LC正弦波振蕩電路分為變壓器反饋式振蕩器和電感三點(diǎn)式振蕩器以及電容三點(diǎn)式振蕩器三種電路形式。
1、首先分析變壓器反饋式振蕩器的振蕩條件。
1)相位平衡條件的判斷:
判斷相位平街條件是否滿(mǎn)足的方法,仍用瞬時(shí)極性法。即判斷電路的反饋是否是正極性的。具體說(shuō)就是斷開(kāi)回路,引進(jìn)輸入,看反饋信號(hào)與輸入信號(hào)是否同相,若為同相,則是正反鎮(zhèn),相位平街條件滿(mǎn)足,否則就不滿(mǎn)足。
具體步驟是:如圖(a)所示,其反饋元件為L(zhǎng)1,由它給放大電路提供反饋電壓。設(shè)斷開(kāi)A、B兩點(diǎn),在A點(diǎn)處加入一個(gè)瞬時(shí)極性為“+”的信號(hào),如果我們能確定該信號(hào)經(jīng)過(guò)放大、反饋回到B點(diǎn)時(shí)還是“+”的,那么電路中的反饋就是正極性的。
具體過(guò)程:當(dāng)A點(diǎn)為“+”時(shí),三極管的集電極為“-”(共發(fā)放大電路輸出與輸入相位相反),即L2的無(wú)點(diǎn)端是“-”,則有點(diǎn)端是“+”,根據(jù)瞬時(shí)極性法中同名端極性相同的原則,則L1的有點(diǎn)端也是“+”,即B點(diǎn)是“+”,所以電路是正反饋,電路滿(mǎn)足相位條件。
若將L1的有點(diǎn)端和無(wú)點(diǎn)端調(diào)換一下,如圖(b)所示,則電路引進(jìn)的是負(fù)反饋,不滿(mǎn)足相位平衡條件,電路不能振蕩。
2)振幅平衡條件的判斷:
判斷振幅平衡條件就是要判斷電路是否滿(mǎn)足AF=1。從理論上講,對(duì)于一個(gè)已知電路和元件參數(shù)的振蕩電路來(lái)說(shuō),應(yīng)該能夠通過(guò)計(jì)算的方法或測(cè)量的方法求得A和F的值,然后求二者的乘積即能完成判斷,然而實(shí)際中不可能采用這種方法。
實(shí)際所用方法的步驟是:檢查放大電路的結(jié)構(gòu),分析其是否具有合適的靜態(tài)工作點(diǎn),如果電路有合適的偏置,就認(rèn)為放大電路可以提供所需的放大倍數(shù)A。然后檢查反饋電路的結(jié)構(gòu),如果能找到反饋電壓Vf,即反饋電路能夠提供反饋電壓,那么就可以認(rèn)為反饋電路能提供振蕩電路所需的反饋系數(shù)F,以上兩步完成了,振蕩電路就滿(mǎn)足振幅平衡條件。
在圖(a)中,Rb1和Rb2是兩個(gè)上、下偏置電阻,Re是發(fā)射極電阻,只要它們的阻值大小合適,電路就能獲得合適的靜態(tài)工作點(diǎn)。其反饋元件為L(zhǎng)1,由它給放大電路提供正反饋電壓,可得知,電路滿(mǎn)足振幅平衡條件。
由上可知,圖(a)的變壓器反饋式振蕩器能同時(shí)滿(mǎn)足振幅平衡條件和相位平衡條件,所以電路能夠振蕩。
如果將圖中的Cb短路后,電路還能振蕩嗎?若將Cb短路,如圖(c)所示,則L1將基極電位短路,即VBE:0,三極管因發(fā)射結(jié)零偏而處于截止?fàn)顟B(tài),所以無(wú)論怎樣調(diào)整它的偏置元件,也不可能使三極管獲得合適的靜態(tài)工作點(diǎn),所以圖(C)電路不滿(mǎn)足振幅平街條件而不能振蕩。
2、分析電感三點(diǎn)式振蕩器和電容三點(diǎn)式振蕩器的振蕩條件。
1)振幅平街條件的判斷:
與變壓器反饋式振蕩器的判斷方法相同。
2)相位平街條件的判斷:
不論是電感三點(diǎn)式振蕩器還是電容三點(diǎn)式振蕩器,相位平街條件的判斷一般不直接采用瞬時(shí)極性法,而是使用一種由瞬時(shí)極性法演變而得到的更為簡(jiǎn)單的方法,其具體內(nèi)容是:接在三極管發(fā)射極與集電極,發(fā)射極與基極之間的電抗必須為同性質(zhì)電抗(同為電感或同為電容),接在集電極和基極之間的電抗必須為異性質(zhì)電抗(若前者為電容,后者應(yīng)為電感;若前者為電感,則后者應(yīng)為電容),電路才滿(mǎn)足相位條件。
現(xiàn)舉例說(shuō)明:在下圖所示的三點(diǎn)式交流通路中,哪些電路滿(mǎn)足相位平衡條件?
圖(1)中接在三極管發(fā)射極與集電極,發(fā)射極與基極之間同為電容,而接在集電極和基極之間的元件為電感,故滿(mǎn)足相位平衡條件。且正反饋元件為C1。
圖{2)中接在三極管發(fā)射極與集電極,發(fā)射極與基極之間同為電感,而接在集電極和基極之間的元件為電容,故滿(mǎn)足相位平衡條件。且正反饋元件為L(zhǎng)1。
圖(3)、圖(4)、圖(5)、圖(6)均不滿(mǎn)足三點(diǎn)式振蕩器的相位平衡條件的要求,所以都不能振蕩。
需要強(qiáng)調(diào)的是,三點(diǎn)式振蕩器中正反饋元件的查找。那么怎樣才能正確找到這些正反饋元件呢?
其實(shí)很簡(jiǎn)單,在三點(diǎn)式振蕩器中,只要在LC選頻網(wǎng)絡(luò)中找到在交流通路中一端接地、另一端接輸入端的元件,這個(gè)元件就是使電路滿(mǎn)足相位平衡條件的正反饋元件。比如在圖(1)中,這是一個(gè)共基極的振蕩電路,其輸入端是發(fā)射極而不是集電極(集電極是不能作為輸入端的),C1是接在發(fā)射極與地之間,也就是說(shuō)是接在輸入端與地之間,所以是C1正反饋元件,而C2卻是一端接地,另一端接輸出端,所以它不是正反饋元件。在圖(2)中,電路是共發(fā)射極的振蕩電路,基極是輸入端,L1接在基極與地之間,也就是接在輸入端與地之間,敵正反饋元件是L1而不是L2。