電路識圖16-正弦波振蕩器電路原理分析

振蕩器是一種不必要外加輸入信號，而可以本人產生輸入信號的電路。輸入信號為正弦波的振蕩器稱為正弦波振蕩器。正弦波振蕩器由擴大電路和反應電路兩局部構成，反應電路將擴大電路輸入電壓的一局部正反應到擴大電路的輸入端，循環往復即構成震蕩，如下圖所示。

正弦波振蕩器有變壓器耦合、三點式振蕩器、晶體振蕩器、RC振蕩器等多種電路情勢。

一、變壓器耦合振蕩器

變壓器耦合振蕩器電路如下圖所示。LC諧振回路接在晶體管VT集電極，振蕩信號經過變壓器T耦合反應到VT基極。準確接入變壓器反應線圈L1與振蕩線圈L2之間的極性，即可確保振蕩器的相位條件。R1，R2為VT提供切合的偏置電壓，使VT有充足的電壓增益，即可確保振蕩器的振幅條件。滿意了相位、振幅兩大條件，振蕩器便能安定的產生振蕩，經C4輸入正弦波信號。

變壓器耦合振蕩器事情原理可用下圖分析：L2與C2構成的LC并聯諧振回路作為晶體管VT的集電極負載，VT的集電極輸入電壓經過變壓器Y的振蕩線圈L2耦合至反應線圈L1，從而有反應至VT基極作為輸入電壓。由于晶體管VT的集電極電壓與基極電壓相位相反，以是變壓器Y的兩個線圈L1與L2的同名段接法應相反，使變壓器T同時起到倒相作用，將集電極輸入電壓倒相后反應給基極，完成了構成振蕩所必需的正反應。由于并聯諧振回路在諧振時阻抗最大，且為純電阻，以是僅有諧振頻率f0可以滿意相位條件而構成振蕩，這就是LV回路的選頻作用。

電路振蕩頻率盤算公式如下

變壓器耦合振蕩器的特點是輸入電壓大，實用于頻率較低的振蕩電路。

二、三點式振蕩器

三點式振蕩器是指晶體管的三個電極直接與振蕩回路的三個端點相毗連而構成的振蕩器，如下圖所示。三個電抗中，Xbe，Xce必需是相反實質的電抗（同是電感或同是電容），Xcb則必需是與前兩者相反實質的電抗，才干滿意振蕩的相位條件。

三點式振蕩器有多種情勢，較常用的有電感三點式振蕩器、電容三點式振蕩器、改良型電容三點式振蕩器等。

1、電感三點式振蕩器

電感三點式振蕩器電路如下圖所示。L1，L2，C4為構成振蕩回路的三個電抗。R1，R2為振蕩晶體管VT的基極偏置電阻，R3為集電極電阻，R4為發射極電阻。C1，C3為基極、集電極耦合電容，C2為旁路電容。

下圖a）所示為該振蕩器的交換等效電阻，由于振蕩回路的三個電抗中有兩個是電桿，以是叫電感三點式振蕩器。電感三點式振蕩器是使用自耦變壓器將輸入電壓反應到輸入端的，電感L1和L2可以看作是一個自耦變壓器，L1上的輸入電壓經過自耦在L2上產生反應電壓，反應電壓與輸入電壓反相，與輸入電壓同相。即正反應。

這也可以用下圖b）所示的矢量圖來表明：L1上輸入的電壓同時加在C4，L2支路上，由于電容上電流超前電壓90度，以是支路電流比輸入電壓超前90度，而支路電流流過電感L2所產生的反應電壓又比支路電流超前90度，即與輸入電壓反相（相差180度），而與輸入電壓同相。

電感三點式振蕩器的優點是容易起振，波段頻率范圍較寬；缺陷是振蕩輸入電壓波形不夠好，諧波較多。

2、電容三點式振蕩器

電容三點式振蕩器電路如下圖所示。L,C3，C4為構成振蕩回路的三個電抗。R1，R2為晶體管VT的基極偏置電阻，R3為集電極電阻，R4為發射極電阻。C1為基極耦合電容，C2為旁路電容。

該振蕩器的交換等效電路見下圖。由于振蕩回路的三個電抗中有兩個是電容，以是叫做電容三點式振蕩器。C3上的輸入電壓同時加在L,C4支路上，由于電感上電流滯后電壓90度，以是支路電流比輸入電壓滯后90度，而支路電流流過電容C所產生的反應電壓又比支路電流滯后90度，即與輸入電壓反相（相差180度），而與輸入電壓同相，完成了正反應。

電容三點式振蕩器的優點是振蕩輸入電壓波形好，振蕩頻率較安定，缺陷是不易起振，波段頻率范圍較窄。

3、改良型電容三點式振蕩器

下圖所示為改良型電容三點式振蕩器。振蕩回路由L1，C2，C3,C4構成。R1，R2為晶體管VT的基極偏置電阻，R3為集電極電阻，R4為發射極電阻。C1為交換旁路電容。振蕩電壓由L1耦合至L2輸入。

該振蕩器的交換等效電路如下圖所示。其特點是將大容量的C2，C3分散并聯在VT的集電極-發射極，基極-發射極之間，在L1支路中則串聯了一個小容量的電容器C4。當C2，C3宏大于C4時，振蕩頻率主要由L1和C4決定。調治C4可在一定范圍內改動振蕩頻率。

改良型電容三點式振蕩器比平凡電容三點式振蕩器具有更高的頻率安定度。

三、晶體振蕩器

晶體具有壓電效應，其固有諧振頻率十分安定，因此晶體振蕩器具有十分高的頻率安定度。依據晶體在電路中的作用情勢，稀有的晶體振蕩器可分為兩類：并聯晶體振蕩器和串聯晶體振蕩器。

1、并聯晶體振蕩器

下圖所示為并聯晶體振蕩器電路，晶體B作為反應元件，并聯于晶體管VT的集電極與基極之間，R1，R2為晶體管VT的基極偏置電阻，R3為集電極電阻，R4為發射極電阻，C1為基極旁路電容。

從下圖所示的交換等效電路可見，這是一個電容三點式振蕩器，晶體B在這里等效為一個電感元件使用，與振蕩回路C2，C3一同構成并聯諧振回路，協同決定電路的振蕩頻率。

并聯晶體振蕩器穩頻原理如下：由于晶體的電抗曲線十分峻峭，可等效為一個隨頻率有很大厘革的電感。當由于溫度、分布電容等要素使振蕩頻率低落時，晶體的等效電感量就會敏捷減小，迫使振蕩頻率上升；反之則做反朝向調停，終極使得振蕩器具有很高的頻率安定度。

2、串聯晶體振蕩器

下圖所示是串聯晶體振蕩器電路，晶體管VT1，VT2構成兩級阻容耦合擴大器，晶體B與C2串聯后作為兩級擴大器的反應網絡。R1，R3分散為VT1，VT2的基極偏置電阻，R2，R4分散為VT1，VT2的集電極負載電阻。C1為兩管間的耦合電容，C3為振蕩器輸入耦合電容。

該晶體振蕩器的交換等效電路如下圖所示。由于兩級擴大器的輸入電壓（VT2的集電極電壓）與輸入電壓（VT1的基極電壓）同相，晶體B在這里等效為一個純電阻使用，將VT2的集電極電壓反應到VT1的基極，構成正反應電路。電路振蕩頻率由晶體的固有串聯諧振頻率決定。

串聯晶體振蕩器穩頻原理如下：由于晶體的固有頻率十分安定，在反應電路中起著帶通濾波器作用，當電路頻率即是晶體的串聯諧振頻率時，晶體展現為純電阻實質，完成正反應，電路振蕩；當電路頻率偏離晶體的串聯諧振頻率時，晶體不再是純電阻（展現感抗或容抗）實質，毀壞了振蕩的相位條件。因此，振蕩頻率只能即是晶體的固有串聯諧振頻率。

四、RC振蕩器

RC振蕩器是以電阻、電容作為反應和選頻元件的振蕩器，其突出特點是可以產生很低的振蕩頻率。音頻振蕩器常接納RC振蕩器。

1、RC移相振蕩器

下圖所示是RC移相振蕩器電路。C1，C2，C3，R1，R2，R3構成移相網絡，R5是集電極電阻，C4是輸入耦合電容。由于晶體管VT的集電極輸入電壓與基極輸入電壓互為反相，兩者相差180度，因此必需將集電極輸入電壓移相180度（即再反相一次），后送至基極，才干使電路起振。

RC網絡具有移相作用。RC移相網絡是使用電容器上電流超前電壓的特性事情的，如下圖a)所示，經過電容C的電流超前輸入電壓一個相移角，電流在電阻R上的壓降即為輸入電壓，以是輸入電壓超前輸入電壓一個相移角，相移角在0度到90度之間，由構成移相網絡的R,C的比值決定，其矢量圖見下圖b）所示。

當必要的相移角凌駕90度時，客用多杰移相網絡來處理，下圖a）所示為三節RC移相網絡電路，每節分散由C1和R1，C2和R2，C3和R3構成，適中拔取R與C的值，使在特定頻率下每節移相60度，三節便可完成移相180度,下圖b）所示為其矢量圖。將該移相網絡接于晶體管VT的集電極與基極之間，即可完成正反應，滿意了電路起振的相位條件，使電路起振。RC移相振蕩器的特點是電路布局簡便，但輸入波形不夠好。

2、RC橋式振蕩器

RC橋式振蕩器又稱為文氏電橋振蕩器，電路如下圖所示，VT1，VT2構成兩級阻容耦合擴大器。R1，C1串聯以及R2，C2并聯協同構成正反應網絡，用以選頻和產生振蕩。R5和RT構成負反應網絡，用以改良輸入波形，R3，R4和R7，R8分散是VT1，VT2的基極偏置電阻，C7是振蕩電壓輸入耦合電容

這種振蕩器的正反應網絡恰好構成了電橋電路，如下圖所示，VT1，VT2構成移相角為0的擴大器，電橋的A,D端接擴大器輸入端，B,E端接擴大器輸入端。當信號頻率即是R1，C2和R2，C2正反應網絡的諧振頻率時，擴大器輸入電壓與反應到輸入端的電壓同相，電路振蕩。

電橋E-D臂的RT是正溫度系數熱敏電阻，具有安定幅度的作用，當振蕩加強時，流過熱敏電阻RT的電流增大，招致溫度上升，阻值增大，使負反應加強，振蕩減弱；反之則負反應減弱，振蕩加強，從而安定了振幅。

RC橋式振蕩器具有容易起振，輸入波形好，輸入功率較大的特點，使用比力廣泛。