5.3.2三点式振荡电路
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。
三点式振荡电路介绍.docx
三点式振荡电路定三点式振荡器是指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X be 、X Ce 和X bC 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 XbeX Ce X b^O ，回路呈现纯阻 性。
反馈电压U f 作为输入加在晶体管的 b 、e 极，输出U O 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u o 与输入电压U i （即U f ）反相，而反馈 g Q电压U f 又是U o 在X bC> X be支路中分配在X be上的电压。
要满足正反馈，必须有为了满足相位平衡条件，U f 和U o 必须反相，由式（5.3.1）可知必有 孑 0成立，即X be 和X Ce 必须是同性质电抗，而XCeX b^ -（X be X Ce ）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X be(X be X bC )UoX be -X Ce U o(531)的两个电抗元件X be 、X Ce必须为同性， 而不与发射极相连的电抗元件X bC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。
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X be 、X Ce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。
对于电容三点式振荡器
5.1 概述 5.2 反馈振荡器 5.3 三点式振荡器 5.4 振荡器频率稳定度 5.5 石英晶体振荡器 5.6 振荡器中的几种现象 5.7 RC振荡器 5.8 负阻振荡器
5.1 概 述
振荡器——就是自动地将直流能量转换为具有一定波形
参数的交流振荡信号的装置。和放大器一样也是能量转换
(5.2.2)
这就是反馈放大器的特征方程。解此方程就可得振荡频
率、振幅平衡条件和起振条件。
即
A f
1
A A F
(5.2.3)
当其 A F 1 时，就会产生自激振荡。其
振幅条件为：| A F | 1
相位条件为：arg AF A F 2n n 0，1，2，...
1
GieGoe
L1
L2
2
M
1
C
C
L1L2 M 2
0
得
g
1 L1 L2 2M C GieGoe L1L2 2M 2 5.3.20
可见，ωg略低于回路谐振角频率ω0，且振荡频率与晶
体管参数有关。通常
CL1 L2 2M GieGoe L1L2 2M 2
电容三点式振荡器
其中ZL为高频扼流圈，防止高频交流接地。Rb1、Rb2、Re为偏置电阻。下 面分析该电路的振荡条件，图 (a)画了交流等效电路。(b)为Y参数等效电路。
电容三点式振荡器的等效电路
容易判断振荡器属并-并联接，电压取样电流求和的反
馈放大器。设其信号源电流为 Is ，负载电流为 IL，显然
地的电压 U f是否与 Ui同相，为同相则其中必有某一个频率满 足自激振荡的相位条件(注意这里是实际方向)，电路有振荡 的可能。
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。
电容三点式振荡电路
南昌大学实验报告学生姓名：田启泽学号：6100212164 专业班级：电子121班实验类型：□验证□综合□设计□创新实验日期：实验成绩：电容三点式振荡电路一，实验目的1，掌握电路振荡原理，工作条件。
2，熟悉设计振荡电路的设计方法。
二，实验内容。
设计一个振荡电路产生振荡信号。
三，实验原理。
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。
三点式振荡电路与发射极相连的两个电抗元件为容性时，称为电容三点式振荡电路反馈振荡的原理及分析反馈型振荡器的振荡条件一个反馈振荡器要产生稳定的振荡必须满足三个条件：起振条件, 保证接通电源后能逐步建立起振荡；平衡条件，保证起振之后能够进入维持等幅持续振荡的平衡状态；稳定条件，保证平衡状态不因外界不稳定因素影响而受到破坏。
反馈型振荡器的基本工作原理：一个简单的反馈型振荡器包括一个以并联LC谐振回路作为负载调谐放大器，同时配置合适的直流偏置电路，以使晶体管处于正确的工作状态，反馈网络将输出的一部分反馈回输入端。
要求必须满足正反馈。
LC振荡器可用来产生几十千赫到几百兆赫的正弦波信号。
根据晶体管接地电极的不同，可分为共射（共源）组态、共基（共栅）组态和共集（共漏）组态。
共集（共漏）组态的电压放大倍数小于1，而电压反馈系数大于1，这对分析和理解都增加了一些难度，这里不予讨论。
主要讨论共射和共基两种组态。
（？共集（共漏）组态最重要的应用）在设计振荡电路时必须注意两个问题：i) 反馈电压的提取振荡电路中的放大器有三种组态：共基、共集、共射。
共基、共集放大器为同相放大器，共射为反相放大器。
反馈提取时，必须满足正反馈，才可能产生振荡。
ii) 对并联LC 回路Q 值的要求并联LC 谐振回路的Q 值反映了回路选频特性的好坏， Q 值越高，振荡器的频率稳定度就越高；Q 值过低，造成两个不良后果1调谐放大器的谐振电阻R ∑=就很小，放大器的增益m A g R ∑=也就很小，起振条件1AF >就不容易得到满足， 2 Q 值过低不利于提高振荡器的频率稳定度。
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（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。
电容三点式振荡电路
改进型电容三点式振荡电路的设计本次课设设计了改进型电容三点式高频振荡器，介绍了设计步骤，比较了各种设计方法的优缺点，总结了不同振荡器的性能特征。
使用Protel2004DXP 制作PCB 板，并使用环氧树脂铜箔板和FeCl 3进行了制板和焊接。
使用实验要求的电源和频率计进行验证，实现了设计目标。
关键词：电容三点式、西勒电路、Protel 、印制电路板1 实验原理1.1 振荡的原理三点式LC 正弦波振荡器的组成法则（相位条件）是：与晶体管发射极相连的两个电抗元件应为同性质的电抗，而与晶体管集电极—基极相连的电抗元件应与前者性质相反。
图1-1所示为满足组成法则的基本电容反馈LC 振荡器共基极接法的典型电路。
当电路参数选取合适，满足振幅起振条件时，电路起振。
当忽略负载电阻、晶体管参数及分布电容等因素影响时，振荡频率osc f 可近似认为等于谐振回路的固有振荡频率o f ，即osc f = （1）式中 C 近似等于1C 与2C 的串联值1212C C C C C ≈+ （2）图1-1 电容反馈LC 振荡器由图1-1所画出的分析起振条件的小信号等效电路如图1-2所示。
图1-2 分析起振条件的小信号等效电路 由图1-2分析可知，振荡器的起振条件为：e L e L m ng g ng g n g +=+>'''1)(1 （3） 式中 '011,//L e L e eg g R R r == 0e R 为LC 振荡回路的等效谐振电阻；电路的反馈系数 112f C k n C C =≈+ （4） 由式（3）看出，由于晶体管输入电阻e r 对回路的负载作用，反馈系数f k 并不是越大越容易起振，反馈系数太大会使增益A 降低，且会降低回路的有载Q 值，使回路的选择性变差，振荡波形产生失真，频率稳定性降低；所以，在晶体管参数一定的情况下，可以调节负载和反馈系数，保证电路起振。
f k 的取值一般在0.1—0.5 之间。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
532三点式振荡电路
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
Xbe、Xce和Xbc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心I! I眈Xbc C1，回路呈现纯阻
性。
反馈电压uf作为输入加在晶体管的b、e极，输出1」0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uo与输入电压ui （即uf）反相，而反馈
电压uf又是uo在Xbc、Xbe支路中分配在Xbe上的电压。
要满足正反馈，必须有
11
f Xbe Xbe no （Xbe Xbc）Xc eno （5.3.1 ）
为了满足相位平衡条件，uf和uo必须反相，由式（5.3.1）Xbe可知必有X 0 成立，即
ceXbe 和Xce必须是同性质电抗，而
X'：K' 国〕匕Xc u.'j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 X 、Xce 必须为同性， 而不与发射极相连的电抗元件 X 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”。
bebc
( 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 Xbe 、 Xce
为容性的，称为电容三点式振荡器，也称为考比兹振荡器 (Colpitts)
(a )所示；
若与发射极相连的两个电抗元件 X 、X 为
感性的，称为电感三点式振荡器，也称为哈特莱振荡器 (Hartley) ， 所示。
bece
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
Rb1、Rb2和Re 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 CE 交流接地，是共射组态；
图(b )电路中，三极管基极通过 Cb 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（Cb 、Cc 和CE 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。
L 、C1和C2构成并联谐振回路，C1和C2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。
，如图 5 —21 如图 5 —21( b )
（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T）。
振荡器起振的振幅条件
Tt （JSC.） AF AT 1
推导环路增益〕时，需将闭合环路断开。
断开点的选择并不影响TU 〕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
TU ）的等效电路）
本题在图5 —24所示的X处断开，断开点的右面加环路的输入电压Vi，断开点的左面应接入自左向右看进去的输入阻抗
乙，如下图（a）所示。
图中Reo是并联谐振回路L、C1和C2的谐振电阻，
RcC oscl.QO,式中Q0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
Zi 1紀//于门//'j c-
②将共基组态的晶体管用混合型等效电路表示。
fT 时，可忽略rbb、rce'当振荡频率远小于管子的特征频率
和Cb'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，re为共基放大器的输入电阻
rb ci r c rb c （1 ）rcl （5- 3.2。