【实用资料】三点式振荡器PPT

三点式振荡器5.5.1构成三点式振荡器的原则(相位判据)假设:(1)不计晶体管的电抗效应；(2)LC回路由纯电抗元件组成，即为满足相位条件，回路引出的三个端点应如何与晶体管的三个电极相连接？

如图所示，振荡器的振荡频率十分接近回路的谐振频率，于是有即三点式振荡器的相位判据∵放大器已经倒相,即与差180°，所以要求反馈电压必须与反相才能满足相位条件，如图5.5-1所示。

因此，Xbe必须与Xce同性质，才能保证与反相。

由5.5.3和5.5.4式，归结起来，Xbe和Xce性质相同；Xcb和Xce、Xbe性质相反,即分别为电感和电容。这就是三点式振荡器的相位判据。可以这样来记忆：与发射极相连接的两个电抗性质相同，另一个电抗则性质相反。（或是CB接的与其他二极接的性质相反。）5.5.2电容三点式振荡器——考毕兹振荡器图所示电路是电容三点式的典型电路。LC回路的三个端点分别与三个电极相连，且Xce和Xbe为容抗，Xcb为感抗。故属电容反馈三点式振荡器，又称考毕兹振荡器。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，负载电流为，显然式中，Yi——网络aa′--bb′的大信号输入导纳；Yr——网络aa′--bb′的大信号反向传输导纳；Yf——网络aa′--bb′的大信号正向传输导纳；Yo——网络aa′--bb′的大信号输出导纳。实际上，这只不过是虚构的。而意味着式5.5.5是线性齐次方程。即其系数行列式为0，即因网络aa′-bb′是两个网络(有源和无源)并-并联接，所以式中，T表示晶体管，n表示无源网络。即这就是反映振荡器满足平衡条件。使用上述方法时，应使两个网络的电压、电流方向符合电压取样、电流求和的条件。5.5.9式中[yT]是晶体管参数，可以测得和计算出,[yn]则可以由具体网络根据y参数的定义求得。假设，振荡器的工作频率远低于fT，且忽略内部反馈的影响和不计晶体管的电抗效应，有由下图，根据y参数的定义，可求得无源网络|yn|为将式5.5.10和5.5.11代入式5.5.9得整理得无源网络令其虚部等于0,可求得振荡频率为式中：可见，电容三点式振荡器的振荡频率略高于回路的谐振频率，且与晶体管的参数有关。令其实部等于0，并近似认为，可求得其振荡平衡条件为用微变参数代替平均参数，可求得起振时所要求的最小跨导(gm)min，其起振条件为因代入上式得式中，T表示晶体管，n表示无源网络。而基本放大器谐振时增益为：当gie较小时，gie的分路作LC回路的三个端点分别与三个电极相连，且Xce和Xbe为容抗，Xcb为感抗。这种方法只适用于频率不高的场合。可见，ωg只取决于L、C3，而与C1、C2基本无关。振荡频率当不考虑gie的影响时，反馈系数F的大小为缺点：输出波形不好，在频率较高时，不易起振。3电感三点式振荡器——哈特莱振荡器其中ZL为高频扼流圈，防止高频交流接地。∵放大器已经倒相,即与差180°，所以要求反馈电可见，电容三点式振荡器的振荡频率略高于回路的谐振而晶体管的参数又随环流温度、电源电压的变化而变化，因令其实部等于0，并近似认为，可求得其振荡平9式中[yT]是晶体管参数，可以测得和计算出,[yn]则从图（a）可以看出，反馈电压不仅取决于电容C2，还与晶体管的输入导纳gie有关。当gie较小时，gie的分路作用可以忽略，此时第一项起主要作用当，利于起振。当gie较大时，gie的分流作用不能忽略，此时第二项起主要作用，则，难于起振。所以不能简单地认为反馈系数越大，就越易起振，而应该有一定范围。另外反馈系数的大小还会影响振荡波形的好坏，反馈系数过大会产生较大的波形失真。通常F≈0.01～1且一般取得较小。以上的讨论，没有考虑线圈的损耗，如考虑到r的影响,则起振条件应该修正，如图（b）所示。将r经过两次折算，折算到ce两端和goe并联，所以起振条件应修正为:当不考虑gie的影响时，反馈系数F的大小为将gie折算到放大器的输出端，有放大器总的负载电导为图4-8电容反馈振荡器电路∵

∴

可见，反馈系数并非越大越好。（另一种分析法）图（a）影响起振因素图（b）起振条件修正Pce=c2/(c1+c2)gP5.5.3电感三点式振荡器——哈特莱振荡器电感三点式振荡器电路如图所示。是从L2取得的,故称为电感反馈三点式振荡器。通常L1、L2同绕在一个骨架上，它们之间存在着互感，且耦合系数M≈1。电感三点式等效电路下面利用基尔霍夫定律列出网孔方程来分析其振荡条件.由图(c)列出I电流回路方程：(I回路)（Ib回路）（Ic回路）令上面方程组系数行列式D的虚部等于零，整理后得所以，得到可见，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。通常情况下有故（电容三点式的频率是略高于回路谐振角频率。）式中L=L1+L2+2M（同名端在异侧推出-M）为求起振条件，可令方程组的系数行列式D的实部等于0，即可得振荡平衡条件:因此起振条件是:故起振条件可写成：至于反馈系数的选取，为兼顾振荡的振荡波形，通常取F=0.1~0.5。（考毕兹电路F=0.01~1）5.5.4电容三点式与电感三点式振荡器比较电容三点式:优点：1.输出波形好，接近于正弦波；2.因晶体管的输入输出电容与回路电容并联，可适当增加回路电容提高稳定性；3.工作频率可以做得较高（利用极间电容）缺点：调整频率困难，起振困难。电感三点式：优点：起振容易，调整方便；缺点：输出波形不好，在频率较高时，不易起振。电感三点式起振条件振荡频率电容三点式起振条件振荡频率（实际会略高）（实际会略低）当gie较大时，gie的分流作用不能忽略，此时第二项起主电容三点式:优点：1.通常L1、L2同绕在一个骨架路参数，还与晶体管的内部参数(Goe、Gie、Coe、Cie)有关，至于反馈系数的选取，为兼顾振荡的振荡波形，通式中，T表示晶体管，n表示无源网络。频率，且与晶体管的参数有关。Coe、Cie只影响C1、C2,对谐振回路影响很小。另外反馈系数的大小还会影响振荡波形的好如图所示，振荡器的振荡频率十分接近回路的谐振频率，于是有坏，反馈系数过大会产生较大的波形失真。故称为电感反馈三点式振荡器。是从L2取得的,电容三点式:优点：1.上，它们之间存在着互感，且耦合系数M≈1。5.5.5改进型电容三点式振荡器

前面研究的三种振荡器，其振荡频率ω不仅取决于LC回路参数，还与晶体管的内部参数(Goe、Gie、Coe、Cie)有关，而晶体管的参数又随环流温度、电源电压的变化而变化，因此其频率稳定度不高。以电容三点式为例，如图所示,Cie和Coe分别与回路电容并联，其振荡频率可近似写成

如何减小晶体管电容Coe、Cie对频率的影响呢？1.加大回路电容C1和C2的值，但它限制了振荡频率的提高，同时为确保ω的不变，减小了L的值，随之带来Q值下降，使振荡幅度下降甚至停振。这种方法只适用于频率不高的场合。ce和pbe，而又不改变反馈系数，这就是图所示的克拉泼(Clapp)振荡器。这种电路就是在L支路中串接一个可变的小电容器C3，所以又叫做串联型电容三点式反馈振荡器，它是在电容三点式的基础上进行了改进。晶体管电容Coe、Cie对振荡频率的影响考毕兹克拉泼振荡器Coe、Cie只影响C1、C2,对谐振回路影响很小。所以可采用电容三点式的分析方法。故式中可见，ωg只取决于L、C3，而与C1、C2基本无关。于是可以增加C1、C2(不必减小电感L)以减小晶体管极间电容对频率的影响，提高了频率稳定度，改变C3即可改变振荡频率而不影响反馈系数，改变C1、C2可调节反馈系数而不会影响振荡频率。

起振条件可以用式5.5.18来得出，问题是如何求得gL，由下图所示。克拉泼振荡器的起振条件故因而起振条件为：而基本放大器谐振时增益为：集电极接入系数为：(1)若C1↑→gL↑↑(分路作用增强)→(gm)min↑→难于起振;↓Auo↓→振荡幅度减小(2)若C3↓→ω0↑→gL↑↑→(gm)min↑→难于起振;↓Auo↓→振荡幅度减小(3)若Q0↑→gL↓→(gm)min↓→易于起振。