合三点振荡器）—The resonant circuit is a tapped inductor（带抽头的电感）or two inductors and one capacitor.Colpitts Oscillator Circuit（科耳皮兹振荡器，电容耦合三点振荡器）—The resonant circuit is an inductor and two capacitors.仍然由LC并联谐振电路构成选频网络,三点式LC 并联电路中间端的瞬时电位一定在首、尾端电位之间。
三点的相位关系若中间点交流接地，则首端与尾端相位相反。
若首端或尾端交流接地，则其他两端相位相同。
+V CC C C 1L 1L 2+––++振荡频率:M 为两线圈的互感(L+L+2M )Cf 2π10=12(1)观察电路是否包含了组成振荡的各部分部分，各部分设计合理。
(2)判断相位条件(3)幅值条件设置合理1、电感三点式MC b L 3+(a)Av O C 2L 1M-所以，此电路不能振荡。
︒=+180f a ϕϕ-电感三点式C b C 1+(c)Av O L 2C 3-所以，此电路不能振荡。
︒=+180f a ϕϕ-电容三点式C b C 1(c)A v OL 2C 3+-+-若首端或尾端接地，则其他两个端点的信号电压相位相同；若中间抽头交流接地，则首端和尾端的交流信号电压相位相反。
21210π21C C C C L f +≈电容三点式三点式LC 正弦波振荡电路思考：怎样修改才可能振荡？模拟电子技术知识点：三点式LC正弦波振荡电路。
三点式LC振荡电路
–C
振荡频率:
L1
f0 = 2π
1 (L1+L2+2M)C
M
L2
M为两线圈的互感
+Leabharlann 三点式LC正弦波振荡电路+ Cb -
A
vO
-
L3 L1
M C2
所以，a f 180
电感三(a)点式
此电路不能振荡。
三点式LC正弦波振荡电路
+
Cb -
A
vO
C1
- C3
电容(三c 点式
)
L2
所以，a f 180 此电路不能振荡。
模拟电子技术
知识点： 三点式LC正弦波振荡电路
三点式LC正弦波振荡电路
从LC回路引出3个端点，分别与三极管的3个电极 或运放的3个端相连的振荡电路称为“三点式振荡 电路”，分为电感三点式和电容三点式两大类。
➢ Hartley Oscillator Circuit（哈特莱式振荡器，电 感耦合三点振荡器）—The resonant circuit is a tapped inductor （ 带 抽 头 的 电 感 ） or two inductors and one capacitor.
三点式LC正弦波振荡电路思考修：改怎才样
可能
振荡？
+
C
A
b
- C1 + C3
电容三(c 点式
)
-
vO
L2
若首端或尾端接地， 则其他两个端点的 信号电压相位相同；
若中间抽头交流接
地，则首端和尾端
的交流信号电压相 位相反。
f0 2π
1 L C1C2
C1 C2
模拟电子技术
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5.3.2 三点式振荡电路定义：三点式振荡器是指LC回路的三个端点与晶体管的三个电极分别连接而组成的反馈型振荡器。
三点式振荡电路用电感耦合或电容耦合代替变压器耦合，可以克服变压器耦合振荡器只适宜于低频振荡的缺点，是一种广泛应用的振荡电路，其工作频率可从几兆赫到几百兆赫。
1、三点式振荡器的构成原则图5 —20 三点式振荡器的原理图图5 —20是三点式振荡器的原理电路（交流通路）为了便于分析，图中忽略了回路损耗，三个电抗元件be ce bc X X X 、和构成了决定振荡频率的并联谐振回路。
要产生振荡，对谐振网络的要求：？必须满足谐振回路的总电抗0be ce bc X X X ++=，回路呈现纯阻性。
反馈电压f u 作为输入加在晶体管的b 、e 极，输出o u加在晶体管的c 、e 之间，共射组态为反相放大器，放大器的的输出电压o u 与输入电压i u （即f u）反相，而反馈电压f u 又是o u 在bc X 、be X 支路中分配在be X 上的电压。
要满足正反馈，必须有 ()be be f o o be bc ce X X X X X u u u ==-+（5.3.1）为了满足相位平衡条件，f u 和o u 必须反相，由式（5.3.1）可知必有0be ce X X >成立，即be X 和ce X 必须是同性质电抗，而()bc be ce X X X =-+必为异性电抗。
综上所述，三点式振荡器构成的一般原则：（1） 为满足相位平衡条件，与晶体管发射极相连的两个电抗元件be X 、ce X 必须为同性，而不与发射极相连的电抗元件bcX 的电抗性质与前者相反，概括起来“射同基反”。
此构成原则同样适用于场效应管电路，对应的有“源同栅反”。
（2） 振荡器的振荡频率可利用谐振回路的谐振频率来估算。
若与发射极相连的两个电抗元件be X 、ceX 为容性的，称为电容三点式振荡器，也称为考比兹振荡器(Colpitts)，如图5 —21（a ）所示；若与发射极相连的两个电抗元件be X 、ceX 为感性的，称为电感三点式振荡器，也称为哈特莱振荡器(Hartley)，如图5 —21（b ）所示。
图5 —21 电容三点式与电感三点式振荡器电路原理图三点式振荡器的性能分析1电容三点式振荡器—考毕兹（Colpitts ）振荡器图1给出两种电容三点式振荡器电路。
图中12b b R R 、和e R 为分压式偏置电阻，图1 电容三点式振荡器电路图（a ）电路中，三极管发射极通过E C 交流接地，是共射组态；图（b ）电路中，三极管基极通过b C 交流接地，是共基组态。
组态不同，但都满足“射同基反”的构成原则，即与发射极相连的两个电抗性质相同，不与发射极相连的是性质相异的电抗。
高频耦合和旁路电容(b c C C 、和E C )对于高频振荡信号可近似认为短路，旁路和耦合电容的容值至少要比回路电容值大一个数量级以上。
12L C C 、和构成并联谐振回路，12C C 和称为回路电容(也工作电容)。
2电容三点式振荡器电路的起振条件以图5 —22（b）所示共基组态的电容三点式电路为例分析起振条件。
(a)高频交流等效电路画高频振荡回路之前应仔细分析每个电容与电感的作用，应处理好以下问题：画高频振荡回路时，小电容是工作电容, 大电容是耦合电容或旁路电容, 小电感是工作电感, 大电感是高频扼流圈。
画等效电路时保留工作电容与工作电感, 将耦合电容与旁路电容短路, 高频扼流圈开路, 直流电源与地短路,通常高频振荡回路是用于分析振荡频率的，一般不需画出偏置电阻。
判断工作电容和工作电感, 一是根据参数值大小。
电路中数值最小的电容(电感)和与其处于同一数量级的电容(电感)均被视为工作电容(电感), 耦合电容与旁路电容的数值往往要大于工作电容几十倍以上, 高频扼流圈的电感数值远远大于工作电感；二是根据所处的位置。
旁路电容分别与晶体管的电极和交流地相连，旁路电容对偏置电阻起旁路作用；耦合电容通常在振荡器负载和晶体管电路之间，起到高频信号耦合及隔直流作用。
这两种电容对高频信号都近似为短路。
工作电容与工作电感是按照振荡器组成法则设置的。
高频扼流圈对直流和低频信号提供通路, 对高频信号起阻隔作用。
图1（b ）的交流等效电路图5 —24（a ）电容三点式交流等效电路(b) 起振条件和振荡频率起振条件包括振幅条件和相位条件。
起振的相位条件已由“射同基反”满足。
判断能否起振要解决的关键问题就是推出反馈放大器的环路增益)(ωj T 。
()()()T j osc T j AF T e ϕωωω== 。
振荡器起振的振幅条件()1OSC T A F AF ω==>推导环路增益)(ωj T 时，需将闭合环路断开。
断开点的选择并不影响)(ωj T 表达式的推导，断开点的选择一般以便于分析为准则，通常选择在输入端，① 环路断开后的等效电路（在这部分将给出一系列推导)(ωj T 的等效电路）本题在图5 —24所示的×处断开，断开点的右面加环路的输入电压i V ，断开点的左面应接入自左向右看进去的输入阻抗i Z ，如下图（a ）所示。
图中eo R 是并联谐振回路12L C C 、和的谐振电阻，00e osc R LQ ω≈，式中0Q 为回路固有品质因素。
可见由断开处向右看进去的输入阻抗'////i e e b e Z R r j C ω=②将共基组态的晶体管用混合π型等效电路表示。
当振荡频率远小于管子的特征频率T f 时，可忽略'ce bb r r 、和'b c C ，得到如图5 —25（b ）所示的晶体管等效电路。
③可画出断开环路后的等效电路如下图（c ）所示。
图中虚线框内是晶体管共基极组态的简化等效电路, e r 为共基放大器的输入电阻,(1)(5.3.2 1b e e b e e r r r r ββ''=⇒=++）b e r '为发射结电阻，β为共射组态时晶体管的低频放大倍数。
因为在放大区，发射结总是正偏的，所以，b e r '通常很小，一般在几百欧以下。
=,(1)m b e m e g r g r βββ'=+而11,()26mv =()m C ee EQ g g r r I mA β>>∴≈Ω 跨导而共基放大器的输入电阻 （） 将输出回路的等效电路简化为如图5 —25（d ），以便求出基本放大器的增益A 和反馈系数F ，最终得到环路增益()OSC T ω。
图中22b e C C C ''=+，输入阻抗i Z 对谐振回路的接入系数1'22C n C C =+，1f f V V n'= 通常e e r R <<，所以有2211(//)e e e e r r R r n n '=≈由图5 —25（d ）可简化为图（e ），图中的电导 Li G g g ''=+ 其中1L Lg R '=' '21i i e g n g r ==' 0//L L e R R R '= 图中的电纳 1B C L ωω=-式中 12121212C C C C C C C C C '=≈'++（其中222b e C C C C ''=+≈）由图（e ）可知 m i f g V V G jB '=+ =⨯（电压电流电阻）d f ffV nV V '=' 而其中为集电极回路两端的电压，如图（）所示反馈系数 112C F n C C ==+环路增益'()1()f f o m m i o i L i V V V ng ng T j A F V V V G jB g g j C Lωωω=====+'++- 当回路发生谐振时，()T j ω分母的虚部为零，即可得到振荡器的振荡角频率为：1osc ω= （5.3.3） 令()1T ω>，即可求得振幅起振的条件：'()1m osc Li ng T AF g g ω==>'+ （5.3.4） 上式可改写为211()m L i Li g g n g g ng n n ''>+=+ （5.3.5 a ） 或 21m Li g n g n g >'+ （5.3.5 b ）由图5 —25（c ）可知，2i n g 是i g 经电容分压器折算集电极输出回路上的电导值。
谐振回路谐振时，集电极输出回路的总电导为2Li g n g '+，回路谐振时，放大器的电压增益A2()mL i g g n g '+，n 是接入系数，也就是反馈系数。
如何设置电路参数，满足振幅起振条件？由式（5.3.5 b ）可知，要满足振幅起振条件应增大A 和F ，但增大F （F n =），2i n g 也随之增大，必将造成A 减小；反之，减小F ，虽能提高A ，但不能增大()osc T ω，因此要使()osc T ω较大，必须合理选择F 值。
一般要求()osc T ω为3～5，F 的取值一般为1182 。
另外，提高三极管集电极电流CQ I ，可增大m g ，从而提高A ，但是CQ I 不宜过大，否则，1()i m eg g r ≈=会过大，造成回路有载品质因数过低，影响振荡频率稳定度。
一般CQ I 取值15mA 。
通常选用5T osc f f >，1L R K >Ω，反馈系数F取值适当，一般都能满足振幅起振条件。
（3）工程估算法求起振条件和谐振频率通过上述分析可知，采用工程估算法，可大大简化起振条件的分析。
现将基本步骤归纳如下：①选择断开点，画出推导()T jω的高频等效电路；②求出谐振回路的oscω（近似由谐振回路决定）；③将输入阻抗中部分接入电阻折算到集电极输出回路中。
求出谐振回路谐振时基本放大器的增益A和反馈系数F（通常就是接入系数n），便可得到振幅起振条件；其中A=输出电压输入电导＝输入电压输出回路电导，foVFV=反馈电压＝输出电压3 电感三点式振荡器—哈特莱（Hartely）振荡器图5 —26电感三点式振荡器电路图（a）中，三极管发射极通过EC交流接地，是共射组态；图（b）中，三极管基极通过BC交流接地，是共基组态。
尽管两个振荡电路的组态不同，但都满足“射同基反”的构成原则，即与发射极相连的两个电抗性质相同，不与发射极相连的是性质相异的电抗。
电路简单分析：图中12B B R R 、和E R 为分压式偏置电阻，B c C C 、和E C 为高频耦合和旁路电容，对于高频振荡信号可近似认为短路，c R 为集电极限流电阻，L R 为输出负载电阻，12C L L 、和构成并联谐振回路。