三点式振荡器电路基础
常用三点式振荡器电路分析

晶体三极管因其增益适中、工作频带宽、体积小巧，实际电路设计中常常用它构成简洁可靠的三点式 LC 振荡器，是各种振荡器的主流电路。

其交流等效电路组态见图 3 . 2 :



图 3 . 2 所示即是三点式 LC 振荡器的交流等效电路，交流等效电路与实际的原理图不同，它是依据交流等效原则对原理图的一种简化，交流等效原则是：

( 1 ）旁路电容器等效为短路线；

( 2 ）扼流电感等效为开路；

( 3 ）偏置电阻从电路中取消。

三点式 LC 振荡器的本质为：由三极管构成的单管放大器＋LC 选频反馈网络，在正确的组态下，两者共同构成振荡器回路。三点式振荡器中的LC 选频网络形式一般选取如下两种，见图 3 . 3 :







图 3 . 3 中的 L1 、 L2 、C，或者 Cl 、C2 、L 就是图 3 . 2 中的 Xbc 、 Xbe 、 Xce ，因回路要工作在谐振状态，那么必须成立：

Xbc + Xbe + Xce = O ，因此他们不能同时为感抗或者容抗，必须由两种不同性质的电抗同时组成。图 3 . 2 中电感反馈网络的组态是“高通滤波器”，不利于滤除电路中的谐波，因此振荡器输出频谱不好，故电容反馈式 LC 网络更加常用。如何组合三个电抗器件才能使电路满足正反馈条件呢？请看图 3 . 4 :



根据 Xbc + Xbe + Xce=O ，要求 Ub与-Uc。同相，设回路的振荡电流为Iosc 。因 Ub-jXbe*losc,Uc=jXceIosc，因此要求 Ub 与-Uc同相就是要求 jXbc与jXce 同相，那么Xbe 必须与 Xce 的性质相同，Xbc 的性质与前二者相反。这就是人们总结出来的“射同它异”原则。

图 3 . 4 中，在弱藕合条件下， Xbe 与 Xce 的比值基本决定了电压反馈比。

下面列出实际电路中最常用的两种电容反馈三点式振荡器：

( l ) clapper oscillator （克拉波振荡器）



图 3 . 5 即为 clapper 振荡器，电路。 Rl 、 RZ 、 R3 、 R4 是三极管的直流偏置电阻，使三极管获得正常的工作点，工作于放大区， Cr是基极旁路电容，目的是使三极管基极获得交流地电位，组成高频共基极放大器，放大器的输入端就是图 3 . 5 中打叉的节点，输出端是三极管的集电极。电路的相位条件自然满足“射同它异”原则；幅度条件是需保证共基极放大器的闭环功率增益大于 OdB ，按照这样的依据去计算回路器件值就可以确保电路能够起振。 Cl 、 C2 、 C3 、 L 的器件值决定了振荡回路的工作频率。根据交流等效原则，可以知道这是一个电容反馈三点式振荡器。 C2 与 Cl 的容抗比值决定了电路的电压反馈系数，调整它们的比例可以改变振荡幅度。与图 2 的不同之处是：在回路中多了一个与电感 L 相串联的电容器 C3 ，通过调整 C3 ，可以连续改变振荡频率。因电压反馈系数固定，所以在调整振荡频率时电路不易停振。但是在调整 C3 的同时引起了振荡回路的器件接入系数，引起了振荡回路有源器件的负载发生改变，振荡输出幅度也相应发生变化。因此clapper 振荡器虽然不容易停振，但实际应用中最好用于定频，不适合用作波段振荡器。

( 2 ) Ciller Oscillator （西勒振荡器）



ciller 振荡器类似于上面的 clapper 振荡器，其放大电路仍为三极管组成的共基极放大器，计算依据相同。它与 clapper 振荡器的最大区别之处在于：在振荡回路中的电感 L 上并联了一个可变电容器 C4 , C3 、 C4 的数量级相同，都比 Cl 、 CZ 小很多（实际设计中一般取10倍就可以了）。由于 Cl 、 C2 的容量较大，因此三极管 CE 、 BE 上的振荡电压比 L 两端的电压幅度小很多。有源器件仅仅接入了振荡回路的很小一部分，振荡回路有很稳定的电压反馈比（决定于 Cl 、 C2 ) ，在调节振荡频率时，电路不易停振。因 C3 、 C4 比 Cl 、 CZ 小很多，所以振荡回路总电容等效为 Cz = C3 + C4 ，电路振荡频率由 C3 、 C4 、 L 共同决定。因 C3 容抗很大，故调整 C4 使振荡频率发生改变时三极管的负载电阻几乎不变，所以在频率调节过程中振荡输出频率保持不变。因此， Ciller 电路适合做频率连续可变的波段振荡器。

上述两种 LC 振荡器，若将可变电容换成变容二极管，就可以组成 VCO 。将并联振荡回路 XcE 用石英晶体替代，就构成了晶体振荡器（工作于晶体的感性区），在晶体回路中串联变容二极管，就构成了常用的压控晶振。