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三點式振蕩器電路基礎
常用三點式振蕩器電路分析

晶體三極管因其增益適中、工作頻帶寬、體積小巧，實際電路設計中常常用它構成簡潔可靠的三點式 LC 振蕩器，是各種振蕩器的主流電路。

其交流等效電路組態見圖 3 . 2 :



圖 3 . 2 所示即是三點式 LC 振蕩器的交流等效電路，交流等效電路與實際的原理圖不同，它是依據交流等效原則對原理圖的一種簡化，交流等效原則是：

( 1 ）旁路電容器等效為短路線；

( 2 ）扼流電感等效為開路；

( 3 ）偏置電阻從電路中取消。

三點式 LC 振蕩器的本質為：由三極管構成的單管放大器＋LC 選頻反饋網絡，在正確的組態下，兩者共同構成振蕩器回路。三點式振蕩器中的LC 選頻網絡形式一般選取如下兩種，見圖 3 . 3 :







圖 3 . 3 中的 L1 、 L2 、C，或者 Cl 、C2 、L 就是圖 3 . 2 中的 Xbc 、 Xbe 、 Xce ，因回路要工作在諧振狀態，那么必須成立：

Xbc + Xbe + Xce = O ，因此他們不能同時為感抗或者容抗，必須由兩種不同性質的電抗同時組成。圖 3 . 2 中電感反饋網絡的組態是“高通濾波器”，不利于濾除電路中的諧波，因此振蕩器輸出頻譜不好，故電容反饋式 LC 網絡更加常用。如何組合三個電抗器件才能使電路滿足正反饋條件呢？請看圖 3 . 4 :



根據 Xbc + Xbe + Xce=O ，要求 Ub與-Uc。同相，設回路的振蕩電流為Iosc 。因 Ub-jXbe*losc,Uc=jXceIosc，因此要求 Ub 與-Uc同相就是要求 jXbc與jXce 同相，那么Xbe 必須與 Xce 的性質相同，Xbc 的性質與前二者相反。這就是人們總結出來的“射同它異”原則。

圖 3 . 4 中，在弱藕合條件下， Xbe 與 Xce 的比值基本決定了電壓反饋比。

下面列出實際電路中最常用的兩種電容反饋三點式振蕩器：

( l ) clapper oscillator （克拉波振蕩器）



圖 3 . 5 即為 clapper 振蕩器，電路。 Rl 、 RZ 、 R3 、 R4 是三極管的直流偏置電阻，使三極管獲得正常的工作點，工作于放大區， Cr是基極旁路電容，目的是使三極管基極獲得交流地電位，組成高頻共基極放大器，放大器的輸入端就是圖 3 . 5 中打叉的節點，輸出端是三極管的集電極。電路的相位條件自然滿足“射同它異”原則；幅度條件是需保證共基極放大器的閉環功率增益大于 OdB ，按照這樣的依據去計算回路器件值就可以確保電路能夠起振。 Cl 、 C2 、 C3 、 L 的器件值決定了振蕩回路的工作頻率。根據交流等效原則，可以知道這是一個電容反饋三點式振蕩器。 C2 與 Cl 的容抗比值決定了電路的電壓反饋系數，調整它們的比例可以改變振蕩幅度。與圖 2 的不同之處是：在回路中多了一個與電感 L 相串聯的電容器 C3 ，通過調整 C3 ，可以連續改變振蕩頻率。因電壓反饋系數固定，所以在調整振蕩頻率時電路不易停振。但是在調整 C3 的同時引起了振蕩回路的器件接入系數，引起了振蕩回路有源器件的負載發生改變，振蕩輸出幅度也相應發生變化。因此clapper 振蕩器雖然不容易停振，但實際應用中最好用于定頻，不適合用作波段振蕩器。

( 2 ) Ciller Oscillator （西勒振蕩器）



ciller 振蕩器類似于上面的 clapper 振蕩器，其放大電路仍為三極管組成的共基極放大器，計算依據相同。它與 clapper 振蕩器的最大區別之處在于：在振蕩回路中的電感 L 上并聯了一個可變電容器 C4 , C3 、 C4 的數量級相同，都比 Cl 、 CZ 小很多（實際設計中一般取10倍就可以了）。由于 Cl 、 C2 的容量較大，因此三極管 CE 、 BE 上的振蕩電壓比 L 兩端的電壓幅度小很多。有源器件僅僅接入了振蕩回路的很小一部分，振蕩回路有很穩定的電壓反饋比（決定于 Cl 、 C2 ) ，在調節振蕩頻率時，電路不易停振。因 C3 、 C4 比 Cl 、 CZ 小很多，所以振蕩回路總電容等效為 Cz = C3 + C4 ，電路振蕩頻率由 C3 、 C4 、 L 共同決定。因 C3 容抗很大，故調整 C4 使振蕩頻率發生改變時三極管的負載電阻幾乎不變，所以在頻率調節過程中振蕩輸出頻率保持不變。因此， Ciller 電路適合做頻率連續可變的波段振蕩器。

上述兩種 LC 振蕩器，若將可變電容換成變容二極管，就可以組成 VCO 。將并聯振蕩回路 XcE 用石英晶體替代，就構成了晶體振蕩器（工作于晶體的感性區），在晶體回路中串聯變容二極管，就構成了常用的壓控晶振。