第七章 振蕩器5-2(LC振蕩)

1、7.2 LC 振蕩器振蕩器7.2.1 構(gòu)成構(gòu)成 LC 振蕩器的振蕩器的兩個(gè)注意點(diǎn)兩個(gè)注意點(diǎn)（1）反饋電壓的提取反饋電壓的提取必須必須保證正反饋保證正反饋LC諧振回路諧振回路晶體管放大器晶體管放大器構(gòu)成反饋型振蕩器的三個(gè)部分構(gòu)成反饋型振蕩器的三個(gè)部分反饋網(wǎng)絡(luò)反饋網(wǎng)絡(luò)選頻網(wǎng)絡(luò)選頻網(wǎng)絡(luò)共基共基放大器放大器共基共基同相同相放大器放大器1mggsCmebg vebcmg實(shí)數(shù)實(shí)數(shù)LC回路諧振回路諧振純電阻純電阻正反饋正反饋共射共射放大器放大器rgsCm beg vbec+ +_ _共射共射反相反相放大器放大器mg實(shí)數(shù)實(shí)數(shù)LC回路諧振回路諧振純電阻純電阻負(fù)反饋負(fù)反饋必須注意必須注意反饋電壓提取，以保證正反饋

2、反饋電壓提取，以保證正反饋（2）對(duì)對(duì) LC 回路回路 Q 值的影響值的影響保證選頻回路保證選頻回路Q值高值高的的必要性必要性提高提高頻率穩(wěn)定度頻率穩(wěn)定度iRriRr反饋支路將晶體管反饋支路將晶體管放大器的放大器的輸入阻抗輸入阻抗直接并聯(lián)直接并聯(lián)在在回路兩端回路兩端問題：降低了回路問題：降低了回路Q解決方法解決方法：阻抗變換阻抗變換后接入回路后接入回路阻抗變換方法阻抗變換方法 變壓器變壓器 互感互感耦合耦合LC振蕩器振蕩器 部分接入部分接入 三點(diǎn)式三點(diǎn)式LC振蕩器振蕩器7.2.2 互感互感 LC 振蕩器振蕩器電路構(gòu)成特點(diǎn)：電路構(gòu)成特點(diǎn)： 用變壓器進(jìn)行阻抗變換，以用變壓器進(jìn)行阻抗變換，以保證高保證

3、高Q 注意變壓器同名端，以注意變壓器同名端，以保證正反饋保證正反饋 共基共基組態(tài)組態(tài)變壓器變壓器同名端同名端振蕩頻率振蕩頻率01oscLC共射共射組態(tài)組態(tài)變壓器變壓器同名端同名端阻抗變換阻抗變換212()iiNRRN12()NN添加添加直流偏置直流偏置 NPN管，為管，為保證工作于放大區(qū)保證工作于放大區(qū)，集電極直流電位最高，集電極直流電位最高， 基極次之，發(fā)射極最低。基極次之，發(fā)射極最低。 線圈直流線圈直流短路短路，電容直流，電容直流開路開路，電源是，電源是交流地交流地。 采用基極電阻采用基極電阻 、 分壓偏置分壓偏置， 直流負(fù)反饋直流負(fù)反饋。1bR2bRER 大電容大電容實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)交流短路交流

4、短路和和隔直流隔直流思路：思路：7.2.3 三點(diǎn)式三點(diǎn)式振蕩器振蕩器電路構(gòu)成特點(diǎn)：電路構(gòu)成特點(diǎn)： 用用電抗部分接入電抗部分接入進(jìn)行阻抗變換，以進(jìn)行阻抗變換，以保證高保證高Q 注意注意電抗元件的放置電抗元件的放置，以保證，以保證正反饋正反饋電抗元件電抗元件部分接入部分接入進(jìn)行進(jìn)行阻抗變換形式：阻抗變換形式：電容部分接入電容部分接入2cRRP 112cCPCC電感部分接入電感部分接入2LRRP 212LLPLL共基組態(tài)共基組態(tài)同相同相放大器放大器回路諧振回路諧振純電阻純電阻振蕩頻率振蕩頻率12121oscC CLCC121()oscC LL振蕩頻率振蕩頻率共基共基組態(tài)組態(tài)三點(diǎn)式特征三點(diǎn)式特征： 反

5、饋電壓取自相反饋電壓取自相同電抗元件同電抗元件 阻抗變換：阻抗變換：2RRP 1/EmRRg電容電容 相同性質(zhì)電抗相同性質(zhì)電抗反饋電壓與輸入反饋電壓與輸入同相同相1C2C共射共射組態(tài)組態(tài)三點(diǎn)式三點(diǎn)式分析分析L1L2從從相同電抗相同電抗元件元件抽頭抽頭反饋反饋從從不同電抗不同電抗元件元件抽頭抽頭反饋反饋問題：問題：應(yīng)如何放置電抗元件？應(yīng)如何放置電抗元件？1. 推導(dǎo)推導(dǎo)構(gòu)成構(gòu)成三點(diǎn)式三點(diǎn)式振蕩器的振蕩器的一般規(guī)則一般規(guī)則晶體管和三個(gè)晶體管和三個(gè)純電抗純電抗元件元件 構(gòu)成振蕩器構(gòu)成振蕩器 321XXX推導(dǎo)：推導(dǎo)：滿足正反饋滿足正反饋條件時(shí)，條件時(shí)，三個(gè)電抗三個(gè)電抗元件元件 如何放置如何放置？解：解：

6、代入晶體管等效電路，在代入晶體管等效電路，在 X 斷開，斷開，忽略忽略晶體管極間電容、跨導(dǎo)的相移晶體管極間電容、跨導(dǎo)的相移以及晶體管輸入阻抗對(duì)回路的影響以及晶體管輸入阻抗對(duì)回路的影響由于振蕩頻率為由于振蕩頻率為回路中心頻率回路中心頻率，所以，所以iPmoVRgV 0321XXXPR是回路是回路諧振阻抗諧振阻抗，且，且結(jié)論結(jié)論：為保證為保證 與與 同相，同相，電抗電抗 與與 必須同性質(zhì)必須同性質(zhì) FViV1X2XiPmoFVXXRgXXXVV12232則：則：構(gòu)成構(gòu)成三點(diǎn)式三點(diǎn)式振蕩器的振蕩器的一般規(guī)則一般規(guī)則與發(fā)射極相聯(lián)與發(fā)射極相聯(lián)的的兩個(gè)電抗兩個(gè)電抗元件必須元件必須同性質(zhì)同性質(zhì)，而而另一個(gè)電

7、抗另一個(gè)電抗元件為元件為異性異性。 共射共射組態(tài)組態(tài)共基共基組態(tài)組態(tài)電容三點(diǎn)式電容三點(diǎn)式 LC振蕩器振蕩器電感三點(diǎn)式電感三點(diǎn)式 LC振蕩器振蕩器（1）分析）分析直流偏置直流偏置（2）畫）畫交流通路圖交流通路圖原則：原則：直流電源交流地直流電源交流地大電容交流短路大電容交流短路NPN管，電源管，電源 為正，為正，CCV偏置電阻偏置電阻 、 、 ，1bR2bRERLRBC交流旁路、交流旁路、 隔直流。隔直流。CC負(fù)載負(fù)載（3 3） 振蕩頻率振蕩頻率近似近似等于等于回路中心頻率回路中心頻率21211CCCCLoebCCC222. 三點(diǎn)式振蕩器三點(diǎn)式振蕩器性能分析性能分析計(jì)算計(jì)算環(huán)路增益環(huán)路增益、振蕩

8、頻率振蕩頻率其中其中RP 是回路空載是回路空載Q0 引入的等效電阻引入的等效電阻代入晶體管代入晶體管交流小信號(hào)交流小信號(hào)等效電路等效電路（4）計(jì)算環(huán)路增益）計(jì)算環(huán)路增益T的方法的方法FiVTAFV 將環(huán)路將環(huán)路在在 X 斷開斷開并考慮輸入阻抗的影響并考慮輸入阻抗的影響iV環(huán)路增益環(huán)路增益 TAF 討論討論起振條件起振條件對(duì)電路參數(shù)的要求對(duì)電路參數(shù)的要求:合理選擇工作點(diǎn)合理選擇工作點(diǎn)提高提高 增益增益A增大反饋系數(shù)增大反饋系數(shù) 反饋系數(shù)反饋系數(shù) F 太大太大增大接入系數(shù)，增大接入系數(shù)，使回路使回路Q降低降低回路選頻性能變差回路選頻性能變差輸出波形失真，頻率穩(wěn)定性差輸出波形失真，頻率穩(wěn)定性差合理選

9、擇反饋系數(shù)合理選擇反饋系數(shù)3. 改進(jìn)型改進(jìn)型電容三點(diǎn)式振蕩器電容三點(diǎn)式振蕩器考慮考慮極間電容極間電容后后beCceC11ceCCC 22beCCC 振蕩頻率為振蕩頻率為:121211oscLCC CLCC 121211oscLCC CLCC為為提高提高振蕩頻率，必須振蕩頻率，必須減小減小1C2C問題：問題：減小減小 ，必然擴(kuò)大了極間電容對(duì)振蕩頻率的影響，必然擴(kuò)大了極間電容對(duì)振蕩頻率的影響 使使頻率穩(wěn)定性頻率穩(wěn)定性變差變差1C2C改進(jìn)型電容三點(diǎn)式典型電路改進(jìn)型電容三點(diǎn)式典型電路克拉潑克拉潑振蕩器振蕩器電路分析電路分析：高頻扼流圈高頻扼流圈 RFCNPN管，電源管，電源 為正，為正，CCV直流偏置

10、直流偏置 、 、 ， 負(fù)載負(fù)載1bR2bRERLR旁路電容旁路電容 BC 選頻回路選頻回路123CCC、L3C改進(jìn)點(diǎn)改進(jìn)點(diǎn)回路中回路中串一小電容串一小電容 ,（ 、 ）3C1C3C2C交流通路圖交流通路圖回路回路總電容總電容1233/CCCCC振蕩頻率振蕩頻率311LCLCosc改進(jìn)型改進(jìn)型電容三點(diǎn)式振蕩器的電容三點(diǎn)式振蕩器的優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)回路總電容為回路總電容為三電容串聯(lián)，三電容串聯(lián)，振蕩頻率振蕩頻率取決于小電容取決于小電容3C 提高提高振蕩頻率振蕩頻率 減小減小極間電容影響，極間電容影響，提高提高頻率穩(wěn)定性頻率穩(wěn)定性用用增大電容增大電容 、 來減小極間電容的影響，來減小極間電容的影響，但并不降低

11、但并不降低振蕩頻率振蕩頻率1C2C為提高頻率而一味減小為提高頻率而一味減小 ，會(huì)出現(xiàn)什么，會(huì)出現(xiàn)什么問題？問題？3C最后因?yàn)榄h(huán)路增益最后因?yàn)榄h(huán)路增益 T 不夠大不夠大 停振停振克拉潑克拉潑電路電路改進(jìn)改進(jìn)西勒電路西勒電路目的目的 : 有效的調(diào)整頻率，有效的調(diào)整頻率，而不影響環(huán)路增益，而不影響環(huán)路增益，防止停振防止停振電路特點(diǎn)電路特點(diǎn)：在電感在電感 L 的兩端的兩端并聯(lián)并聯(lián)一個(gè)一個(gè)電容電容 4C回路的回路的總電容總電容為為 34CCC)(1143CCLLCosc振蕩頻率：振蕩頻率：調(diào)整頻率調(diào)整頻率方法：調(diào)整方法：調(diào)整4C優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：調(diào)整調(diào)整 時(shí)，時(shí)，不改變不改變共基放大器輸出端的共基放大器輸出端

12、的接入系數(shù)接入系數(shù) 4C7.2.4 負(fù)阻負(fù)阻 LC 振蕩器振蕩器 思路：思路：采用采用有源阻抗變換有源阻抗變換電路構(gòu)成振蕩器電路構(gòu)成振蕩器（1）交流通路圖）交流通路圖Q1 共基共基放大器，放大器，Q2射極跟隨器射極跟隨器阻抗變換阻抗變換正反饋正反饋（2）添加直流電源）添加直流電源電路變形電路變形負(fù)阻負(fù)阻LC振蕩器結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：振蕩器結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：LC并聯(lián)回路（品質(zhì)因數(shù)并聯(lián)回路（品質(zhì)因數(shù)Q0 ）交叉耦合的晶體管交叉耦合的晶體管Q1 Q2 構(gòu)成正反饋構(gòu)成正反饋12L12L2C2CAB集成集成場效應(yīng)管場效應(yīng)管負(fù)阻負(fù)阻型型 LC 振蕩器電路振蕩器電路 回路回路電容電容（漏極極間電容等）（漏極極間電容等）回路回

13、路電感電感：nHLLL4 . 621pFC2 . 1諧振頻率諧振頻率GHZLCfo8 . 1211M2M為為振蕩管振蕩管，、3M4M鏡象電流源鏡象電流源 、 提供提供直流偏置直流偏置 電路優(yōu)點(diǎn)：電路優(yōu)點(diǎn)：電源電壓低電源電壓低 1,3,minMGSMDSsatDDVVV功耗極小功耗極小 參數(shù)參數(shù) 測量數(shù)值測量數(shù)值 振蕩頻率振蕩頻率 1.8GHz 調(diào)諧范圍調(diào)諧范圍 14 % 電源電壓電源電壓 1.5V 功耗功耗 6mW 相位噪聲相位噪聲 600KHz -116dBc/Hz振蕩頻率可調(diào)振蕩頻率可調(diào) 改變改變VC改變了二極管改變了二極管 D1、D2的等效電容的等效電容LC 振蕩器振蕩器小結(jié)小結(jié)：1. 常用的常用的三種形式：三種形式：互感耦合互感耦合 LC 振蕩器振蕩器三點(diǎn)式三點(diǎn)式 LC 振蕩器振蕩器負(fù)阻負(fù)阻 LC 振蕩器型振蕩器型2. 構(gòu)成構(gòu)成三點(diǎn)式三點(diǎn)式振蕩器的振蕩器的基本原則是：基本原則是：