电路识图16-正弦波振荡器电路原理分析

振荡器是一种不必要外加输入信号，而可以本人产生输入信号的电路。输入信号为正弦波的振荡器称为正弦波振荡器。正弦波振荡器由扩大电路和反应电路两局部构成，反应电路将扩大电路输入电压的一局部正反应到扩大电路的输入端，循环往复即构成震荡，如下图所示。

正弦波振荡器有变压器耦合、三点式振荡器、晶体振荡器、RC振荡器等多种电路情势。

一、变压器耦合振荡器

变压器耦合振荡器电路如下图所示。LC谐振回路接在晶体管VT集电极，振荡信号经过变压器T耦合反应到VT基极。准确接入变压器反应线圈L1与振荡线圈L2之间的极性，即可确保振荡器的相位条件。R1，R2为VT提供切合的偏置电压，使VT有充足的电压增益，即可确保振荡器的振幅条件。满意了相位、振幅两大条件，振荡器便能安定的产生振荡，经C4输入正弦波信号。

变压器耦合振荡器事情原理可用下图分析：L2与C2构成的LC并联谐振回路作为晶体管VT的集电极负载，VT的集电极输入电压经过变压器Y的振荡线圈L2耦合至反应线圈L1，从而有反应至VT基极作为输入电压。由于晶体管VT的集电极电压与基极电压相位相反，以是变压器Y的两个线圈L1与L2的同名段接法应相反，使变压器T同时起到倒相作用，将集电极输入电压倒相后反应给基极，完成了构成振荡所必需的正反应。由于并联谐振回路在谐振时阻抗最大，且为纯电阻，以是仅有谐振频率f0可以满意相位条件而构成振荡，这就是LV回路的选频作用。

电路振荡频率盘算公式如下

变压器耦合振荡器的特点是输入电压大，实用于频率较低的振荡电路。

二、三点式振荡器

三点式振荡器是指晶体管的三个电极直接与振荡回路的三个端点相毗连而构成的振荡器，如下图所示。三个电抗中，Xbe，Xce必需是相反实质的电抗（同是电感或同是电容），Xcb则必需是与前两者相反实质的电抗，才干满意振荡的相位条件。

三点式振荡器有多种情势，较常用的有电感三点式振荡器、电容三点式振荡器、改良型电容三点式振荡器等。

1、电感三点式振荡器

电感三点式振荡器电路如下图所示。L1，L2，C4为构成振荡回路的三个电抗。R1，R2为振荡晶体管VT的基极偏置电阻，R3为集电极电阻，R4为发射极电阻。C1，C3为基极、集电极耦合电容，C2为旁路电容。

下图a）所示为该振荡器的交换等效电阻，由于振荡回路的三个电抗中有两个是电杆，以是叫电感三点式振荡器。电感三点式振荡器是使用自耦变压器将输入电压反应到输入端的，电感L1和L2可以看作是一个自耦变压器，L1上的输入电压经过自耦在L2上产生反应电压，反应电压与输入电压反相，与输入电压同相。即正反应。

这也可以用下图b）所示的矢量图来表明：L1上输入的电压同时加在C4，L2支路上，由于电容上电流超前电压90度，以是支路电流比输入电压超前90度，而支路电流流过电感L2所产生的反应电压又比支路电流超前90度，即与输入电压反相（相差180度），而与输入电压同相。

电感三点式振荡器的优点是容易起振，波段频率范围较宽；缺陷是振荡输入电压波形不够好，谐波较多。

2、电容三点式振荡器

电容三点式振荡器电路如下图所示。L,C3，C4为构成振荡回路的三个电抗。R1，R2为晶体管VT的基极偏置电阻，R3为集电极电阻，R4为发射极电阻。C1为基极耦合电容，C2为旁路电容。

该振荡器的交换等效电路见下图。由于振荡回路的三个电抗中有两个是电容，以是叫做电容三点式振荡器。C3上的输入电压同时加在L,C4支路上，由于电感上电流滞后电压90度，以是支路电流比输入电压滞后90度，而支路电流流过电容C所产生的反应电压又比支路电流滞后90度，即与输入电压反相（相差180度），而与输入电压同相，完成了正反应。

电容三点式振荡器的优点是振荡输入电压波形好，振荡频率较安定，缺陷是不易起振，波段频率范围较窄。

3、改良型电容三点式振荡器

下图所示为改良型电容三点式振荡器。振荡回路由L1，C2，C3,C4构成。R1，R2为晶体管VT的基极偏置电阻，R3为集电极电阻，R4为发射极电阻。C1为交换旁路电容。振荡电压由L1耦合至L2输入。

该振荡器的交换等效电路如下图所示。其特点是将大容量的C2，C3分散并联在VT的集电极-发射极，基极-发射极之间，在L1支路中则串联了一个小容量的电容器C4。当C2，C3宏大于C4时，振荡频率主要由L1和C4决定。调治C4可在一定范围内改动振荡频率。

改良型电容三点式振荡器比平凡电容三点式振荡器具有更高的频率安定度。

三、晶体振荡器

晶体具有压电效应，其固有谐振频率十分安定，因此晶体振荡器具有十分高的频率安定度。依据晶体在电路中的作用情势，稀有的晶体振荡器可分为两类：并联晶体振荡器和串联晶体振荡器。

1、并联晶体振荡器

下图所示为并联晶体振荡器电路，晶体B作为反应元件，并联于晶体管VT的集电极与基极之间，R1，R2为晶体管VT的基极偏置电阻，R3为集电极电阻，R4为发射极电阻，C1为基极旁路电容。

从下图所示的交换等效电路可见，这是一个电容三点式振荡器，晶体B在这里等效为一个电感元件使用，与振荡回路C2，C3一同构成并联谐振回路，协同决定电路的振荡频率。

并联晶体振荡器稳频原理如下：由于晶体的电抗曲线十分峻峭，可等效为一个随频率有很大厘革的电感。当由于温度、分布电容等要素使振荡频率低落时，晶体的等效电感量就会敏捷减小，迫使振荡频率上升；反之则做反朝向调停，终极使得振荡器具有很高的频率安定度。

2、串联晶体振荡器

下图所示是串联晶体振荡器电路，晶体管VT1，VT2构成两级阻容耦合扩大器，晶体B与C2串联后作为两级扩大器的反应网络。R1，R3分散为VT1，VT2的基极偏置电阻，R2，R4分散为VT1，VT2的集电极负载电阻。C1为两管间的耦合电容，C3为振荡器输入耦合电容。

该晶体振荡器的交换等效电路如下图所示。由于两级扩大器的输入电压（VT2的集电极电压）与输入电压（VT1的基极电压）同相，晶体B在这里等效为一个纯电阻使用，将VT2的集电极电压反应到VT1的基极，构成正反应电路。电路振荡频率由晶体的固有串联谐振频率决定。

串联晶体振荡器稳频原理如下：由于晶体的固有频率十分安定，在反应电路中起着带通滤波器作用，当电路频率即是晶体的串联谐振频率时，晶体展现为纯电阻实质，完成正反应，电路振荡；当电路频率偏离晶体的串联谐振频率时，晶体不再是纯电阻（展现感抗或容抗）实质，毁坏了振荡的相位条件。因此，振荡频率只能即是晶体的固有串联谐振频率。

四、RC振荡器

RC振荡器是以电阻、电容作为反应和选频元件的振荡器，其突出特点是可以产生很低的振荡频率。音频振荡器常接纳RC振荡器。

1、RC移相振荡器

下图所示是RC移相振荡器电路。C1，C2，C3，R1，R2，R3构成移相网络，R5是集电极电阻，C4是输入耦合电容。由于晶体管VT的集电极输入电压与基极输入电压互为反相，两者相差180度，因此必需将集电极输入电压移相180度（即再反相一次），后送至基极，才干使电路起振。

RC网络具有移相作用。RC移相网络是使用电容器上电流超前电压的特性事情的，如下图a)所示，经过电容C的电流超前输入电压一个相移角，电流在电阻R上的压降即为输入电压，以是输入电压超前输入电压一个相移角，相移角在0度到90度之间，由构成移相网络的R,C的比值决定，其矢量图见下图b）所示。

当必要的相移角凌驾90度时，客用多杰移相网络来处理，下图a）所示为三节RC移相网络电路，每节分散由C1和R1，C2和R2，C3和R3构成，适中拔取R与C的值，使在特定频率下每节移相60度，三节便可完成移相180度,下图b）所示为其矢量图。将该移相网络接于晶体管VT的集电极与基极之间，即可完成正反应，满意了电路起振的相位条件，使电路起振。RC移相振荡器的特点是电路布局简便，但输入波形不够好。

2、RC桥式振荡器

RC桥式振荡器又称为文氏电桥振荡器，电路如下图所示，VT1，VT2构成两级阻容耦合扩大器。R1，C1串联以及R2，C2并联协同构成正反应网络，用以选频和产生振荡。R5和RT构成负反应网络，用以改良输入波形，R3，R4和R7，R8分散是VT1，VT2的基极偏置电阻，C7是振荡电压输入耦合电容

这种振荡器的正反应网络恰好构成了电桥电路，如下图所示，VT1，VT2构成移相角为0的扩大器，电桥的A,D端接扩大器输入端，B,E端接扩大器输入端。当信号频率即是R1，C2和R2，C2正反应网络的谐振频率时，扩大器输入电压与反应到输入端的电压同相，电路振荡。

电桥E-D臂的RT是正温度系数热敏电阻，具有安定幅度的作用，当振荡加强时，流过热敏电阻RT的电流增大，招致温度上升，阻值增大，使负反应加强，振荡减弱；反之则负反应减弱，振荡加强，从而安定了振幅。

RC桥式振荡器具有容易起振，输入波形好，输入功率较大的特点，使用比力广泛。