lc正弦波振蕩電路的定義和計算公式以及電路分析

　　LC振蕩電路的定義

　　LC振蕩電路，是指用電感L、電容C組成選頻網(wǎng)絡(luò)的振蕩電路，用于產(chǎn)生高頻正弦波信號，常見的LC正弦波振蕩電路有變壓器反饋式LC振蕩電路、電感三點式LC振蕩電路和電容三點式LC振蕩電路。LC振蕩電路的輻射功率是和振蕩頻率的四次方成正比的，要讓LC振蕩電路向外輻射足夠強的電磁波，必須提高振蕩頻率，并且使電路具有開放的形式。

　　LC正弦波振蕩電路的構(gòu)成與RC正弦波振蕩電路相似，包括有放大電路、正反饋網(wǎng)絡(luò)、選頻網(wǎng)絡(luò)和穩(wěn)幅電路。這里的選頻網(wǎng)絡(luò)是由LC并聯(lián)諧振電路構(gòu)成，正反饋網(wǎng)絡(luò)因不同類型的LC正弦波振蕩電路而有所不同。

　　LC并聯(lián)振蕩回路的選頻特性

　　諧振現(xiàn)象：對于具有電感和電容元件的電路中，電路兩端的電壓與其中的電流一般是不同相的，若我們調(diào)節(jié)電路的參數(shù)或電源的頻率而使它們同相，這是電路就發(fā)生了諧振現(xiàn)象。

　　LC并聯(lián)諧振電路如左圖所示。圖中電阻表示電感和回路的等效總損耗電阻，其值一般很小。

　　電路等效阻抗

　　上式中R較小，通常忽略不計。

　　1.諧振頻率f0

　　電路諧振時：

　　2. 諧振阻抗 Z0

　　3. 回路品質(zhì)因數(shù) Q

　　諧振時電感支路電流或電容支路電流與總電流之比，稱為并聯(lián)諧振電路的品質(zhì)因數(shù)

　　4. 頻率特性

　　由圖可見，當該電路由恒流源供電，當電源為某一頻率（）時電路發(fā)生諧振，電路阻抗最大，電流通過時在電路兩端產(chǎn)生的電壓也是最大。當電源為其他頻率時電路不發(fā)生諧振，阻抗較小，電路兩端的電壓也較小。這樣就起到了選頻的作用。

　　5. 并聯(lián)諧振的特點 當Q》》1時，在LC諧振回路中，

　　說明電容支路的電流幅度與電感支路的幅度值近似相等，諧振回路的輸入電流很小，也就是說諧振回路的外界影響可以忽略。故Q越大，受外界影響越小，選頻特性越好。

　　結(jié)論：（1）LC并聯(lián)電路具有選頻特性。

　　（2）電路品質(zhì)因數(shù)Q愈大，則幅頻特性越尖銳，即選頻特性越好

　　（3）諧振頻率的數(shù)值與電路參數(shù)有關(guān)，當Q》》1時，

　　變壓器反饋式 LC 振蕩電路

　　變壓器反饋式振蕩電路如下圖所示，圖中L、Lf組成變壓器，其中L為一次側(cè)線圈電感， Lf為反饋線圈電路，用來構(gòu)成正反饋。組成并聯(lián)諧振回路， L、C作為放大器的負載，構(gòu)成選頻放大器.RB1、RB2和RE為放大器的直流偏置電阻，CB為耦合電容，CE為發(fā)射極旁路電容，對振蕩頻率而言，這些容抗很小可看成短路。

　　振蕩條件

　?。?）相位平衡條件：為滿足相位平衡條件，變壓器的初、次級之間同名端必須正確連接。如圖所示，設(shè)某一瞬間基極對地信號電壓為正極性“＋”，由于共射電路的倒相作用，集電極的瞬時極性“－”，即A＝180°。

　　當頻率為f 0時：LC回路的諧振阻抗是純電阻性，由圖中L及Lf的同名端可知，反饋信號與輸出電壓極性相反，于是A＋B＝360°，保證了電路的正反饋，滿足振蕩的相位條件。

　　當頻率不為f 0時：LC回路的阻抗不是純電阻性，而是感性或容性阻抗，此時LC回路對信號會產(chǎn)生附加相移，造成A＋B≠360°，不能滿足相位平衡條件，電路也不可能產(chǎn)生振蕩。由此可見，LC振蕩電路只有在f 0這個頻率上，才有可能產(chǎn)生振蕩。

　?。?）振幅條件：為了滿足振幅平衡條件AF≥1，對晶體管的β值有一定要求，一般只要β值較大，就能滿足振幅平衡條件，反饋線圈匝數(shù)越多，耦合越強，電路越容易起振。

　　電路優(yōu)缺點

　　（1）易起振，輸出電壓較大。由于采用變壓器耦合，易滿足阻抗匹配的要求。

　?。?）調(diào)頻方便，一般在LC回路中采用接入可變電容器的方法來實現(xiàn)，調(diào)頻范圍較寬，工作頻率通常在幾兆赫左右。

　?。?）輸出波形不理想。由于反饋電壓取自電感兩端，它對高次諧波的阻抗大，反饋也強，因此在輸出波形中含有較多高次諧波成份。

　　二、三點式LC振蕩電路

　　電感三點式振蕩電路

　　圖中三極管V構(gòu)成共發(fā)射極放大電路，電感L1、L2和電容C構(gòu)成正反饋選頻網(wǎng)絡(luò)。諧振回路的三個端點①、②、③，分別與三極管的三個電極相接，反饋信號取自電感線圈L2兩端電壓，故稱為電感三點式振蕩電路，也稱為電感反饋式振蕩電路。

　　振蕩條件分析

　?。?）相位條件：設(shè)基極瞬間極性為正，由于放大器的倒相作用，集電極電位為負，則電感的①端為負，②端為公共端，③端為正，各瞬時極性如圖所示。反饋電壓由③端引至三極管的基極，故為正反饋，滿足相位條件。

　?。?）幅度條件：從圖可以看出，反饋電壓取自電感L2的兩端，并通過CB的耦合后加到晶體管的b、e間的，所以改變線圈抽頭的位置，即改變L2的大小，就可以調(diào)節(jié)反饋電壓的大小，當滿足｜AF｜》1時，電路便可起振。

　?。娐返膬?yōu)缺點

　?。?）由于L1和L2之間的耦合很緊，故電路易起振，輸出幅度大。

　　（2）調(diào)頻方便，電容C若采用可變電容器，就能獲得較大的頻率調(diào)節(jié)范圍。

　?。?）由于反饋電壓取自電壓L2的兩端，它對高次諧波的阻抗大，反饋也強，因此在輸出波形中含有較多的高次諧波成份，輸出波形不理想。

　　電容三點式振蕩電路

　　圖中三極管V構(gòu)成共發(fā)射極放大電路，電容C1、C2和電感L構(gòu)成正反饋選頻網(wǎng)絡(luò)。諧振回路的三個端點①、②、③，分別與三極管的三個電極相接，反饋信號取自電容C2兩端電壓，故稱為電容三點式振蕩電路，也稱為電容反饋式振蕩電路。

　　振蕩條件分析

　?。?）相位條件：設(shè)基極瞬間極性為正，由于放大器的倒相作用，集電極電位為負，則電容的①端為負，②端為公共端，③端為正，由于②端接地，各瞬時極性如圖所示。反饋電壓由③端引至三極管的基極，故為正反饋，滿足相位條件。

　?。?）幅度條件：從圖可以看出，反饋電壓取自電容C2的兩端，并通過CB的耦合后加到晶體管的b、e間的，所以改變兩個電容C1、C2的大小，就可以調(diào)節(jié)反饋電壓的大小，當滿足｜AF｜》1時，電路便可起振。

　　電路的優(yōu)缺點

　　（1）容易起振，振蕩頻率高，可達100MHz以上。

　?。?）輸出波形較好。這是由于C2對高次諧波的阻抗小，反饋電路中的諧波成份少，故振蕩波形較好。

　　（3）調(diào)節(jié)頻率不方便。因為C1、C2的大小既與振蕩頻率有關(guān)，也與反饋量有關(guān)，改變C1（或C2）時會影響反饋系數(shù)，從而影響反饋電壓的大小，造成工作性能不穩(wěn)定。