三种lc反馈式正弦波振荡电路各有什么特点?
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发布时间：2022-05-06 19:09
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时间：2022-07-01 21:19
电容三点式振荡电路有多种具体形式，其最核心也是最基本的原理都是一样的，如下图所示：
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：
之所有是约等于，是因为忽略了三极管的寄生极间电容，后面会提到，此电路的LC谐振回路中的电容C1与C2是串联的，如下图所示：
如下图所示为基本的电容三点式振荡电路：
上图中的电容C1、C2与电感L组成谐振回路，作为三极管放大器的负载，电容C3与C4作为耦合电容，其直流通路如下：
其实就是带基极偏压的共发射极放大电路，具体静态工作点的计算可以参考相应文章《带基极分压式的基本共射极放大电路》。对于一个具体的振荡电路，振幅的增大主要依赖于三极管的集电极静态电流，此值如果设置太大，则三极管容易进入饱和导致振荡波形失真，甚至振荡电路停振，一般取值范围为1mA～4mA
其交流通路如下图所示：
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：
我们用下图所示电路参数进行仿真：
电路中我们加了一个电源开关，主要是在仿真运行开始后再闭合，这样可以让电路产生扰动从而更容易起振，有很多读者可能会出现这样的情况：明明电路是抄着某本书上的实验例子按部就班地做，却偏偏起不了振荡，这时可以尝试添加一个这样的开关。
当然，电路是否容易起振与电路参数也是相关的，参数合理则一次开合就可起振，差一点则需要多次开合才行，但如果参数不合理，来N次开合也是不行的，不能来硬的呀。
我们手工计算一下该电路振荡的输出频率，如下式：
基本电容三点式振荡电路的谐振频率由谐振电感L与串联电容C1、C2决定，而这两个电容直接与三极管的各个电极相连接，而三极管是存在极间电容的，且这些电容值随温度、电流等因素变化而变化，如下图所示：
相当于电容C1与CBE并联，而CBC与串联的总电容并联，亦即多种因素将导致电路谐振回路的稳定性下降。为了降低三极管极间电容对振荡电路稳定度的影响，我们可以使用下图所示的改进型振荡电路：
此电路也叫克拉波电路，在基本电容三点式振荡电路基础上增加了一个电容C5，此电容的值一般远小于C1与C2，这样谐振回路的电容如下图所示：
谐振总电容即C1、C2、C5三者的串联，极间寄生电容对总电容其实还是有影响的，但是它们接入系数（亦即对总电容的影响）相对于基本电容三点式电路已经下降，因此该电路的谐振频率如下所示：
仿真输出波形如下图所示（仿真输出频率约为15.019MHz）：
下图为共集电极放大电路的克拉波振荡电路，读者可自行仿真分析：
克拉波振荡电路的稳定性很好，但其频率可调范围比较小，我们可以更进一步改进克拉波振荡电路，如下图所示：
此电路也称“西勒振荡电路”，在克拉波电路的基础上增加了电容C6与谐振电感L并联，这样可以改善克拉波电路频率可调范围小的缺点，此时电路的谐振回路等效图如下所示：
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：
我们用下图所示电路参数仿真：
仿真输出波形如下图所示（仿真频率约为10.5789MHz）：
三极管极间寄生电容也并非完全没有用武之地，当谐振频率超过GHz时，寄生电容可以代替谐振电容，如CBE可以代替C1（可以不用外接电容C1）
