lc正弦波振蕩電路詳解_LC正弦波振蕩電路振蕩的判斷方法

　　LC正弦波振蕩電路與RC橋式正弦波振蕩電路的組成原則在本質(zhì)上是相同的，只是選頻網(wǎng)絡(luò)采用LC電路。在LC振蕩電路中，當(dāng)f=f0時(shí)，放大電路的放大倍數(shù)數(shù)值最大，而其余頻率的信號(hào)均被衰減到零；引入正反饋后，使反饋電壓作為放大電路的輸入電壓，以維持輸出電壓，從而形成正弦波振蕩。由于LC正弦波振蕩電路的振蕩頻率較高，所以放大電路多采用分立元件電路。

　　正弦波振蕩電路詳解

　　一個(gè)放大電路，在輸入端加上輸入信號(hào)的情況下，輸出端才有輸出信號(hào)。如果輸入端無(wú)外加輸入信號(hào)，輸出端仍有一定頻率和幅度的信號(hào)輸出，這種現(xiàn)象稱為放大電路的自激振蕩。振蕩電路就是在沒有外加輸入信號(hào)的情況下，依靠電路自激振蕩而產(chǎn)生正弦波輸出電壓的電路。它廣泛應(yīng)用于遙控、通信、自動(dòng)控制、測(cè)量等設(shè)備中，也作為模擬電子電路的測(cè)試信號(hào)。

　　1、產(chǎn)生正弦波振蕩的條件

　　圖1所示的正弦波振蕩電路是一個(gè)未加輸入信號(hào)的正反饋閉環(huán)電路。若輸出正弦電壓經(jīng)反饋環(huán)節(jié)產(chǎn)生的反饋電壓恰好等于放大電路所需的輸入電壓（幅度相等、相位相同），即=，則可在閉環(huán)電路輸出端得到持續(xù)穩(wěn)定的正弦波，如圖1（b）所示。由=，可得

　　圖1 正弦波振蕩電路的框圖

　　式（1）就是產(chǎn)生正弦波振蕩的振蕩條件。式（1）為復(fù)數(shù)式，若設(shè)，，正弦波振蕩條件可用幅度平衡條件和相位平衡條件來(lái)表示。

　　幅度平衡條件

　　|AF|=1（2）

　　相位平衡條件

　　（3）

　　2、正弦波振蕩的建立和穩(wěn)定

　　一個(gè)實(shí)際的正弦波振蕩電路的初始信號(hào)是由電路內(nèi)部噪聲和瞬態(tài)過(guò)程的擾動(dòng)引起的。通常這些噪聲和擾動(dòng)的頻譜很寬而幅度很小。為了最終能得到一個(gè)穩(wěn)定的正弦信號(hào)，首先，必須用一個(gè)選頻環(huán)節(jié)把所需頻率的分量從噪聲或擾動(dòng)信號(hào)中挑選出來(lái)使其滿足相位平衡條件，而使其他頻率分量不滿足相位平衡條件。其次，為了能使振蕩能夠從小到大建立起來(lái)，要求滿足

　　|AF|》1（4）

　　式（4）稱為正弦波振蕩的起振條件。

　　從式（4）可以看到，振蕩建立起來(lái)后，信號(hào)由小到大不斷增長(zhǎng)，不能得到一個(gè)穩(wěn)定的正弦波。實(shí)際上，信號(hào)的幅度最終要受到放大電路非線性的限制，即當(dāng)幅度逐漸增大時(shí)，|A|將逐漸減小，最終使|AF|=1達(dá)到幅度平衡條件，從而使正弦波振蕩穩(wěn)定。

　　3、正弦波振蕩電路的組成

　　從上述分析可知，正弦波振蕩電路從組成上看必須有以下四個(gè)基本環(huán)節(jié)。

　?。?）放大電路：保證電路能夠由從起振到動(dòng)態(tài)平衡的過(guò)程，是電路獲得一定幅值的輸出量，實(shí)現(xiàn)能量的控制。

　?。?）選頻網(wǎng)絡(luò)：確定電路的振蕩頻率，使電路產(chǎn)生單一頻率的振蕩，即保證電路產(chǎn)生正弦波振蕩。

　?。?）正反饋網(wǎng)絡(luò)：引入正反饋，使放大電路的輸入信號(hào)等于反饋信號(hào)。

　?。?）穩(wěn)幅環(huán)節(jié)：也就是非線性環(huán)節(jié)，作用是使輸出信號(hào)幅值穩(wěn)定。

　　在不少實(shí)用電路中，常將選頻網(wǎng)絡(luò)和正反饋網(wǎng)絡(luò)“合二為一”；而且，對(duì)于分立元件放大電路，也不再另加穩(wěn)幅環(huán)節(jié)，而依靠晶體管特性的非線性起到穩(wěn)幅作用。

　　正弦波振蕩電路常根據(jù)選頻網(wǎng)絡(luò)所用元件來(lái)命名，分為RC正弦波振蕩電路、LC正弦波振蕩電路和石英晶體正弦波振蕩電路3種類型。RC正弦波振蕩電路振蕩頻率較低，一般在1MHz以下；LC正弦波振蕩電路振蕩頻率較高，一般在1MHz以上；石英晶體正弦波振蕩電路也可以等效為L(zhǎng)C正弦波振蕩電路，其特點(diǎn)是振蕩頻率非常穩(wěn)定。

　　LC正弦波振蕩電路振蕩的判斷方法

　　采用LC諧振回路作為選頻網(wǎng)絡(luò)的反饋式振蕩器稱為L(zhǎng)C正弦波振蕩器。 按照反饋網(wǎng)絡(luò)的形式來(lái)分，LC正弦波振蕩器可分為：變壓器耦合振蕩器、三點(diǎn)式振蕩器。針對(duì)相位條件，可依據(jù)瞬時(shí)極性法判定電路中存在的反饋是否是正反饋來(lái)加以判別。下面針對(duì)LC正弦波振蕩電路的具體實(shí)例來(lái)說(shuō)明其判定方法。

　　為分析電路的方便，特別提出以下兩點(diǎn)說(shuō)明：

　　1、本文所畫的電路圖均指振蕩電路的交流等效電路；

　　2、假設(shè)本文的電路均已滿足起振的振幅條件，即只要電路滿足起振的相位條件就可振蕩。

　　3、變壓器耦合振蕩器

　　3.1、什么是變壓器的同名端

　　在分析具體電路之前，先來(lái)介紹一下什么是變壓器的同名端。

　　同名端是指在同一交變磁通的作用下，任一時(shí)刻兩個(gè)（或兩個(gè)以上）繞組中都具有相同電勢(shì)極性的端頭彼此互為同名端。變壓器的極性辨別就屬于同名端問(wèn)題。

　　變壓器及三相變壓器同名端的含義用“?”來(lái)表示初、次級(jí)繞組感生電動(dòng)勢(shì)的相位。初、次級(jí)繞組均帶“?”的兩對(duì)應(yīng)端，表示該兩端感生電動(dòng)勢(shì)的相位相同，稱為同名端。一端帶“?”而另一端不帶“?”的兩對(duì)應(yīng)端，則表示該兩端感生電動(dòng)勢(shì)相位相反，稱為非同名端，亦稱為異名端。

　　3.2、 變壓器耦合振蕩器

　　變壓器耦合振蕩器是通過(guò)變壓器的初、次級(jí)互感耦合產(chǎn)生反饋電壓的，因此，為了滿足正反饋條件，必須正確地設(shè)置初、次級(jí)繞組的同名端。根據(jù)晶體管三個(gè)電極上輸出與輸入的相位關(guān)系，即射極與基極和集電極與射極為同相關(guān)系，而集電極與基極則為反相關(guān)系。

　　因此，以射極為準(zhǔn)，當(dāng)變壓器初、次級(jí)繞組與晶體管相接時(shí)，其同名端設(shè)置應(yīng)遵照如下規(guī)則：射極相接的繞組端與基極或集電極相接的另一繞組端應(yīng)為同名端，否則不滿足正反饋的條件。這一規(guī)則也可以概括為“射基（集）同名”。并且在變壓器耦合振蕩器的分析中，這種規(guī)則可作為判別其是否滿足相位條件的依據(jù)。

　　下面通過(guò)實(shí)例來(lái)說(shuō)明其判別方法：

　　在圖3.1（a）電路中，發(fā)射極相接的繞組端與基極相接的另一繞組端為同名端，所以它滿足振蕩的相位條件，即以該交流等效電路為基礎(chǔ)構(gòu)成的振蕩電路可以產(chǎn)生振蕩。

　　在圖3.1（b）電路中，發(fā)射極相接的繞組端與集電極相接的另一繞組端為同名端（注意，都不打點(diǎn)也屬于同名端），所以它滿足振蕩的相位條件，即以該交流等效電路為基礎(chǔ)構(gòu)成的振蕩電路可以產(chǎn)生振蕩。

　　在圖3.1（c）電路中，發(fā)射極相接的繞組端與基極相接的另一繞組端為異名端，所以它不滿足振蕩的相位條件，即以該交流等效電路為基礎(chǔ)構(gòu)成的振蕩電路不能產(chǎn)生振蕩。

　　在圖3.1（d）電路中，對(duì)于有抽頭的繞組，由于繞組有一端接地，因而電極與抽頭相接處的同名端，可移至另一不接地的繞組端處，所以發(fā)射極相接的繞組端與基極相接的另一繞組端為同名端，因此它滿足振蕩的相位條件，即以該交流等效電路為基礎(chǔ)構(gòu)成的振蕩電路可以產(chǎn)生振蕩。

　　3.2 、三點(diǎn)式振蕩器

　　三點(diǎn)式振蕩電路是指作為選頻網(wǎng)絡(luò)的LC諧振回路（兼做反饋網(wǎng)絡(luò)）的三個(gè)

　　端點(diǎn)分別與晶體管的三個(gè)電極相連接的LC正弦波振蕩電路。其交流通路的一般結(jié)構(gòu)如圖3.2所示，圖中X1、X2、X3表示組成LC諧振回路各元件的電抗，輸出電壓通過(guò)X1反饋到放大電路的輸入端。這類振蕩器在判斷相位條件時(shí)可采用在瞬時(shí)極性法基礎(chǔ)上總結(jié)出的更為簡(jiǎn)單的方法，即只要電路中三個(gè)電抗元件滿足下面兩個(gè)條件，電路就可振蕩：X1①與X2應(yīng)為同性電抗元件（都為容性或都為感性），X3②應(yīng)與X1、X2互為異性電抗元件（感性與容性互為異性）。為了便于記憶，可以概括為“射同基反”的構(gòu)成規(guī)則。