本振电路设计(LC振荡电路设计)

在 振荡电路的定义放大电路中，向输入端子施加输入信号时，输出端子有输出信号。 输入端子未施加输入信号时，输出端子将输出一定频率和振幅的信号。 这种现象称为放大电路的自激振荡。 振荡电路是指不施加输入信号，通过电路的自激振荡产生正弦波输出电压的电路。 广泛用于遥控器、通信、自动控制、测量等设备，也作为模拟电子电路的测试信号使用。 振荡电路的工作原理

1、正弦波振动发生的条件

图1所示的正弦波振荡电路是未施加输入信号的正反馈闭环电路。

图1是正弦波振荡电路框图

2、正弦波振动的建立与稳定

实际正弦波振荡电路的初始信号是由电路内部的噪声和过渡过程的干扰引起的。 通常，这些噪声和干扰的频谱宽而宽。 为了最终得到稳定的正弦波信号，首先，在频率选择的一环中从噪声或干扰信号中选择所需频率的分量，以满足相位平衡条件，其他频率分量必须满足相位平衡条件。 其次，要求满足振动从小到大的要求

|AF|》1(4) )。

式(4)被称为正弦波振动的起振条件。 由式(4)可知，振动成立后，信号从小逐渐成长为大，无法得到稳定的正弦波。 实际上，信号的振幅最终受放大电路的非线性限制。 也就是说，振幅逐渐变大时，|A|逐渐变小，最终|AF|=1成为振幅平衡条件，正弦波振荡稳定。

3、正弦波振荡电路的结构

由以上分析可知，正弦波振荡电路在结构上需要以下4个基本环节。

(1)放大电路)保证从振荡到动态平衡的过程，是电路获得一定振幅的输出量，实现能量的控制。

(2)频率选择网络)决定电路的振荡频率，使电路产生单一频率的振荡。 即，保证电路不发生正弦波振荡。

(3)正反馈网络)导入正反馈，使放大电路的输入信号与反馈信号相等。

(4)振幅稳定区间)也就是非线性区间，起到稳定输出信号振幅的作用。

在许多实用电路中，经常将频率选择网络和正反馈网络“合二为一”； 另外，关于分立元件放大电路，也不是振幅稳定化的一环，通过晶体管特性的非线性起到振幅稳定化的作用。

正弦波振荡电路多根据频率选择网络中使用的元件命名，分为RC正弦波振荡电路、LC正弦波振荡电路、石英晶体正弦波振荡电路3种。 RC正弦波振荡电路的振荡频率低，一般在1MHz以下； LC正弦波振荡电路的振荡频率高，一般在1MHz以上； 水晶正弦波振荡电路与LC正弦波振荡电路等效，其特征是振荡频率非常稳定。 振荡电路的经典设计

　　RC振荡器 采用由RC元件构成的电路作为被称为RC振荡器的频率选择网络的正弦波振荡电路。 根据反馈网络的结构特点，RC振荡电路可以分为RC移相式、RC桥式和双t式频率选择网络的振荡电路。 其中，RC桥振荡电路采用RC串并联电路作为频率选择网络，因此如图1-29所示，也称为RC串并联振荡电路。

该电路是放大器Au和频率选择网络Fuo Au由集成运算放大器构成的电压串联负反馈放大器，而Fu由Zl、Z2构成，兼作正反馈网络。 Zl、Z2和Rl、R2正好形成4个臂桥，放大电路的输入端和输出端分别连接到桥的两个对角线上，因此该RC振荡电路也称为RC桥振荡器。

　　RC移相式正弦波振荡电路 RC移相式正弦波振荡电路如图l-30所示，是以RC移相网络为正弦波振荡电路的反馈的一环。 该振荡电路的RC移相网络提供180解的移相，但放大器采用反相输入比例放大电路，因此a=-180。a f=0满足振荡的相位条件，只要调节热敏电阻Rf使得放大率成为足以补偿反馈网络引起的信号振幅衰减的放大率，就能够生成正弦波振荡信号。

变压器反馈式LC振荡器反馈网络采用变压器，将变压器的初级线圈和电容器并联连接构成振荡电路，作为频率选择网络，从变压器的次级线圈引出反馈电压，代替晶体管的集电极电阻Rc施加到放大电路的输入端电路如图1-31所示。

反馈式LC振荡电路的特点是振荡频率调节容易，阻抗匹配和振荡要求容易实现，输出波形一般，频率稳定性不高，产生正弦波信号的频率为几千赫兹到几十兆赫，因此一般适合于要求较低的设备

电感三点式振荡器电感三点式振荡器的典型电路如图1-32所示。 在LC振荡电路中，电感具有将线圈分为两个部分、即线圈L1和线圈L2抽头，线圈L1的三端与石英连接

在该电路中L1兼作反馈网络，通过耦合电容Cl将Ll反馈电压加在晶体管的输入端，经放大后，在LC振荡回路中得到高频振荡信号，只要适当选择电感线圈抽头的位置．使反馈信号大于输入信号，就可以在LC回路中获得不衰减的等幅振荡。

　　其振荡频率可由下式求得：​

式中，Ll、L2为线圈抽头两边的自感系数；M为两段电感线圈的瓦感系数；C为振荡电容；？o为振荡频率。

　　图1-33是电容三点式振荡器的典型电路图。其结构与电感三点式振荡器相似，只是将L、C互换了位置。LC振荡回路中采用两个电容串联成电容支路，两 电容中间有一引出端，通过引出端从LC振荡回路的电容支路上取一部分电压反馈到放大电路的输入端，由于电容支路三个端点分别接于晶体管的三极上，所以把这 种电路称为电容三点式LC振荡器，又称为sydxb振荡器。​

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