电容三点式振荡器Colpitts考毕兹
电容三点式振荡器
与克拉泼电路相比，西勒电路不仅频率稳定性 高，输出幅度稳定，频率调节方便，而且振荡频率 范围宽，振荡频率高，因此，是目前应用较广泛的 一种三点式振荡电路。
电容三点式振荡器
3. 电感三点式振荡器(哈特莱振荡器) (1) 电路结构
+VCC
Rb1
C
L1
Cb
L2
V
Rb2
Re
Ce
V
L1
C
L2
电路
电容三点式振荡器
③. 由于起振的相位条件和幅度条件很容易满 足，所以容易起振。输出电压幅度较大。
④. 调整方便。 C采用可变电容后很容易实现振荡
器频率在较宽频段内的调节，且调节频率时基本上不
影响不反馈系数。 F L2 M N2
L M N 电容三点式振荡器1
1
本讲小结
1. 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。放大电 路可以是共射极接法或共基极接法，振荡频率， 电路效率高、起振容易，调频方便，调频范围 较宽。
电容三点式振荡器
1)串联改进型振荡电路
UCC Rc
Ccb
Rb1
Cb Rb2
V Re
C1 L
C2 C3
Cce C1 V
L
C2
C be
C3
(a )
(b )
该电路的特点是在电感支路中串接一个容量较小的电容
C3。此电路又称为克拉泼电路。满足C3《C1和C3 《 C2 与电容三点式振荡器相比，克拉泼振荡器仅在回路中多加
LC振荡电路实验电 路
电容三点式振荡器
.
.
n2
a
f
电容三点式振荡器
三点式振荡电路
实验二lc电容反馈式三点式振荡器
实验二 LC电容反馈式三点式振荡器一、实验目的1.熟悉电容三点式振荡器（考毕兹电路）、改进型电容三点式振荡器（克拉泼电路及西勒电路）的电路特点、结构及工作原理。
2.掌握振荡器静态工作点调整方法。
3.熟悉频率计、示波器等仪器的使用方法。
二、预习要求1.复习LC振荡器的工作原理。
2.分析图1电路的工作原理，及各元件的作用。
结合图2的等效电路，思考怎样跳线连接，才能构成三种不同的电容三点式振荡电路。
三、实验仪器设备1.双踪示波器2.频率计3.万用表4.TPE-GP5通用实验平台5.G1N实验模块四、实验原理及电路简介：1.实验原理：振荡器是一种在没有外来信号的作用下，能自动地将直流电源的能量转换为一定波形的交变振荡能量的装置。
根据振荡器的特性，可将振荡器分为反馈式振荡器和负阻式振荡器两大类，LC振荡器属于反馈式振荡器。
工作时它应满足两个条件：(1)相位条件：反馈信号必须与输入信号同相，以保证电路是正反馈电路，即电路的总相移Σφ=φk+φF=n×3600。
(2)振幅条件：反馈信号的振幅应大于或等于输入信号的振幅，即│ẢF│≥1，式中Ả为放大倍数，F为反馈系数。
当振荡器接通电源后，电路中存在着各种电的扰动（如热噪声、晶体管电流的突变等），它们就是振荡器起振的初始激励。
经过电路放大和正反馈的作用，它们的幅度会得到不断的加强。
同时，由于电路中LC谐振回路的选频作用，只有等于其谐振频率的电压分量满足振荡条件，最终形成了单一频率的振荡信号。
2.电路特点：图1为实验电路，V1001及周边元件构成了电容反馈振荡电路及石英晶体振荡电路。
V1002构成射极输出器。
S1001、S1002、S1003、J1001分别连接在不同位置时，就可分别构成考毕兹、克拉泼和西勒三种不同的LC振荡器以及石英晶体振荡器。
V1001V1002R 1001R1003R 1002R1008R 1007R 1006R1009C 1009C1006C 1001200P R 1005GNDGND S 1002300P 510P1000PS1004200P 100P 62P20P L 10016.2P62P100P1000P S100312J1001C1005Y 100110.7M H z C1007C1008P1001R p 1001SW1001R1010D1001GND +12VR p 1002C1010P1002GND图1 LC与晶体振荡器原理图12S1001C T 1001C1004C1003C10023. 思路提示：图2给出了几种振荡电路的交流等效电路图。
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。
LC实验报告
实验一 LC 与晶体振荡器实验报告一、实验目的1、了解三点式振荡器和晶体振荡器的基本电路及工作原理。
2、比较静态工作点和动态工作点，了解工作点对振荡波形的影响。
3、测量振荡器的反馈系数等参数。
4、比较LC 与晶体振荡器的频率稳定度。
二、实验原理三点式振荡器包括电感三点式振荡器（哈脱莱振荡器）和电容三点式振荡器（考毕兹振荡器），其交流等效电路如图1-1。
1、起振条件1）相位平衡条件：Xce 和Xbe 必需为同性质的电抗，Xcb 必需为异性质的电抗，且它们之间满足下列关系：2）幅度起振条件：LCX X X X Xc oC L cebe 1 |||| )(=-=+-=ω，即'ie 1*()AuL m oe q Fu q qq >++式中：qm ——晶体管的跨导， FU ——反馈系数， AU ——放大器的增益，qie ——晶体管的输入电导， qoe ——晶体管的输出电导， q'L ——晶体管的等效负载电导， FU 一般在0.1~0.5之间取值。
2、电容三点式振荡器1）电容反馈三点式电路——考毕兹振荡器图1-2是基本的三点式电路，其缺点是晶体管的输入电容Ci 和输出电容Co 对频率稳定度的影响较大，且频率不可调。
2）串联改进型电容反馈三点式电路——克拉泼振荡器电路如图1-3所示，其特点是在L 支路中串入一个可调的小电容C3，并加大C1和C2的容量，振荡频率主要由 C3和L 决定。
C1和C2主要起电容分压反馈作用，从而大大减小了Ci 和Co 对频率稳定度的影响，且使频率可调。
L1L13）并联改进型电容反馈三点式电路——西勒振荡器 电路如图1-4所示，它是在串联改进型的基础上，在L1两端并联一个小电容C4，调节C4可改变振荡频率。
西勒电路的优点是进一步提高电路的稳定性，振荡频率可以做得较高，该电路在短波、超短波通信机、电视接收机等高频设备中得到非常广泛的应用。
本实验箱所提供的LC 振荡器就是西勒振荡器。
实验3 电容三点式LC振荡器(DOC)
实验3 电容三点式LC振荡器一、实验准备1．做本实验时应具备的知识点：●三点式LC振荡器●西勒和克拉泼电路●电源电压、耦合电容、反馈系数、等效Q值对振荡器工作的影响2．做本实验时所用到的仪器：●LC振荡器模块●双踪示波器●万用表二、实验目的1．熟悉电子元器件和高频电子线路实验系统；2．掌握电容三点式LC振荡电路的基本原理，熟悉其各元件功能；3．熟悉静态工作点、耦合电容、反馈系数、等效Q值对振荡器振荡幅度和频率的影响；4．熟悉负载变化对振荡器振荡幅度的影响。
三、实验电路基本原理1.概述ＬＣ振荡器实质上是满足振荡条件的正反馈放大器。
ＬＣ振荡器是指振荡回路是由ＬＣ元件组成的。
从交流等效电路可知：由ＬＣ振荡回路引出三个端子，分别接振荡管的三个电极，而构成反馈式自激振荡器，因而又称为三点式振荡器。
如果反馈电压取自分压电感，则称为电感反馈ＬＣ振荡器或电感三点式振荡器；如果反馈电压取自分压电容，则称为电容反馈ＬＣ振荡器或电容三点式振荡器。
在几种基本高频振荡回路中，电容反馈ＬＣ振荡器具有较好的振荡波形和稳定度，电路形式简单，适于在较高的频段工作，尤其是以晶体管极间分布电容构成反馈支路时其振荡频率可高达几百ＭＨＺ～ＧＨＺ。
2.ＬＣ振荡器的起振条件一个振荡器能否起振，主要取决于振荡电路自激振荡的两个基本条件，即：振幅起振平衡条件和相位平衡条件。
3.LC振荡器的频率稳定度频率稳定度表示：在一定时间或一定温度、电压等变化范围内振荡频率的相对变化程度，常用表达式：Δf０／f０来表示（f０为所选择的测试频率；Δf０为振荡频率的频率误差，Δf０＝f０２－f０１；f０２和f０１为不同时刻的f０），频率相对变化量越小，表明振荡频率的稳定度越高。
由于振荡回路的元件是决定频率的主要因素，所以要提高频率稳定度，就要设法提高振荡回路的标准性，除了采用高稳定和高Q值的回路电容和电感外，其振荡管可以采用部分接入，以减小晶体管极间电容和分布电容对振荡回路的影响，还可采用负温度系数元件实现温度补偿。
北京理工大学通信实验一 电容反馈三点式振荡器的实验研究
实验一 电容反馈三点式振荡器的实验研究一、实验目的1．通过实验深入理解电容反馈三点式振荡器的工作原理，熟悉改进型电容反馈三点式振荡器的构成及电路各元件作用；2．研究在不同的静态工作点时，对振荡器起振、振荡幅度和振荡波形的影响； 3．学习使用示波器和数字式频率计测量高频振荡器振荡频率的方法； 4．观察电源电压和负载变化对振荡幅度、频率及频率稳定性的影响。
二、实验原理电容反馈三点式振荡器的基本原理电路(考比兹振荡器)如图2-1(a)所示。
由图可知，反馈电压由C 1和C 2分压得到，反馈系数为211C C C B += (2-1)起振的幅度条件为p m g Bg 1>(忽略三极管g e ) (2-2) 其中，g m 为晶体管跨导，g p 为振荡回路的等效谐振电导。
图2-1(a)所示等效电路中的回路总电容为2121C C C C C +⋅= (2-3)振荡频率近似为LCf g π21≈(2-4)当外界条件(如温度等)发生变化时，振荡回路元件及晶体管结电容要发生变化，从而使得振荡频率发生漂移。
因此，为了改善普通电容反馈三点式振荡器的频稳度，可在振荡回路中引入串接电容C 3，如图2-1(b)所示，当满足C 3<< C 1、C 2时，C 3明显减弱了晶体管与振荡回路的耦合程度。
为了得到较宽的波段覆盖效果，引入并联电容C 4(它和C 3为同一个数量级)，回路总电容近似为C≈C 3+C 4。
这种改进型电容反馈振荡器称为西勒电路，其振荡频率为)(2143C C L f g +≈π (2-5)当改变C 4调节f g 时，振荡器的反馈系数不会受显著影响。
三、实验电路说明本实验电路采用西勒振荡器，如图2-2所示。
由图可知，电容C 1、C 2、C 3、C 4和电感L 1组成振荡回路。
晶体管VT 1的集电极直流负载为R C ，偏置电路由R 1、R 2、W 1和R e 构成，改变电位器W 1可改变VT 1的静态工作点。
电容三点式振荡电路详解及Multisim实例仿真
L C6
8
C5
All rights reserved, NO Spreading without Authorization
Author: Jackie Long
谐振回路的总电容即克拉波电路中的总电容与 C6 的并联，再次将三极管寄生极间 电容的接入系数降低。 总之就是不断地降低晶体管极间电容对谐振频率的影响， 此时电 路的谐振频率如下所示：
3
C4 480pF
R4 100Ω 0
克拉波振荡 我们可以更 荡电路的稳定 定性很好， 但其 其频率可调范 范围比较小， 更进一步改进 进克拉 波振 振荡电路，如 如下图所示：
7
All rights reserved, NO Spreading without Authorization
+ + Q1 C2
+ L RC
uo
RE
C1 +
从图上可以看出，基极输入（假设有输入）经过三极管放大后的输出电压 uo，再经过 电容 C2 与 C1 分压后施加在三极管的 BE 结之间形成正反馈，因此其反馈系数如下式：
F
Байду номын сангаас
C1 C1 C2
反馈系数一般取值 0.1～0.5，太小不容易起振，太大则容易使电路放大倍数与回路有载 Q 值下降，这样容易使振荡波形产生失真，输出频率稳定度也会相应地降低。 我们用下图所示电路参数进行仿真:
+ + C1 Q1 + L
从上图可以看出，电容三点式 LC 正弦波振荡电路的重要特性是：与三极管发射极相连 的两个电抗元件为相同性质的电抗元件，而与三极管集电极（或基极）相连接的电抗元件是 相反性质的。如果合理设置电路参数使其满足起振条件，则电路将开始振荡，如果忽略分布 电容、三极管参数等因素，此电路的振荡频率 f0 如下式：
电子信息工程技术《电容三点式振荡电路》
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。
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4.2.1 三点式振荡器的基本工作原理
三点式振荡器分为电感三点 式和电容三点式两种
B
Ui
C
.
I X3
Uo X1
•
E
X2 Uf
电感三点式：与发射极相连的 同为电感，而集电极与基极相连 的为电容的连接方式。
三点式振荡器基本结构
电容三点式：与发射极相连的 同为电容，而集电极与基极相连 的为电感的连接方式。
4.2 LC正弦波振荡器
4.2.1 三点式振荡器的基本工作原理
B
C
X3 X1
E
X2
三点式振荡器基本结构
三个电抗元件组成LC谐振回 路谐振回路既是负载，又构成正 反馈选频网络。
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4.2.1 三点式振荡器的基本工作原理
B
C
XI1. X3
EUo X2 • U三点i式振荡器基本结构 Uf
为便于说明，忽略电抗元件的损耗 及管子输入、输出阻抗的影响。
当 X1 + X2 + X3 = 时，
回路谐振，0回路等效为纯电阻，
.
.
.
得到
.
U
与
o
Ui
反相。因此
Uf 必须
与 U o反相，才能构成正反馈。
故
U f
.
jI
X 2 ，U o
.
jI
X1
.
，为使 Uf 和
.
U反o 相，
要求X1和X2 必须同性质。而X3必须与X1、X2异性质 ，即：“射同 它异”。
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交流等效电路 的原则：
找出晶体管的直流或者交流接地点； 大电容作为短路处理； 大电感作为开路处理； 电源作为地处理；
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4.2.2 电感三点式振荡器 (Hartley —哈脱莱)
哈脱莱电路
f0 2π
1 (L1 L2 2M )C
本节导学
本小节介绍三点式电路的组成原理以及组成规则，通 过学习本小节，同学应该掌握三点式电路的“射同它异” 的组成原则；本小节还介绍了电感三点式电路和电容三点 式电路的工作原理，通过本小节的学习，同学应该掌握这 两种电路的工作原理、交流等效电路的绘制、振荡频率的 计算。
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Hale Waihona Puke 2π1 LCC C1C2 C1 C2
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4.2.3 电容三点式振荡器 (Colpitts —考毕兹)
考毕兹电路
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优点： 高次谐波成分小， 输出波形好。
缺点： 频率不易调 （调整电容来改变振荡 频率会影响反馈系数， 从而可能影响起振。）
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f0
2π
1 LC
1
Hz
2π 12 106 78.3 1012
5.2MHz
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.
F
.
Uf
.
Uo
j交( L流2通路M
)
.
I
.
j(L1 M ) I
L2 M L1 M
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4.2.2 电感三点式振荡器 (Hartley —哈脱莱)
哈脱莱电路
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优点： 易起振，频率易调（调C）
缺点： 振荡频率较低； 高次谐波电压较大， 输出波形差。
例：下图中， C1=100pF， C2=360pF，L=12μ H ；画出交
流等效电路，并求振荡频率。
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考毕兹电路
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BC E
RB1// RB2
解： 求振荡频率
Rc
C1
C C1C2
L C2
C1 C2
100 100
360 360
pF
78.3pF
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4.2.3 电容三点式振荡器 (Colpitts —考毕兹)
考毕兹电路
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交流通路
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4.2.3 电容三点式振荡器 (Colpitts —考毕兹)
考毕兹电路
高频电子线路
.
.
I
1
.
F
Uf . Uo
jC2
.
I
1
jC1
C1 C2
f0