LC振荡器电路图与习题
通信电路 压控LC电容三点式振荡器设计与仿真
通信电路实验实验二、压控LC电容三点式振荡器设计与仿真姓名：学号：班级：专业：一、实验目的1、了解和掌握LC 电容三点式振荡器电路组成和工作原理。
2、了解和掌握压控振荡器电路原理。
3、理解电路元件参数对性能指标的影响。
二、实验准备1、学习LC 电容三点式西勒振荡器电路组成和工作原理。
2、学习压控振荡器的工作原理。
3、认真学习附录相关内容，熟悉电路分析软件的基本使用方法。
三、设计要求及主要指标1、采用电容三点式西勒振荡回路，实现振荡器正常起振，平稳振荡。
2、实现电压控制振荡器频率变化。
3、分析静态工作点，振荡回路各参数影响，变容二极管参数。
4、振荡频率范围：50MHz~70MHz，控制电压范围3~10V。
5、三极管选用MPSH10（特征频率最小为650MHz，最大IC 电流50mA，可满足频率范围要求），直流电压源12V，变容二极管选用MV209。
四、设计步骤（频率变化范围为50MHz~70MHz）1、整体电路的设计框图整个设计分三个部分，主体为LC 振荡电路，在此电路基础上添加压控部分，设计中采用变容二极管MV209 来控制振荡器频率，由于负载会对振荡电路的频率产生影响，所以需要添加缓冲器隔离以使振荡电路不受负载影响。
2、LC 振荡器设计首先应选取满足设计要求的放大管，本设计中采用MPSH10 三极管，其特征频率T f =1000MHz。
LC 振荡器的连接方式有很多，但其原理基本一致，本实验中采用电容三点式西勒振荡电路的连接方式，该振荡电路在克拉泼振荡电路的基础上进行了细微的改良，增加了一个与电感L 并联的电容，主要利用其改变频率而不对振荡回路的分压比产生影响的特点。
电路如图,根据工程估算法则，振荡器的振荡频率是由谐振回路频率所决定的谐振回路中心频率：查表：结果调试以后，取得C3=200pF，C2=40pF，C4=16pF.最终电路图如下：当控制电压为3V时的仿真波形：当控制电压为3V时的FFT频谱波形：当控制电压为10V时的仿真波形：当控制电压为10V时的FFT频谱波形：。
5.3 LC正弦波振荡器
5.3 LC正弦波振荡器定义：采用LC谐振回路作为选频网络的反馈型振荡电路称为LC振荡器，按其反馈方式，LC振荡器可分为互感耦合式振荡器、电感反馈式振荡器和电容反馈式振荡器三种类型，其中后两种通常称为三点式振荡器。
5.3.1 互感耦合振荡器互感耦合振荡器利用互感耦合实现反馈振荡。
根据LC谐振回路与三极管不同电极的连接方式分为集电极调谐型、发射极调谐型和基极调谐型。
图5 —17 三种互感耦合振荡电路集电极调谐型电路的高频输出方面比其它两种电路稳定，而且输出幅度大，谐波成分小。
基极调谐型电路的振荡频率可以在较宽的范围内变化，且能保持输出信号振荡幅度平稳。
我们只讨论集电极调谐型电路（用得最多）。
而集电极调谐型又分为共射和共基两种类型，均得到广泛应用。
两者相比，共基调集电路的功率增益较小，输入阻抗较低，所以难于起振，但电路的振荡频率比较高，并且共基电路内部反馈较小，工作比较稳定。
互感耦合电路，变压器同名端的位置必须满足振荡的相位条件，在此基础上适当调节反馈量M总是可以满足振荡的振幅条件。
振荡起振和平衡的相位条件？判断互感耦合振荡器是否可能振荡，通常是以能否满足相位平衡条件，即是否构成正反馈为判断准则。
判断方法采用“瞬时极性法”。
瞬时极性法：首先识别放大器的组态，即共射、共基、共集。
然后根据同名端的设置判断放大器是否满足正反馈。
放大器组态的判别方法：观察放大器中晶体管与输入端和输出回路相连的电极，余下的电极便是参考端。
（后面以实例说明）①输入端接基极端，输出端接集电极，发射极为参考点（接地点），是共射组态。
共射组态为反相放大器，输入、输出信号的瞬时极性相反，如图5 —18（a）所示。
②输入端接发射极，输出端接集电极，基极为参考点（接地点），是共基组态。
共基组态为同相放大器，输入、输出信号的瞬时极性相同，如图5 —18（b）所示。
③共集：输入端接基极端，输出端接发射极，集电极为参考点（接地点），是共集组态。
4.2_LC正弦波振荡器电路
这种电路能否起振，关键问题是看它能否构 成正反馈，即能够满足相位平衡条件。 由放大器的倒相作用，回路 上的输出电压Vo与Vi相差 180o。回路谐振时，Vo在 CL2支路内所产生的电路I 超前于Vo 90o，I在L2两端 产生的电压降也超前于I 90o，所以Vf与Vi 同相。 BUPT Press
4.2 LC正弦波振荡器电路
LC振荡器根据其反馈网络的不同可以分为
，互感耦合振荡器、电感反馈式振荡器 和电容反馈式振荡器三种类型。 本部分重点介绍不同型式的反馈性LC振荡 器，以三点式振荡器作为重点。
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4.2.1 互感耦合振荡器电路
互感耦合振荡器是利用线圈之间的互感耦合实现
正反馈的，耦合线圈同名端的正确位置的放置
电感反馈三端电路的振荡频率：
f0 1 2 1
' hoe C ( L1 L2 2M ) ( L1L2 M 2 ) hie
1 2
1 LC
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哈特莱电路的优点： 1、L1和L2之间有互感，反馈较强，容易起振 2、振荡频率调节方便，只要调整电容C即可； 3、C的改变基本不影响电路的反馈系数。
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4.2.2 电感反馈振荡器电路
谐振回路作为
集电极负载， 利用电感L2将 谐振电压反馈 到基极，故称
电感反馈振荡器，或称“Hartley”振荡器
。
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LC谐振回路引出 三个端点，分别 与晶体管的三个 电极相连接，所 以又叫做电感三 端式振荡器。
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C1C2C3 C3 C C3 C1C2 C2C3 C1C3 1 C3 C3 C1 C2
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LC正弦波振荡器和选频放大电路
F 1 ，信号在从输出端、经反馈到反向输入端、再到输出端的过程中 出 Vo 较小。由于 A V
被放大，集电极电压和电流不断被放大，电路输出 Vo 不断增大。在此过程中，集电极电流 逐步被限幅，由于发射极 PN 结的非线性特性，使基极、发射极电流正半周幅值大，负半周 幅值小，由此产生直流电流分量。直流电流分量对发射极旁路电容 Ce 充电，使发射极直流 电位上升，从而使 VBE 下降，三极管 Q1 的电流放大倍数β下降，放大器 A 的放大倍数下降。
由实验 1 中式(1-1)可算得三极管β≈139。 (2) 按图 8.1 接回 Cb，恢复 Rp2。取 C1=0.01μF，调整 Rp2，测量记录输出波形的频率、峰 峰值。再取 C1=0.047μF，重复上述实验。 C1(μF) 0.01 0.047 Vopp(V) 8.32 9.44 测量 f(kHz) 14.4716 10.2976 理论 f(kHz) 16.3 8.09
2)
F F 1 ，稳态时要求 A 1 。试述该电路的电压 图 8.1 所示电路起振时要求 A V V
放大倍数能自动调节，以满足上述要求。
F 1 ，信号在从输出端、经反馈到反 答：电路刚起振时，电路输出 Vo 较小。由于 A V
向输入端、再到输出端的过程中被放大，集电极电压和电流不断被放大，电路输出 Vo 不断增大。在此过程中，集电极电流逐步被限幅，由于发射极 PN 结的非线性特性，使 基极、发射极电流正半周幅值大，负半周幅值小，由此产生直流电流分量。直流电流分 量对发射极旁路电容 Ce 充电，使发射极直流电位上升，从而使 VBE 下降，三极管 Q1 的
称这种性能为自动稳幅性能。 综上所述， 放大器 A 提供了-180°相移， LC 振荡回路与放大器的连接方式又提供了-180° 相移，所以，LC 振荡回路在整个电路中的相移必须为 0，才能满足起振的相位条件。使 LC 回路的相移为 0 的频率只有其固有频率，
LC振荡电路
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电 感 反 馈 振 荡 器 : 反 馈 系 v b F = KC 的 改 变 可 通 过 改 变 线 圈 抽 头 位 数 F 1 F 而 电 ,但 振 荡 频 率 比 置 实 现压 反 馈 系 数 : 较 低 ,v 生 振 荡 波 形 不 如 电 容 三 点 式 振 荡 器 . 产 C2 c 另 电 容 反于 振 荡 器 : 反 馈 系 数 F=K回 路 的 一 部 分 , C 1 与 管 是 比 值 , 振 外 ,由 馈 C 1 ,C 2 只 是 整 个 振 荡 F 改 变 必 须 改 变 晶 体 C 2 的 以 部
'
g 令 , (yj ) F ( jm ) 外 A fe
vb
I ( L2 M )
1
2
1
V b'
Vc
)
LC
I
而 其F L F 即: 中: k
L M L 1 2 L 2 2 M L1 M
一 A vo 般
v c vb
g R 0
1 L( C 3 C 4 )
C3
其 中 C'
而电压反馈系数:
F
v be v ce
'
C1 C2
保持不变,
又 因 RL 的 接 入 系 数 为 :
1 p C ' C1 C1 1 C1 1 C2 1 C3
C
3
C1
§3.5 振荡器的频率稳定性
一 ,频 率 稳 定 的 意 义 和 表 征
V’b
-
g ie
2 ,放 大 器 的 放 大 倍 数 | AVo |
因 为 | AVo | =
LC振荡
1、LC并联电路频率特征
如图为一LC并联回路， R为电路总等效电阻。 （1）谐振频率 电路等效电抗
1 j c Z 1 R j L j c ( R j L )
1 1
i ic u
C
iL
L R
通常电路中感抗远大于电 路损耗，即ωL >>R，则
j L j c j c Z 1 1 R jL R j( L ) j c c L C R j( L ( R j L )
24
D
例 3：
+UCC
设 uB
uC
uC1
C B
A
C1
uC1减小时， uC2如何变化？ i + – i
L
设L 、 C1 、 C2 组成的谐振 网络中的电流为i ，则
duC1 duC 2 i C1 C 2 dt dt
uL
C2 –
+
uC1
u C2
uB
正反馈
频率由 L 、 C1 、 C2 组成的谐振网络决定。
二 、LC 正弦波振荡电路
将电容和电感并联起来，在电容上施加 一定电压后可产生零输入响应。这种响应在 电容的电场和电感的磁场中交替转换便可形 成正弦波振荡。
如果将该电路作为选频网络和正反馈， 再加上基本放大电路和稳幅电路就构成LC 正弦波振荡电路。 LC正弦波振荡电路的选频电路由电感 和电容构成，可以产生高频振荡(>1MHz)。
16
fP
1 2 L(C//C o )
fs
C 1 Co
由于C<<Co，所以fp≈fs。 当f>fp时，电抗主要决定于Co，石英晶体又呈容性。 因此，石英晶体电抗的频率特性如图所示，只有在 fs < f < fp 的情况下，石英晶体才呈感性；并且C和Co的容 量相差愈悬殊，fs和fp愈接近，石英晶体呈感性的频带 愈狭窄。 1 L 根据品质因数的表达式： Q
最简单的LC振荡电路图大全（五款最简单的LC振荡电路设计原理
最简单的LC振荡电路图大全（五款最简单的LC振荡电路设计原理LC振荡电路，是指用电感L、电容C组成选频网络的振荡电路，用于产生高频正弦波信号，常见的LC正弦波振荡电路有变压器反馈式LC振荡电路、电感三点式LC振荡电路和电容三点式LC振荡电路。
LC 振荡电路的辐射功率是和振荡频率的四次方成正比的，要让LC振荡电路向外辐射足够强的电磁波，必须提高振荡频率，并且使电路具有开放的形式。
LC振荡电路工作原理LC振荡电路运用了电容跟电感的储能特性，让电磁两种能量交替转化，也就是说电能跟磁能都会有一个最大最小值，也就有了振荡。
由于所有电子元件都会有损耗，能量在电容跟电感之间互相转化的过程中要么被损耗，所以实际上的LC振荡电路都需要一个放大元件，要么是三极管，要么是集成运放等数电IC，利用这个放大元件，通过各种信号反馈方法使得这个不断被消耗的振荡信号被反馈放大，从而最终输出一个幅值跟频率比较稳定的信号。
最简单的LC振荡电路图（一）电容三点式LC振荡电路又叫做考毕兹振荡电路。
它与电感三点式LC振荡电路类似，所不同的是电容元件与电感元件互换位置。
如图1所示。
图1 电容三点式LC振荡电路在LC谐振回路Q值足够高的条件下，电路的振荡频率为这种振荡电路的特点是振荡频率可做得较高，一般可达到100MHz以上，由于C2对高次谐波阻抗小，使反馈电压中的高次谐波成分较小，因而振荡波形较好。
电路的缺点是频率调节不便，这是因为调节电容来改变频率时，（既使C1、C2采用双连可变电容）C1与C2也难于按比例变化，从而引起电路工作性能的不稳定。
因此，该电路只适宜产生固定频率的振荡。
最简单的LC振荡电路图（二）图（a）是变压器反馈LC振荡电路。
晶体管VT是共发射极放大器。
变压器T的初级是起选频作用的LC谐振电路，变压器T的次级向放大器输入提供正反馈信号。
接通电源时，LC回路中出现微弱的瞬变电流，但是只有频率和回路谐振频率f0相同的电流才能在回路两端产生较高的电压，这个电压通过变压器初次级L1、L2的耦合又送回到晶体管V的基极。
低频LC振荡器电路
该电路可使用电感量很高的电感，其Q值应当适中，电容器量可达10 pLF，但 是不能使用电解电容器，因而其振荡频率较低。
•
在图1.20所示电路中，L，的值是150mH，C，的值是6.8pF，振荡频率为150Hz 。该振荡电路振荡在7—8MHz时，输出信号为纯净的正弦波，振荡在30MHz时 ，输出信号的波形已不再是纯粹的正弦波，当振荡频率更高时，输出信号幅 度将从正常值的250mV开始下降。
•
调谐回路呈现较高的阻抗，其两端的电压由场效应管Ts放大，然后经射极跟 随器T。缓冲输出。另一路信号经T3缓冲后被Di、Dz整流，产生的直流电压反 馈到电流源T6实现稳幅。
•
该电路的工作电流大约为20mA，如果输出信号频率比较高，则工作电流大约 为25mA。其输出阻抗很低，频率覆盖系数较大。
•
低频LC振荡器电路
1．用 途
• 信号产生电路。
2．原 理
• 电路如图1.20所示。一般的LC电路较难产生低频信号，74HC123PW电路设计 得好，使用高质量器件时，可以产生低于150Hz的信号。该电路的振荡器由T1 、T2和连接在T2集电极的LC调谐回路组成，振荡器的环路增益由T6组成的电 流源决定。
•
该电路可以用来测量未知的电容器或电感，通过已知的电感（或电容器）计 算电容（或电感）。