第三节 LC 振荡器

1. 第三节 LC振荡器 LC振荡器是由LC并联回路作为选频网络的一种高频振荡电路，它能产生几十千赫兹到几百兆赫兹以上的正弦波信号。本节主要介绍变压器反馈式、电感三点式、电容三点式及石英晶体振荡电路。

2. 一、 LC并联谐振的选频特性 图5.5所示为一LC并联回路，R为回路的等效损耗电阻。在电路中, 图5.5LC并联电路

3. 令 令

4. 二、 变压器反馈式LC振荡电路 1.电路组成 图5.6所示为一变压器反馈式LC振荡电路。图中，LC并联回路作为三极管的集电极负载，是振荡电路的选频网络。变压器反馈式振荡电路由放大电路、反馈网络和选频网络三部分组成。电路中三个线圈作变压器耦合。线圈L与电容C组成选频电路，L2是反馈线圈，与负载相接的L3为输出线圈。 2.振荡条件及振荡频率

5. T 图5.6 变压反馈式振荡电路

6. 3.电路特点 变压器反馈式振荡电路的特点是电路结构简单，容易起振，改变电容大小可方便地调节振荡频率。在应用时要特别注意线圈L2的极性，否则没有正反馈，无法振荡。

7. 三、电感三点式LC振荡器 1.电路结构 图5.7所示为电感三点式LC振荡器。特点是电感线圈有中间抽头，使LC回路有三个端点，并分别接到晶体管的三个电极上（交流电路），或接在运放的输入、输出端。 2. 振荡条件及频率 该电路的振荡频率基本上由LC并联谐振回路决定。 式中，L=L1+L2+2M

8. T 图5.7电感三点式LC振荡器

9. 3.电路特点 电感三点式LC振荡电路，由于L1和L2是由一个线圈绕制而成的，耦合紧密，因而容易起振，并且振荡幅度和调频范围大，使得高次谐波反馈较多，容易引起输出波形的高次谐波含量增大，导致输出波形质量较差。

10. 四、 电容三点式LC振荡器 1.电路组成 图5.8所示为电容三点式LC振荡电路。电容C1、C2与电感L组成选频网络，该网络的端点分别与三极管的三个电极或与运放输入、输出端相连接。 2. 振荡条件和振荡频率 其振荡频率为 式中，C=C1·C2/(C1+C2)。

11. T 图5.8 电容三点式LC振荡器

12. 五、 石英晶体振荡电路 有些电路要求振荡频率的稳定性非常高（如无线电通信的发射机频率）。其Δf / fo达10-8~10-10数量级，用前面所讨论的电路很难实现这种要求。采用石英晶体振荡器，则可以满足这样高的稳定性。其外形及结构如图5.9所示。

13. 图5.9 石英晶体外形及结构图 （a）石英晶体外形图；（b）石英晶体结构图

14. 1.石英晶体的特性及等效电路 石英晶体之所以能做成谐振器是基于它的压电效应。若在晶片两面施加机械力，则沿受力方向产生电场，晶片两侧产生异性电荷。若在晶片两面加一交变电场，晶片就会产生机械振动。当外加电场的频率等于晶体的固有频率时，机械振动幅值明显加大，这种现象称为“压电效应”。由于石英晶体的这种特性，可以把它的内部结构等效成如图5.10（a）所示的等效电路。

15. 图5.10 石英晶体的等效电路、频率特性及符号 (a)等效电路；(b)频率特性；(c)符号

16. 由等效电路可知，石英晶体振荡器应有两个谐振频率。在低频时，可把静态电容Co看作开路。若f=fs时，L、C、R串联支路发生揩振，XL=XC，它的等效阻抗Zo=R，为最小值串联谐振频率为由等效电路可知，石英晶体振荡器应有两个谐振频率。在低频时，可把静态电容Co看作开路。若f=fs时，L、C、R串联支路发生揩振，XL=XC，它的等效阻抗Zo=R，为最小值串联谐振频率为 当频率高于fs时，XL>XC，L、C、R支路呈现感 性，Co与LC构成并联谐振回路，其振荡频率为

17. 式中，C′=C·Co/(C+Co)。 通常Co>>C，所以fp与fs非常接近，fp略大于fs，也就是说感性区非常窄，其频率特性如图5.10（b）所示。由图5.10(b)可知，低频时，两条支路的容抗起主要作用，电路呈现容性。随着频率的增加，容抗逐步减小。当f=fs时，LC串联谐振，Zo=R，呈现电阻性；当f＞fs时，LC支路呈现感性；当f=fp时，并联谐振，阻抗呈现纯阻性；当f＞fs时，Co支路起主要作用，电路又呈现容性。图5.10(c)为石英晶体的表示符号。