高频电容三点式正弦波振荡器

由上式可知，若在某一频率???1上T（j?1）等于1，KU(j?)将趋于无穷大，这表明即使没有外加信号，也可以维持振荡输出。因此自激振荡的条件就是环路增益为1。即

T(j?)?K(j?)F(j?)?1

2.1.2 平衡条件

振荡器的平衡条件可表示为

T(j?)?K(j?)F（j?）?1

也可以表示为

|T(j?)|?KF?1

?T??K??F?2n? n=0,1,2，……

2.1.3 起振条件

振荡的最初来源是振荡器在接通电源时不可避免地存在的电冲击及各种热噪声等，其包含有很宽的频谱分量，在他们通过负载回路时，由谐振回路性质即只有频率等于回路谐振频率的分量才可以产生较大的输出，其他频率分量则不会产生压降，因此负载回路上只有频率为回路谐振频率的成分产生压降，该压降通过反馈网络产生出较大的正反馈电压，反馈电压又加到放大器的输入端，进行放大、反馈，不断地循环下去，谐振负载上将得到频率等于回路谐振频率的输出信号。

在振荡开始时由于激励信号较弱，输出电压振幅较小，经过不断放大、反馈循环，输出幅度不断增大，否则输出信号幅值过小，无任何意义。为了使振荡过程中输出幅度不断增加，应使反馈回来的信号比输入到放大器的信号大，即振荡开始时应为增幅振荡，可得

T(j?)?1

称为自激振荡的起振条件，也可写为

|T(j?)|?YfRLF'?1

?T??f??L??F?2n? n=0,1,2，……

' 3

2.2 电容三点式振荡器

电容三点式振荡器（也叫考毕兹振荡器），自激振荡器的一种。图中的L、C1、C2组成谐振回路，作为晶体管放大器的负载阻抗。反馈信号从电容器C2两端取得，送回放大器的基极b上，而且也是将LC回路的三个端点分别与晶体管的三个电极相连，故将这种电路成为电容三点式振荡器。由串联电容与电感回路及正反馈放大器组成。因振荡回路两串联电容的三个端点与振荡管三个管脚分别相接而得名。

图2-2 电容三点式振荡器 图2-3 电容三点式交流通路

电容三点式振荡器适合产生几十兆赫以上的信号，常用来作射频振荡器。图2-3是LC振荡回路的等效电路图，从图上可以看到，电路的振荡频率由L、C、C1、C2决定，基极有一个大电容（1000 ~ 2000pF），起交流接地的作用。由于电感和电容的数值都比较小，所以有些情况下三极管的极间电容、电感线圈的匝间电容都不能忽略。它们对总电容的贡献量大约几个皮法。设三极管的极间电容以及电感线圈的匝间电容以及其它分布电容的总等效电容为C0，则

CA?C1C2?C?C0

C1?C2T?2?LCA

在LC谐振回路Q值足够高的条件下，电路的振荡频率为

f0?12?LC

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2.3 设计原理

振荡器起振条件为AF>1，振荡器平衡条件为:

AF=1

它说明在平衡状态时其闭环增益等于1，在起振时

A>1/F

当振幅增大到一定的程度后，由于晶体管工作状态有放大区进入饱和区，放大倍数A迅速下降，直至

AF=1

此时开始谐振。假设由于某种因素使AF<1,此时振幅就会自动衰减，使A与1/F逐渐相等。

振荡器的平衡条件包括两个方面的内容：振幅稳定和相位稳定 。在平衡点，若K曲线斜率小于0，则满足振荡器的振幅稳定条件。过K曲线的斜率为正，则不满足稳定条件。对于相位稳定条件来说，它和频率稳定实质上是一回事，因为振荡的角频率就是相位的变化率，所以当振荡器的相位发生变化时，频率也发生了变化。

LC振荡器由基本放大器、选频网络和正反馈网络三个部分组成。为了维持震荡，放大器的环路增益应该等于1，即AF=1，因为在谐振频率上振荡器的反馈系数为C1/C2，所以维持振荡所需的电压增益应该是

A=C2/C1

电容三点式振荡器的谐振频率为

f0=1/2π[L(C1C2/C1+C2)]1/2

在实验中可通过测量周期T来测定谐振频率，即

f0=1/T

放大器的电压增益可通过测量峰值输出电压Vop和输入电压Vip来确定，即

A=Vop/Vip

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3 电路设计与仿真

3.1单元电路设计

3.1.1 电容三点式振荡单元

该单元由放大器、反馈网络和选频网络组成，放大单元由2N2219三极管构成放大电路，将反馈信号放大，反馈网络起正反馈，将信号反馈到放大单元输入，进一步放大，选频网络根据自身参数，在复杂的频谱中选取与自身谐振频率相同的频率将其反馈，所以此信号得以不断放大最终由输出端输出。其单元电路图如图3-1所示：

图3-1 电容三点式单元电路

对于晶体管静态工作点，合理地选取振荡器的静态工作点，对振荡器的起振，工作的稳定性，波形质量的好坏有着密切的关系。一般小功率振荡器的静态工作点应选在远离饱和区而 靠近截止区的地方。根据上述原则，一般小功率振荡器集电极电流 ICQ大约在 0.8-4mA 之间选取，故本设计电路中选取

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ICQ=1mA VCEQ=2V ?=50 则有 Re?Rc?UCC?UCEQICQ?5V?2V?3K? 1mA为提高电路的稳定性Re值适当增大，取Re?1K?则Rc?2K? 由于 UEQ?ICQ?Re 则 UEQ?1mA?1K?1V 由于 IBQ?ICQ? 则 IBQ?1mA50?0.02mA 一般取流过Rb2的电流为5-10由于 Rb2?VBQIBQ IBQ VBQ?VEQ?0.7 则 Rb2?1.7V?8.5K? 0.02mA由于 Rb1?Rb1?VCC?VBQVBQRb2 5V?1.7V8.5K??16.5K? 1.7V因振荡器的工作频率为： 7