三点式振荡电路介绍

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三点式振荡电路 定义：三点式振荡器是指LC回路的三个端点与晶体管

的三个电极分别连接而组成的反馈型振荡器。 三点式振荡电路用电感耦合或电容耦合代替变压器耦合，可以克服变压器耦合振荡器只适宜于低频振荡的缺点，是一种广泛应用的振荡电路，其工作频率可从几兆赫到几百兆赫。

1、 三点式振荡器的构成原则 图5 —20 三点式振荡器的原理图

图5 —20是三点式振荡器的原理电路（交流通路）为了便于分析，图中忽略了回路损耗，三个电抗元件 . . . . .

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becebcXXX、和构成了决定振荡频率的并联谐振回路。

要产生振荡，对谐振网络的要求：？

必须满足谐振回路的总电抗0becebcXXX，回路呈现纯阻性。

反馈电压fu作为输入加在晶体管的b、e极，输出ou加在晶体管的c、e之间，共射组态为反相放大器，放大器的的输出电压ou与输入电压iu（即fu）反相，而反馈

电压fu又是ou在bcX、beX支路中分配在beX上的电压。

要满足正反馈，必须有 ()bebefoobebcceXXXXXuuu （5.3.1） 为了满足相位平衡条件，fu和ou必须反相，由式（5.3.1）可知必有0beceXX成立，即 beX和ceX必须是同性质电抗，而()bcbeceXXX必为异性电抗。 综上所述，三点式振荡器构成的一般原则：

（1） 为满足相位平衡条件，与晶体管发射极相连 . . . . .

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的两个电抗元件beX、ceX必须为同性，而不与发射极相连的电抗元件bcX的电抗性质与前者相反，概括起来“射同基反”。此构成原则同样适用于场效应管电路，对应

的有“源同栅反”。 （2） 振荡器的振荡频率可利用谐振回路的谐振频率来估算。

若与发射极相连的两个电抗元件beX、ce

X

为容性的，称为电容三点式振荡器，也称为考比兹振荡器(Colpitts)，如图5 —21（a）所示；

若与发射极相连的两个电抗元件beX、ceX为感性的，称为电感三点式振荡器，也称为哈特莱振荡器(Hartley)，如图5 —21（b）所示。

图5 —21 电容三点式与电感三点式振荡器电路原理图 . . . . .

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三点式振荡器的性能分析 1电容三点式振荡器—考毕兹（Colpitts）振荡器 图1给出两种电容三点式振荡器电路。图中12bbRR、和eR为分压式偏置电阻，

图1 电容三点式振荡器电路 图（a）电路中，三极管发射极通过EC交流接地，是共射组态； 图（b）电路中，三极管基极通过bC交流接地，是共基组态。 组态不同，但都满足“射同基反”的构成原则，即与发射极相连的两个电抗性质相同，不与发射极相连的是性质相异的电抗。 高频耦合和旁路电容(bcCC、和EC)对于高频振荡信号可近似认为短路，旁路和耦合电容的容值至少要比回路电容值大一个数量级以上。

12LCC、和构成并联谐振回路，12CC和称为回路电容(也工作电

容)。 . . . . .

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2电容三点式振荡器电路的起振条件 以图5 —22（b）所示共基组态的电容三点式电路为例分析起振条件。 (a) 高频交流等效电路 画高频振荡回路之前应仔细分析每个电容与电感的作用，应处理好以下问题： 画高频振荡回路时，小电容是工作电容, 大电容是耦合电容或旁路电容, 小电感是工作电感, 大电感是高频扼流圈。画等效电路时保留工作电容与工作电感, 将耦合电容与旁路电容短路, 高频扼流圈开路, 直流电源与地短路,通常高频振荡回路是用于分析振荡频率的，一般不需画出偏置电阻。 判断工作电容和工作电感, 一是根据参数值大小。电路中数值最小的电容(电感)和与其处于同一数量级的电容(电感)均被视为工作电容(电感), 耦合电容与旁路电容的数值往往要大于工作电容几十倍以上, 高频扼流圈的电感数值远远大于工作电感； 二是根据所处的位置。 旁路电容分别与晶体管的电极和交流地相连，旁路电容对偏置电阻起旁路作用； 耦合电容通常在振荡器负载和晶体管电路之间，起到高频信号耦合及隔直流作用。 . . . . .

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这两种电容对高频信号都近似为短路。 工作电容与工作电感是按照振荡器组成法则设置的。 高频扼流圈对直流和低频信号提供通路, 对高频信号起阻隔作用。 图1（b）的交流等效电路

图5 —24（a）电容三点式交流等效电路 (b) 起振条件和振荡频率 起振条件包括振幅条件和相位条件。 起振的相位条件已由“射同基反”满足。 判断能否起振要解决的关键问题就是推出反馈放大器的环路增益)(jT。 ()()()TjoscTjAFTe

。

振荡器起振的振幅条件()1OSCTAFAF . . . . .

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推导环路增益)(jT时，需将闭合环路断开。断开点的选择并不影响)(jT表达式的推导，断开点的选择一般以便于分析为准则，通常选择在输入端， ① 环路断开后的等效电路（在这部分将给出一系列推导)(jT的等效电路）

本题在图5 —24所示的×处断开，断开点的右面加环路的输入电压iV，断开点的左面应接入自左向右看进去的输入阻抗

iZ，如下图（a）所示。

图中eoR是并联谐振回路12LCC、和的谐振电阻，00eoscRLQ，式中0Q为回路固有品质因素。

可见由断开处向右看进去的输入阻抗

'////ieebeZRrjC . . . . .

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②将共基组态的晶体管用混合型等效电路表示。 当振荡频率远小于管子的特征频率Tf时，可忽略'cebb

rr、

和'bcC，得到如图5 —25（b）所示的晶体管等效电路。

③可画出断开环路后的等效电路如下图（c）所示。 图中虚线框内是晶体管共基极组态的简化等效电路, er为共基放大器的输入电阻,

(1)(5.3.2󰀀1beebeerrrr） . . . . .

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ber为发射结电阻，为共射组态时晶体管的低频放大倍

数。因为在放大区，发射结总是正偏的，所以，ber通常很

小，一般在几百欧以下。=,(1)mbemegrgr而 11,()26mv=()mCeeEQggrrImA跨导

而共基放大器的输入电阻 （） 将输出回路的等效电路简化为如图5 —25（d），以便求出基本放大器的增益A和反馈系数F，最终得到环路增益

()OSCT。图中22beCCC，输入阻抗iZ对谐振回路的

接入系数

1'22

CnCC

，

1ffVVn

通常eerR，所以有2211(//)eeeerrRrnn . . . . .

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由图5 —25（d）可简化为图（e）， 图中的电导 LiGgg 其中1LLgR '21iiegngr 0//LLeRRR 图中的电纳 1BCL . . . . .

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式中 12121212CCCCCCCCC（其中222beCCCC） 由图（e）可知 mifgVVGjB=（电压电流电阻）

dfffVnVV 而其中为集电极回路两端的电压，如图（）所示反馈系数 112CFnCC 环路增益

'()1()ffommioiLiVVVngngTjAFVVVGjBggjCL

当回路发生谐振时，()Tj分母的虚部为零，即可得到振荡器的振荡角频率为： 1oscLC



（5.3.3）

令()1T，即可求得振幅起振的条件： '()1moscLingTAFgg

（5.3.4）

上式可改写为211()mLiLiggnggngnn （5.3.5 a） . . . . .

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或 21mLigngng （5.3.5 b） 由图5 —25（c）可知，2ing是ig经电容分压器折算集电极输出回路上的电导值。 谐振回路谐振时，集电极输出回路的总电导为2Ligng，回路谐振时，放大器的电压增益A

2()mLiggng

，n是接入系数，也就是反馈系数。

如何设置电路参数，满足振幅起振条件？ 由式（5.3.5 b）可知，要满足振幅起振条件应增大A和F，但增大F（Fn），2ing也随之增大，必将造成A减小；反之，减小F，虽能提高A，但不能增大()oscT，因此要使()oscT较大，必须合理选择F值。一般要求()oscT为3～5，F的取值一般为1182。另外，提

高三极管集电极电流CQI，可增大mg，从而提高A，但是CQI不宜过大，否则，1()imeggr会过大，造成回路有载品质因数过低，影响振荡频率稳定度。一般CQI取值