按正反馈信号获得方式,LC正弦波振荡器可分为变压器耦合(互感式)和三点式两种类型。
1.变压器耦合(互感式)的LC正弦波振荡器
图3-75b中的反馈信号是利用变压器的一次绕组W1和二次绕组W3之间的耦合得到的,所以该电路就是变压器耦合的LC正弦波振荡器。振荡器的振荡频率就是选频网络的固有频率,对于采用并联谐振网络选频的振荡电路,振荡频率可用下式近似计算:
式中 f0——谐振频率;
L——谐振电路的总电感量;
C——谐振电路的总电容量。
这种振荡器的特点是:频率可调,而且调节范围比较宽。但其输出波形不是很理想,频率稳定度不高。所以这种电路一般用于产生几千赫兹到几十千赫兹的正弦波信号。收音机中的本振信号可以用这种电路。
2.三点式LC正弦波振荡器
三点式LC正弦波振荡器不用变压器,正反馈信号用分压方式获得。用抽头电感的叫电感三点式,用电容串联分压的叫电容三点式。
图3-76a所示是电感耦合振荡器的电路图,放大器由晶体管VT及其偏置电阻RB1、RB2、RE组成,选频网络由电感线圈L1、L2和电容C组成,反馈网络由L2构成,由此可以看出这个电路符合正弦波振荡器组成的3个部分。
图3-76b所示是振荡器的简化交流通路,线圈抽头把电感分为两个部分,晶体管VT的3个极与LC网络中电感的3个端点相连,因此称为电感三点式。抽头电感的电压极性规律构成正反馈。
同样,LC网络中的电容也可采用串联结构,晶体管的3个极与电容的3个端点相连,则称为电容三点式,电路构成如图3-77a所示。
图3-76 电感三点式振荡器(www.daowen.com)
图3-77 电容三点式振荡器
放大器由晶体管VT及其偏置电阻RB1、RB2、RE、RC组成,选频网络由电感线圈L和串联电容C1、C2组成,反馈信号取自C2电压,电路中的CB是耦合电容,它的作用是切断集电极与基极之间的直流通路,保证晶体管的直流结构。
简化交流通路如3-77b所示,串联电容的电压规律构成电路的正反馈。电容三点式振荡器的振荡频率可以做得比较高,一般可以达到100MHz以上,输出的波形好,缺点是在调节频率而改变电容时,会影响电路的起振,所以调节频率不太方便。
电容三点式电路的波形虽然比前面所介绍的LC振荡器要好,但在它的振荡频率比较高时,C1和C2的数值小,且它们与晶体管并联,会受到晶体管的影响,出现振荡频率不稳定的现象,这在对频率稳定要求高的电路中就不能使用,为此对电容三点式电路进行改进,它的改进主要有克拉波电路和西勒电路两种。
图3-78a所示为改进后的电容三点式电路之一:克拉波电路。
图3-78b所示是它的简化交流通路,将这个电路与电容三点式电路进行比较,可以发现在电感支路上串联了一个电容C,实际电路中这个电容的数值通常取得比较小。因电容C与晶体管没有直接联系,从而避免了晶体管对振荡频率的影响,提高了振荡频率的稳定性。
如图3-79a所示为电容三点式电路的再改进:西勒电路。
图3-78 克拉波电路
图3-79 西勒电路
图3-79b所示是它的简化交流通路,将这个电路与克拉波电路进行比较,可以发现在电感上又并联了一个小电容C′。小电容C′的引入,进一步提高了振荡频率的稳定性。
以上两种改进电路,除了具有振荡频率受晶体管影响小的优点以外,还可以很方便地调节振荡频率,所以这两种电路在实际中得到了广泛的应用。
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