电容三点式电路课件

主讲 元辉高高 频频 电电 子子 线线 路路5.2 LC5.2 LC正弦波振荡器正弦波振荡器采用采用LC谐振回路作为选频网络的振荡器。谐振回路作为选频网络的振荡器。LC正弦波振荡器有三种实现电路正弦波振荡器有三种实现电路:LC振荡器可用来产生几十千赫到几百兆赫的振荡器可用来产生几十千赫到几百兆赫的正弦波信号。正弦波信号。5.25.2 LC正弦波振荡器采用LC谐振回路作为选频网络的振荡主讲 元辉高高 频频 电电 子子 线线 路路5.2.1 5.2.1 互感耦合振荡器互感耦合振荡器常见的互感耦合振荡器电路。常见的互感耦合振荡器电路。的作用。如果将的作用。如果将 短路，即基极直接与变压器次短路，即基极直接与变压器次级相连，则基极通过变压器次级相连，则基极通过变压器次级直流接地，三极管不工作，级直流接地，三极管不工作，振荡电路不能起振。振荡电路不能起振。5.2.1图5.1.3 集电极调谐互感耦 合振荡器电路注意：耦合电容注意：耦合电容振荡频率：振荡频率：共发射极放大电路共发射极放大电路5.2.1 互感耦合振荡器常见的互感耦合振荡器电路。的作用。主讲 元辉高高 频频 电电 子子 线线 路路图5.1.3 变压器耦合反馈振荡器(a)原理电路 (b)交流通路 考虑交流输出电压的正负极，考虑交流输出电压的正负极，及其与输入电压的相位关系及其与输入电压的相位关系图5.1.3 变压器耦合反馈振荡器考虑交流输出电压的正负主讲 元辉高高 频频 电电 子子 线线 路路其他形式的电路 电路缺点：都不利于及时滤除三极管集电极输出的谐波电流成分。从而电路的电磁干扰大，集电极电压加大。基极选频基极选频发射极选频发射极选频发射极接地，发射极接地，基极输入，集基极输入，集电极输出，共电极输出，共发射极电路发射极电路基极接地，基极接地，发射极输入，发射极输入，集电极输出，集电极输出，共基极电路共基极电路其他形式的电路基极选频发射极选频发射极接地，基极输入，集电极主讲 元辉高高 频频 电电 子子 线线 路路 例例5.2.1 判断图例判断图例3.2.2所示两极互感耦合振荡电路所示两极互感耦合振荡电路能否起振。能否起振。5.2.1 解：这是一个共基共集反馈电路，容易满足振幅条件。相位条件判断：可见电路是负反馈，不能产生振荡。图5.2.2 例5.2.1图怎样修改才能能产生振荡？怎样修改才能能产生振荡？在在“输入端输入端”断开断开先从断开处向左看先从断开处向左看 例5.2.1 判断图例3.2.2所示两极互感耦主讲 元辉高高 频频 电电 子子 线线 路路5.2.2 5.2.2 三点式振荡电路三点式振荡电路一、电路组成法则（相位条件）一、电路组成法则（相位条件）三点式振荡器的工作频率可达到几百兆赫，由三点式振荡器的工作频率可达到几百兆赫，由LC回路的三个端点与晶体管三个电极分别相连而构成。回路的三个端点与晶体管三个电极分别相连而构成。在三点式电路中，回路中与发射极相连接的两个电抗元件必须为同性质，另外一个电抗元件必须为异性质。同。同时满足时满足 5.2.2图5.2.3 三点式振荡器的原理图5.2.2 三点式振荡电路一、电路组成法则（相位条件）主讲 元辉高高 频频 电电 子子 线线 路路假定LC回路由纯电抗元件组成，分别为同时忽略晶体管的电抗效应，则当回路谐振 时，回路呈纯阻性，有即 由于 是 在 支路分配在 上的电压，即 Xbe是正反馈支路。要使得 与 同相，必须使 即 必须是同性质电抗，因而 必须是异性质的电抗。5.2.2证明：本质上是共发射极放大电本质上是共发射极放大电路（基极输入，集电极输路（基极输入，集电极输出），出），Vc和和Vi反相反相Vo是振荡器的输出震荡是振荡器的输出震荡电压电压考虑回路品质因数高，谐振时考虑回路品质因数高，谐振时电抗器件的电流特别大，三极电抗器件的电流特别大，三极管内阻几乎不会分流。类似阻管内阻几乎不会分流。类似阻抗变换网络的分析方法抗变换网络的分析方法假定LC回路由纯电抗元件组成，分别为同时忽略晶体管的电抗效应主讲 元辉高高 频频 电电 子子 线线 路路图3.2.4 例3.2.2图 例例 5.2.2 在例图3.2.4所示振荡器交流等效电路中，三个LC并联回路的谐振频率分别是：试问、满足什么条件时该振荡器能正常工作？解解：若组成电容三点式，则在振荡频 处，所以应满足 或 5.2.2若组成电感三点式，则在振荡频率 处，所以应满足 或 图3.2.4 例3.2.2图 例 5.2主讲 元辉高高 频频 电电 子子 线线 路路图5.2.5 电容三点式电路（）原理电路 （）高频等效电路二、二、电容三点式电路（又称考毕兹电路，电容三点式电路（又称考毕兹电路，Coplitts）与发射极相连接的两个电抗元件同为电容时的三点式电路，称为电容三点式电路。5.2.2回路电容回路电容回路电感回路电感 高高频旁频旁路电路电容容 耦合耦合电容电容发射极输入，集电极输出，共基极放大电路图5.2.5 电容三点式电路二、电容三点式电路（又主讲 元辉高高 频频 电电 子子 线线 路路5.2.2电容三点式电路高频等效电路 用微变等效电路取代三极管5.2.2电容三点式电路高频等效电路 主讲 元辉高高 频频 电电 子子 线线 路路电容三点式电路高频等效电路 5.2.21、考毕兹电路的近似分析、考毕兹电路的近似分析用晶体管共基极组态的简化等效电路替代晶体三极管。在处断开，并考虑到负载作用，得到:图5.2.6 小信号 等效电路 晶体管输出电容未考虑。其中电容三点式电路高频等效电路 主讲 元辉高高 频频 电电 子子 线线 路路（通常）接入系数接入系数 式中式中 5.2.2等效电路的简化：由（a）到（b）：由（b）到（c）：图5.2.6 推导 的等效电路（通常）接入系数 式中 5.2.2等效电路的简化：由（a主讲 元辉高高 频频 电电 子子 线线 路路等效电纳等效电纳 因为因为 所以所以令令 分母的虚部为零，即可得到振荡器的振荡角频率为分母的虚部为零，即可得到振荡器的振荡角频率为 令令 即可求得振幅起振的条件为即可求得振幅起振的条件为：5.2.2环路增益计算：环路增益计算：图5.2.6 推导 的等效电路 等效电纳 因为 所以令 分母的虚部为零，即可得到振荡器的振荡主讲 元辉高高 频频 电电 子子 线线 路路起振条件又可以表示为起振条件又可以表示为 其中其中 本电路的反馈系数本电路的反馈系数 一般要求 为35。的取值一般为。5.2.2起振条件又可以表示为 其中 本电路的反馈系数 一般要求 为3主讲 元辉高高 频频 电电 子子 线线 路路2、实际考虑、实际考虑 5.2.2在图5.2.6(a)中，令 得到（b）图。2、实际考虑 5.2.2在图5.2.6(a)中主讲 元辉高高 频频 电电 子子 线线 路路所以所以由（由（b）图求得反馈电压）图求得反馈电压将将、代入上式整理后得代入上式整理后得所以由（b）图求得反馈电压将、代入上式整理后得主讲 元辉高高 频频 电电 子子 线线 路路式中式中 且且5.2.2根据起振条件，令根据起振条件，令B=0可以求得振荡器的振荡角频率为可以求得振荡器的振荡角频率为振幅起振条件为振幅起振条件为 式中 且5.2.2根据起振条件，令B=0可以求得振荡器的振荡主讲 元辉高高 频频 电电 子子 线线 路路上述分析表明，电容三点式振荡器的振荡角频率上述分析表明，电容三点式振荡器的振荡角频率 不仅与不仅与 有关，还与有关，还与、即回路固有谐振电阻即回路固有谐振电阻、外、外接电阻接电阻 和三极管输入电阻和三极管输入电阻 有关，且有关，且 在实际电路中，一般满足在实际电路中，一般满足因此，工程估算时可近似认为：因此，工程估算时可近似认为：5.2.2上述分析表明，电容三点式振荡器的振荡角频率 不仅与 有关，还主讲 元辉高高 频频 电电 子子 线线 路路三、电感三点式电路（哈特莱电路，三、电感三点式电路（哈特莱电路，Hartley）与发射极相连接的两个电抗元件同为电感时的三点与发射极相连接的两个电抗元件同为电感时的三点式电路，称为电感三点式电路，也称为哈特莱电路。式电路，称为电感三点式电路，也称为哈特莱电路。（）图为其共基组态交流等效电路（）图为其共基组态交流等效电路5.2.2图3.2.7 电感三点式振荡器电路 回路电感回路电容回路电容旁路电容旁路电容耦合电容耦合电容高频高频扼流扼流圈圈高频高频扼流扼流圈圈三、电感三点式电路（哈特莱电路，Hartley）主讲 元辉高高 频频 电电 子子 线线 路路起振条件起振条件 接入系数接入系数 5.2.2 该电路的振荡角频率该电路的振荡角频率 其中其中 为互感系数。为互感系数。反馈系数反馈系数 起振条件 接入系数 5.2.2 该电路的振荡角频率 其中 为主讲 元辉高高 频频 电电 子子 线线 路路四、三点式电路的特点四、三点式电路的特点5.2.2四、三点式电路的特点5.2.2主讲 元辉高高 频频 电电 子子 线线 路路 例例 3.2.3 在图例在图例3.2.8所示电容三点式振荡电路中所示电容三点式振荡电路中,已知已知，试求起振的频率范围。试求起振的频率范围。5.2.2图5.2.8 例 5.2.3图 例 3.2.3 在图例3.2.8所示电主讲 元辉高高 频频 电电 子子 线线 路路解解:题图的交流等效电路为当 时，5.2.2电路的有关参数如下 接入系数在此图的基础上，可进一步只画晶体管的电极，不直接画晶体管符号，以便于分析。晶体管的输出端（bc端）用等效电流源表示。基极接地，发射极输入，基极接地，发射极输入，集电极输出集电极输出解:题图的交流等效电路为当 时主讲 元辉高高 频频 电电 子子 线线 路路所以根据振幅起振条件 5.2.2因为可见 时，电路满足起振条件。相应的振荡频率：参见P43所以根据振幅起振条件 5.2.2因为可见 时，主讲 元辉高高 频频 电电 子子 线线 路路（2）当 时，可求出相应的参数 这时电路不满足起振条件。所以 在频率低端满足起振条件的临界值为在频率低端满足起振条件的临界值为5.2.2（2）当 时，可求出相应的参数 这时电路不满足起振条件。所以主讲 元辉高高 频频 电电 子子 线线 路路对应的振荡频率 所以，振荡电路的频率范围为所以，振荡电路的频率范围为16.5916.5928.53MHz28.53MHz。5.2.2对应的总等效电容对应的可变电容对应的振荡频率 所以，振荡电路的频率范围为16.5928.主讲 元辉高高 频频 电电 子子 线线 路路5.2.3 5.2.3 单片集成振荡器单片集成振荡器一、差分对管振荡电路（共集电极-共基极反馈电路）为恒流源为恒流源 的交流等效电阻。的交流等效电阻。根据瞬时极性法判根据瞬时极性法判断，在断，在 管基极断开管基极断开,有有 5.2.3图5.2.10 差分对管振荡电路综上所述，此振荡器电路能正常工作。综上所述，此振荡器电路能正常工作。5.2.3 单片集成振荡器一、差分对管振荡电路（共集电极-主讲 元辉高高 频频 电电 子子 线线 路路图5.2.11 单片集成振荡器E1648内部电路图二、二、E1648E1648单片集成振荡器单片集成振荡器图5.2.11 单片集成振荡器E1648内部电路图二、主讲 元辉高高 频频 电电 子子 线线 路路基极电位。若基极电位。若 基极电位受到干扰而升基极电位受到干扰而升 高，则有高，则有 这一负反馈这一负反馈作用使作用使 基极电位保持恒定。基极电位保持恒定。5.2.3与与管组成互补稳管组成互补稳 定电路，稳定定电路，稳定 需要说明的是：需要说明的是：电路的振荡频率电路的振荡频率 其中其中 是是10、12脚之间的输入电容。脚之间的输入电容。E1648 E1648的最高振荡的最高振荡频率可达频率可达225MHz。E1648有有1脚脚与与3脚两个输出端。由于脚两个输出端。由于1脚和脚和3脚分别是片内脚分别是片内 管的集管的集电电 极和发射极所以极和发射极所以1 1脚输出脚输出电压的幅度可大于电压的幅度可大于3脚的输出。脚的输出。回路应调谐在回路应调谐在 振荡频率振荡频率上。上。基极电位。若 基极电位受到干扰而升高，则有 这一负反馈作用使主讲 元辉高高 频频 电电 子子 线线 路路图3.2.12 E1648组成的正弦波振荡 如果如果1010脚与脚与1212脚外接包括变脚外接包括变容二极管在内的容二极管在内的LCLC元件，可以构元件，可以构成压控振荡器。成压控振荡器。显然，利用显然，利用E1648E1648也可以构成晶体也可以构成晶体振荡器。振荡器。5.2.3图5.2.12是利用E1648组成的正弦波振荡器。图3.2.12 E1648组成的正弦波振荡 如果1